连铸水模型试验分体式旋流水口的设计与应用

在考察多个旋流水口技术的水模型试验中,制造加工传统单体浸入式水口的数量会随着试验条件数量的增加而增多,这会耗费大量的加工时间和成本。根据目前已有的旋流水口技术,文章提出一种全新的分体式旋流水口,将单体水口分为上、中、下三段,水口相邻两段采用螺纹旋拧的方式相互连接。水口上段保留传统水口特征;水口中段安装一个可拆卸的旋流转子;水口下段可选用直筒型或切向水口。这种分体水口结构不仅组装操作简单,降低了加工时间和成本,还有助于考察各旋流水口技术单独或耦合作用时的结晶器流场特征。

去除水平连铸不锈钢中间包钢水夹杂物的水模型试验

通过对 16 0mm× 2 2 0mm矩形坯水平连铸中间包水模型试验 ,研究了中间包液面控制、长水口插入深度、铸坯拉速和中间包结构对钢水流场变化的影响。结果表明 ,保持中间包液面稳定 ,水口插入深度 4 0 0～ 6 0 0mm ,拉速～ 1.0m/min有利于优化钢水流场 ,促进夹杂物上浮 ;矩形中间包结构优于圆形中间包结构。

100t铁水脱硫顶吹辅助扒渣工艺水模型试验和应用

通过1：6Zk模型试验分析了顶枪吹气辅助扒渣过程中的驱渣动力学机制，试验研究了喷吹气体流量（10—30L／min），喷枪插入深度（90～270mm）和位置（距边缘0～160mm）对扒渣效果的影响。结果表明，随着喷吹气体流量、顶吹喷枪插入深度的增大和喷枪插入位置至铁水罐后壁距离减少，驱渣效果显著改善，有利于铁水渣的扒除。工业应用试验结果表明，采用顶吹辅助扒渣工艺后，扒渣时间明显缩短，但铁损没有显著降低，须进一步优化工艺参数。

切圆燃烧锅炉炉内停留时间分布特性的水模型试验研究

本文采用饱和盐液脉冲注入示踪-导电度探针监测的试验技术，在等温水模型试验台上进行了炉内停留时间分布的试验测定，得出了切圆燃烧锅炉炉内停留时间的分布特性。

KR搅拌铁水脱硫水模型试验研究

通过KR铁水预脱硫水模型试验,分析探讨了湖南华菱涟源钢铁有限公司210转炉厂KR铁水脱硫的影响因素。研究结果表明,搅拌器转速、搅拌器插入深度、铁水罐装载深度、罐径比对铁水脱硫动力学有明显影响,搅拌器罐径比0.38、转速160 r/min、插入深度213 mm、铁水罐装载深度450 mm时脱硫效果最好。基于水模型试验结果在涟钢210转炉厂进行了工业性试验:将搅拌器罐径比由原来的0.34提高至0.38(即搅拌器平均直径由原来的1 290 mm增大为1 440 mm,叶片高度由原850 mm增加至950 mm),转速调整为116 r/min。优化后搅拌时间缩短1.1 min、脱硫剂消耗降低3.4%、搅拌器寿命提高36.1%。

浑水模型试验在城市污水泵站研究中的应用

城市污水泵站由于水流中含有大量悬浮固体颗粒,造成泵站前池易产生严重泥沙淤积现象,影响泵站正常、高效运行,故有必要采取工程措施减少前池泥沙淤积。浑水模型试验是目前研究泥沙问题中常用且行之有效的研究方法。本文结合上海污水治理二期工程中线2号泵站的研究,应用浑水模型试验,对改进前后的前池泥沙淤积情况进行了分析,提出在前池中设置垂直挡水板或45°导流板的改进措施有效地改善了前池水流流态并减少了泥沙淤积。

210t钢包CAS精炼混匀时间的水模型试验研究

通过水模型试验研究了国内某钢厂210t钢包CAS精炼的过程中底吹位置、底吹气量和浸渍罩插入深度对钢包内钢液混匀状况影响。通过比较和分析钢包内液体的混匀时间，分别得出底吹位置、底吹气量和浸渍罩插入深度等参数影响钢包混匀状况规律，综合考虑水模型试验过程中现象和其他因素，得出210t钢包最佳参数选择：底吹位置在（0．5～0．6）r之间，正常精炼底吹气量为500-600L／min，浸渍罩插入深度在200mm左右。

喂线水模型试验研究

曾做无气体发生和有气体发生的喂线水模型试验,得到了混匀时间最短情况下的最佳配合参数。

铁水吹气扒渣水模型试验研究

通过建立在相似原理基础上水模型试验研究单吹模式下透气砖位置、透气砖特征和吹气量对液面排渣效果影响规律,而且对比分析了铁水包单吹模式和双吹模式的排渣效果。综合模拟试验结果,针对铁水吹气扒渣技术应用提出了合理建议。

Consteel电弧炉炼钢用碳氧枪水模型冷态试验和应用

通过冷态水模型试验 ,改进了西宁特钢引进的Consteel碳氧枪技术 ,确定了喷头倾角 2 5° ,氧枪进入工作位后与炉底水平面保持 35°～ 5 0°夹角等技术参数。该项改进的技术改善了电弧炉内钢液温度场和流场 ,减少炉底和炉门局部侵蚀 ,加强钢水液面的旋转。应用结果表明 ,每只氧枪炼钢的炉数达到 4 86炉 ,电弧炉炉壳寿命提高 2 8炉 ,每炉钢冶炼时间缩短 8min。

气幕挡墙中间包夹杂物去除的水模型研究

以连铸1500mm×250mm板坯的中间包为原型,几何相似比1/3,采用自制多孔透气砖进行中间包底吹气的水模型试验。结果表明,气幕挡墙中间包中,夹杂物通过斯托克斯机理上浮,气泡吸附和钢液上扬流动而上浮去除;当吹气量≥0.08m^3/h,距入口中心533～800mm处形成有效的气幕挡墙,显著改善钢液流动性,夹杂物去除率由不吹气的44.86%增加至72.86%,并改善小颗粒夹杂物的去除。工业试验表明,采用气幕挡墙,使T[O]降低12%以上。

钢包底吹氩位置对钢水去夹杂影响的水模型研究

基于相似理论,利用1:9水模型研究了钢包吹氩钢水中夹杂物的物理行为,试验了不同底吹位置下吹气时间2～28 min、吹气量(1.19～4.75)×10^(-2)m^3/h对夹杂物去除行为的影响。结果表明,较小吹气量在8 min内可将绝大部分的模拟夹杂物去除,而较大吹气量时,中心和偏心喷吹方式分别需要20 min和16 min;不管中心还是偏心喷吹方式,去夹杂效果均随吹气量的增加先增大后减小,且存在一个最佳去夹杂吹气量;较小吹气量范围内,偏心喷吹方式的去夹杂效果要优于中心喷吹方式,而较大吹气量范围内则相反。

基于水模型实验的“Fortin”型气泡动力学研究

阳极底掌下气泡的行为直接影响电解过程中相间的传热传质、阳极电流分布、槽电压降以及阳极效应的发生,对铝电解工业生产影响重大。本文基于几何和动力相似原理,设计和搭建了水模型实验平台,对不同当量直径和倾角下的气泡进行研究,选用计算分析软件MATLAB对单个"Fortin"型大气泡的形状曲线进行了拟合,得出"Fortin"型气泡形状的近似函数,探讨和分析倾斜阳极下单个大气泡的运动特征,气泡终极速度以及特征尺寸随气泡体积及阳极倾角的变化关系。

150t钢包底吹氩喷嘴布置优化的水模型研究

针对钢厂150t底吹氩钢包于0．2R圆周上成90°布置的双孔吹氩，钢水成分和温度均匀性较差的问题，进行了几何相似比1：4，双孔吹氩位置0．2～0．8R，夹角45°-180°。吹气量54．6～491．4L／h（相当于150t钢包吹气量50～450L／min）的水模型试验。试验结果表明，最优方案为双孔半径0．6R圆周，夹角180°，每孔流量382．2L／h（相当于150t钢何350L／min）．混匀时间比原钢包的喷嘴布置减少28．6％。

巴塘水电站导流洞平面闸门流激振动试验研究

针对巴塘水电站导流洞动水闭门过程中门体出现振动的问题,根据水弹性和重力相似准则建立比尺为1∶25的物理模型。通过模型试验,对平面闸门在闭门阶段的振动加速度、持住力以及门体应变等参量进行试验测定。试验结果表明:闸门在局开挡水时,水平向最大单倍位移幅值为91.974μm,振动危害较小;结构最大Mises应力值为11.32 MPa,闸门整体应力满足强度要求,平面闸门安全可靠。通过ANSYS Workbench平台对闸门进行模态分析。结果表明:干模态基频为40.05 Hz,湿模态基频为35.40 Hz,闸门挡水时脉动主频在10 Hz以内,与湿模态第1阶频率相差较大,闸门产生共振的可能性较低。本文采取的水弹性模型试验技术能够较好地反映平面闸门的动力特性,能够较为准确地预测和分析闸门的流激振动响应特性,可为类似工程的结构优化设计及运行安全监测提供参考。

120 t顶底复吹转炉水模型优化研究

以某厂120 t顶底复吹转炉为原型,依据相似原理,在保证模型与原型几何相似以及动力学相似的条件下,通过水力学模型试验研究了顶吹气体流量、底吹气体流量及氧枪位置对熔池混匀时间和冲击深度的影响。结果表明:当顶吹流量为104.4 Nm^3/h、底吹流量为1.41 Nm^3/h、氧枪位置为177 mm时,熔池的混匀时间最短,冲击深度约为熔池深度的1/2,处于合理范围之内。基于水模型试验结果进行了工业试验,结果表明:工艺参数优化后顶底复吹转炉冶炼的技术指标明显改善,120 t转炉的吹炼时间从13.72 min缩短至12.86 min,终渣(T.Fe)质量分数从16.33%降低至12.16%。

70吨钢包底吹氩水模拟分析

对某钢厂70 t LF底吹氩精炼钢包建立了相似比为1∶3的物理模型,在全面考虑LF钢包的结构特点和工艺合理性的基础上,确定了3个径向方向上可供选择的9个吹氩孔。实验研究了吹氩流量、吹氩孔的位置、个数和相对分布对钢包混匀的影响。结果表明,在较小流量范围内,混匀时间随流量增加降低明显,流量增大到400 L/min左右和更大时,混匀时间的变化趋于平缓;相同流量下,透气砖个数由一个增加到两个并没有起到改善钢包混匀的效果;在原有0.55R透气砖位置基础上向外移动到0.67R处,能获得相对最好的钢包混匀效果。

侧吹炉内流体宏观不稳定现象试验研究

首次报道了侧吹炉的宏观不稳定现象和宏观不稳定类型,通过水力模型试验研究分析了侧吹炉内宏观不稳定现象的发生条件、影响因素及规律、消除措施。结果表明,侧吹炉宏观不稳定现象的发生需要满足一定的条件,主要与喷嘴上方的液位、喷嘴的数量和布置有关;宏观不稳定频率与喷嘴高度、液位、流量、喷嘴数量和布置无关;采用一定的措施可以避免或消除侧吹炉的宏观不稳定性现象。试验结果可为侧吹炉设计和运行提供参考。

吹氩连铸结晶器内渣金界面乳化行为的试验研究

降低连铸结晶器渣金界面乳化程度对减少卷渣、提高铸坯质量至关重要。为了揭示乳化行为的形成机理及乳化的流型结构,采用水模型试验研究了吹氩连铸结晶器内渣金界面的乳化行为,分析了结晶器断面尺寸、拉速、吹氩量和水口插入深度对渣层乳化行为的影响。结果发现:渣相中氩气泡及液滴的停留以及渣金界面剧烈波动都会促进乳化现象的产生。乳化完全后会出现光滑分层流、絮状分层流和絮状波动乳化流三种流型结构。通过分析渣层厚度和液面波动,发现减小结晶器断面尺寸、增加拉速、提高吹氩量和降低水口插入深度均会加剧渣金界面的乳化。