氩气流量对100t底吹钢包内渣眼形成影响的数值模拟

通过建立的氩气底吹钢包三维非稳态三相流动数学模型以及Fluent软件和Simple算法研究了钢包精炼底吹氩过程保护渣的流动特性,并分析了喷嘴直径0.1 m时200-3 500 L/min喷气量对渣眼尺寸、渣层运行的影响。结果表明,随喷气量增大渣眼增大,当氩气流量为400-2000 L/min时渣眼大小和钢包内流场分布较合理,有利于精炼;随渣层厚度增加,渣眼减小,但渣厚超过200 mm时,渣层厚度的增加对渣眼大小影响不显著。

使用圆孔透气塞的钢包内流场及其渣眼行为研究

由于圆孔取代矩形狭缝后,可以有效地缓解透气塞狭缝孔周应力集中和延长其使用寿命,因而研究其精炼过程显得十分必要。文中采用离散相模型与VOF模型对钢包吹氩过程进行了研究,对比分析了不同流量下使用圆孔狭缝式透气塞的钢包内的流场和渣眼面积,并采用水模试验方法验证了数值模拟。结果表明:底吹气体流量对钢包的流场特征影响不大,当流量高于3.76 L/min时,流量的增大对钢液的流速影响不大,当底吹流量低于3.76 L/min时,流量增大,钢液流速增大;而且水模试验中的渣眼面积与数值模拟得到的渣眼面积吻合较好。

吹氩连铸结晶器内渣眼形成的水模型实验

针对连铸结晶器吹氩工艺,通过改变拉速、吹气量、渣厚等参数,对结晶器上表面渣眼的形成进行了水模型实验研究.发现了两个典型的渣眼分布:水口附近和窄边附近.结果表明:拉速增大,结晶器窄边渣眼逐渐增大,水口附近渣眼逐渐减小,渣眼总面积逐渐增大;吹气量增加,结晶器窄边渣眼逐渐减小,水口附近渣眼逐渐变大,渣眼总面积先减小后增大;渣层厚度增加,结晶器窄边和水口附近渣眼都不断减小.

制动鼓铸件缩松、渣眼及气孔缺陷的防止措施

根据铸件的结构和技术要求,对原铸造工艺所产生的缩松、渣眼及气孔缺陷进行了分析,并对铸造工艺进行了改进。最后通过改进浇注系统,使铁液旋转,从而使铁液同时凝固,避免局部过热,消除了缩松缺陷;通过设置挡渣槽和过滤网,消除了渣眼和气孔缺陷,使铸件合格率由30%~40%提高到90%以上。

采用新工艺解决大型缸套渣眼缺陷

气缸套是空压机中最重要的零件之一,是活塞与气缸体相互运动的接触部位。0262一级气缸套铸件毛坯主要尺寸(mm)为:高1050,外径635/616,内径550;

球墨铸铁件冒口颈处渣眼缺陷的防止措施

介绍了某球墨铸铁件在冒口颈处出现的较为严重的渣眼缺陷,分析了球墨铸铁件冒口颈处产生渣眼的主要原因,认为铁液在内浇道处因流速较快,喷溅形成的二次氧化渣聚集在铸件冒口颈处形成渣眼缺陷,并制定了相应的改进措施:通过优化浇注系统,将封闭式改为半开放式浇注系统,确定了合适的浇注系统分配比例,更改内浇道的主入水位置,将冒口颈处的入铁速度由原来的63 cm/s降至41 cm/s。生产结果显示:累计生产的4 000多件铸件表面光滑,未发现铸件冒口颈附近的渣眼问题。

制动鼓缩松、渣眼及气孔的解决措施

分析了出口制动鼓产生缩松、渣眼和气孔的原因，设计了旋转式浇注系统，并改进了切线浇注工艺，制动鼓的铸件缺陷明显减少，显著提高了成品率和工艺出品率，达到了理想的效果。

模拟氩气搅拌钢包中的渣眼面积

通过录像摄影测量了在轴对称氩气搅拌钢包水模中的渣眼面积，其与气体流速、液体深度、渣层厚度以及不同类型的上部相液体呈函数关系。试验结果表明：除了重要操作参数（也就是，气体流速，液体深度和炉渣数量）、覆盖相的物理性质，特别是运动粘度和密度对渣眼的形成有相当影响。根据我们的试验观察说明：现存的关系式不能建立一个充分可靠的基础，用以预测炼钢钢包中的渣眼面积。因此通过对大量试验数据的量纲分析提出了一个用公式表达渣眼面积的新型关系式，根据对不同体积和上部相液体综合分析推导。多项式回归表明：借助弗鲁德数（UP2/gH）、密度比、（RL／△Q）和雷诺数、（HUp／vs），通过下面等式表示无量纲渣眼面积，（hH/Aes）=3.25（gH/U^p）1.28（△ρ/ρL）0.55（HUp/vs）-0.05。此处Aes为渣眼面积，H为渣层厚度，h为液体深度，up为平均流股上升速度。随后应用其它研究者报道的有关水模以及工业用气体搅拌钢包系统试验数据证实提出的关系式准确性和适用性。同时也检验了偏心气体喷吹以及与厚渣层的关系式外推的可能性，其在钢包冶金炼钢中更典型。

缸体渣眼缺陷分析与解决

T200缸体上表面出现较多缺陷,造成约0.5%的废品。针对该缺陷,制作了缺陷样品,观察形貌,并对其进行了能谱分析;在此基础上,又与炉渣渣眼、型砂砂眼、芯砂砂眼的形貌及能谱分别进行比对,最后确认该缺陷为渣眼。分析认为形成渣眼废品的主要原因为:回炉料的氧化锈蚀使铁液内存在氧化物夹杂;浇注机中的部分炉渣也会随铁水流入型腔。针对以上问题,采取了对回炉料进行抛丸清理、浇注机侧壁渣滓清理、减小过滤网网孔等措施,使缺陷废品率降低到0.1%以下。因此,提高铁液洁净度,能够有效解决缸体渣眼等缺陷。

基于BP神经网络的钢包渣眼演化行为的预测

钢包底吹精炼过程中,渣眼行为对钢成分和夹杂物数量的调控有着至关重要的作用。由于生产现场工况复杂、温度较高、成本较大等原因,现场测试存在一定难度和危险,测试结果的精度也无法保证。为准确探究钢包底吹孔位置、单孔底吹气体流量和渣层厚度对渣眼面积的影响,采用1∶5的相似比,以150 t实际工业钢包为原型建立水模型,利用BP神经网络算法拟合实验数据生成模型,对精炼过程中渣眼的演化行为进行预测。分析表明,当隐藏层神经元数目n=16,迭代次数Epoch=60000时,模型损失函数Error值达到最小,决定系数R^(2)=93.439%,模型性能优异,预测精度满足工业需求,可有效地指导工业生产。

上水口环形吹氩对中间包内渣眼形成的影响

中间包上水口环形吹氩可以在塞棒周围形成清洗钢液的环形气幕,同时部分氩气泡随钢液进入上水口内,可以减少非金属夹杂物在水口内壁的黏附,起到防止水口堵塞的作用。然而,不合理的吹氩量会导致中间包内液面渣层受过强的气液羽流冲击而形成渣眼,使得钢液裸露并发生二次氧化,严重影响铸坯质量。采用标准k-ε湍流模型研究中间包内流体流动,采用DPM模型和VOF模型耦合方法,研究上水口环形吹氩条件下渣眼的形成及演化规律。结果表明,上水口环形吹氩在塞棒周围形成较强的上升流,塞棒上部邻近区域存在多个涡流区;在钢液涡流的影响下,中间包液渣下层远离塞棒区域,上层向塞棒区域迁移;随着吹氩量的增大,平均湍动能增大,塞棒附近钢液速度逐渐增大,钢渣界面钢液速度先增大后减小,渣眼边缘钢液速度先增大后减小然后再增大,速度与垂直方向夹角逐渐减小;增大吹氩量,中间包熔池液面形成以塞棒为中心的渣眼,渣眼面积逐渐增大。试验条件下不产生渣眼的临界吹氩量为4.2L/min,对应的钢渣界面最大速度为0.247m/s,与垂直方向夹角为70°。

长水口吹氩对中间包流场和渣层行为影响的数值模拟研究

通过建立中间包内多相流非稳态数学模型,研究了长水口吹氩对中间包内流场的影响,分析了吹氩流量与渣眼面积和卷渣量之间的关系。结果表明,在扩张型长水口吹氩时,氩气泡流容易聚集于长水口的喇叭口处。由于浮力作用,吹氩造成的气泡流在湍流抑制器上方会产生较强的上升流,钢液涡度分析显示,这有利于夹杂物的碰撞长大和上浮去除。对于该50 t两流中间包,在拉坯速度为1.2 m/min条件下,当长水口吹氩流量为1.5×10^(-4)Nm^(3)/s时,既能有效促进夹杂物的上浮去除,也可使渣眼面积控制在较低范围内;而吹氩流量大于2.5×10^(-4)Nm^(3)/s时,会加剧渣眼形成和卷渣程度,导致钢液发生严重的二次氧化。

不同钢包底吹氩模式对钢液精炼效果的影响

以180 t双孔底吹氩钢包为研究对象,对6种钢包底吹氩模式进行数值模拟,并结合现场试验与当前采用的吹氩模式进行对比。研究发现:(1)钢液的混匀时间随吹氩量的增加而减少,吹氩量一定时,差流量吹氩模式对钢液的搅拌强于等流量吹氩模式。(2)不同的钢包底吹氩模式,渣眼形成的位置不同,渣眼面积也不同。总流量一定时,差流量吹氩模式钢液面最大流速大于等流量吹氩模式,易发生钢液卷渣。(3)差流量吹氩模式渣线处渣层厚度的波动大于等流量吹氩模式,且流量差值越大,波动越剧烈。(4)差流量吹氩模式通过“强-弱”流股的配合,进一步强化了钢包底吹氩的钢液精炼效果。工业试验表明,采取等流量吹氩模式(500 L/min—500 L/min),钢中的较大夹杂物的数目明显多于差流量吹氩模式(400 L/min—600 L/min)。

中间包内吹气与卷渣行为的水模拟研究

以某钢厂中间包为原型,建立与原型尺寸为1∶3的水模型,研究中间包采用气幕挡墙时,流体流动行为及钢渣卷混现象,考察吹气量和气体在流体中行程对钢渣界面的影响规律。研究表明：正常浇铸条件下避免钢液卷渣的临界吹气量在0.14 m^3/h,中间包液面出现渣眼的临界吹氩量为0.10-0.12 m^3/h,超过临界吹气量后,渣眼加速扩增。

210 t LF精炼底吹氩过程气、渣、钢液三相流场优化的数值模拟

基于湍流模型和VOF模型，通过CFD流体工程模拟软件FLUENT6．3．26，对吹氩过程210t钢包炉（LF）内气、渣、钢液三相流场进行了数值模拟和分析，得出底吹氩孔位（单孔中心，单孔偏心，双孔）和氩气流量（100～500L／min）对钢液循环流动、渣眼尺寸和卷渣等行为的影响。研究显示，单孔底吹钢包的孔位不同，混合速度和渣眼尺寸不同；渣眼处易卷渣；双孔底吹比单孔底吹死区小得多；氩气流量越大渣眼越大，但渣眼尺寸大于611mm时，其尺寸变化不大；210t钢包的双孔底吹钢包内合适的吹氩量为200—300L／min。

覆砂铁型生产中小型曲轴渣孔缺陷的防止

介绍了采用覆砂铁型生产D系列曲轴的工艺及出现的孔洞缺陷问题。根据缺陷外观特点及扫描电镜下观察的缺陷形貌,认为该缺陷为渣眼。为此采取了以下措施:(1)从炉料和熔炼方面除渣,包括抛丸去除炉料中的锈蚀、油、水等,增加扒渣的次数,高温静置铁液;(2)采用高效的球化剂、孕育剂,减少其加入量,提高铁液的纯净度;(3)采用陶瓷保温棉,吸附铁液中的稀渣;(4)使用优质的陶瓷泡沫过滤片,改进其搭接尺寸,确保铁液中的渣全部被过滤;(5)优化浇注系统,减少二次渣产生。通过采取上述措施,渣眼的发生率由3.8%降至1.5%。

钢包水模型波动性卷渣和混匀的模拟分析

按几何比为1∶3制作180 t钢包的物理模型,进行水模型实验,透气砖夹角120°、位于0.5 R处,模型的渣层厚度为40 mm,根据钢包混匀的RTD曲线,相同气流量,液面中心处钢液的混匀效果优于两进气孔连线的中心处。卷渣是波动性存在的,通过波高传感器,发现波高越低时渣眼越小,波高较低时更有利于发生卷渣。利用Image-Pro Plus 6.0定量化渣眼大小,较为准确直观地反映钢液的裸露面积,给出了不同气流量下的卷渣深度。

大型柱塞式船用舵机油缸铸造工艺实践

为了解决大型柱塞式船用舵机油缸在实际铸造过程中存在的缺陷问题,本文从铸件结构和技术要求方面分析了技术难点和需解决的关键问题。利用Magama软件模拟重新设计了浇注系统,通过引入直浇道缓流设计和带泡沫陶瓷过滤网的开放式浇注系统的工艺方案减缓了铁液充型速度,有效解决了铸件表面渣眼问题。生产实践证明,优化后的铸造工艺方案可行,铸件质量稳定。

不同结构湍流抑制器对中间包钢液流动的影响

通过建立1∶3的水力学模型,研究了不同结构湍流抑制器对中间包流体流动特性的影响。实验得出:湍流控制器的类型对注流区的液面波动有明显影响。8边形有孔无檐湍流抑制器造成了注流区2个直径120 mm渣眼,方形有檐湍流抑制器方案注流区无渣眼。几种湍流控制器对中间包流场有一定的改善作用,明显增加了中间包的最小停留时间,最大增加幅度为97%。平均停留时间和最小停留时间相差较小,增加幅度分别在4.2%～7.4%和21.3%～29.9%。

关于煤矿下山巷道掘进全断面一次爆破若干技术问题研究

为解决煤矿下山巷道掘进全断面爆破中普遍存在的炮眼利用率低、巷道成型差、拖底现象严重等问题。在分析其形成原因的基础上,提出宜采用的技术措施,包括优选楔形掏槽方式,增加中心抛渣直眼,优化爆破参数,有选择的采用较大直径的炮眼和药卷,周边眼采用水垫层不耦合装药结构,设置两排底眼,即增加一排用于抛掷岩石的抛渣眼,以及合理安排起爆顺序,采用反向起爆技术,加强炮孔堵塞,使用铁套管防淤等。现场应用情况证明了所研究提出的施工技术和工艺的合理性和实用性。