钢包精炼炉(LF)钢液流动的数学物理模拟与优化

应用相似原理和流体力学理论,利用电导率法和PHOENICS平台对钢包精炼炉(上、下口直径分别为2 310 mm和1 984 mm,内腔高2 620 mm,透气砖直径104 mm)钢液流动状态进行了水模拟和数学模拟,由实验和计算结果得出,离钢包底中心520 mm的2#底吹位置比离中心354 mm的1#位置获得的流场和均匀时间更合理,在≤300 L/min时,随吹气量增大,混匀时间减少,但>300 L/min时,继续增大吹气量,混匀时间不再变化。40 t BOF-LF-CC生产结果表明,采用优化工艺后,钢中全氧量降低2×10-6,达到15.2×10-6,钢中夹杂物也显著减少。

60t LF钢包底吹氩行为的物理模拟

基于相似原理和莱钢60tLF钢包,建立了一套水模拟试验装置,水模型和钢包原型的几何相似比例为1:4,用该装置进行了钢包底吹氩行为的物理模拟研究。结果表明,底吹气体流量越大,混匀时间越短;吹气流量对混匀时间的影响程度远远大于透气砖位置的影响。60t钢包适宜采用单透气砖,其硬吹气体流量应>0.133m3/h,软吹气体流量应<0.02m3/h。

底吹氩过程LF炉盖内气体流动的数值模拟

基于流体模型和湍流修正模型,借助流体工程模拟软件Fluent 6.3.26对吹氩过程中210 t LF精炼炉盖内气体的流动、混合和质量、动量传输进行了计算模拟,分析了其流动行为和分布状态。结果表明,随钢包净空高度增加,液面上部氩气回旋区扩大,"死区"减小;当氩气流量增至500 L/min时,吹氩孔位于0.68 R的盖内流动效果优于0.3 R的效果;正常工作状态下的合理抽气压力为-150 Pa;在合理的抽气压力和吹氩孔位置的情况下,300 L/min的氩气流量基本可以满足要求,强搅拌时可增至500 L/min。

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。

100t LF精炼炉底吹氩钢液混合效果模拟

以南京钢铁厂100 t圆筒形钢包炉为原型,根据相似原理建立水模拟系统,分别测定不同吹气位置和不同吹气量下钢包的搅拌效果,确定最佳参数,并与数值模拟结果比较.结果表明,原型单双吹工艺搅拌效果都较理想,双吹工艺(透气砖位于底部0.57R处,双孔夹角为84°)效率更高,最佳底吹气量为350 L/min.优化后钢包脱硫率提高了18.75%,钢包寿命延长了29.4%.

底吹氩VD钢包炉流场优化的数值模拟研究

以某钢厂150 t VD钢包炉为研究对象,采用商业软件Ansys-Fluent,建立钢包底吹氩气模型,结合正交设计方法,模拟了不同钢液量,两个吹氩口不同吹氩量工艺条件下钢包内流场和流速变化,同时考虑了静置10 min后钢包炉内钢液流动情况。所有试验均监测钢包下部同一位置的速度大小,通过正交设计方法选择最优的生产方案。研究结果表明:钢包内钢液量和底吹氩气量在小范围内变动对钢包内钢液流场和流速影响不大,且钢液量和氩气口吹氩量对静置10 min后钢液内流场流速的影响可以忽略不计。吹氩量过大会导致渣眼开度较大引起卷渣和吸气现象,吹气量过小钢液流速较低则导致形成稳定循环流场所需时间较长。最终通过对比分析得出在钢液高度选用3590 mm,1#和2#氩气口流量均采用0.9 m^(3)/h时钢包炉内综合流动效果较好,减少了钢水受污染程度,提高了生产效率。