镁蒸气铁水脱硫气液反应过程水模型研究

针对镁蒸气铁水脱硫的气液反应过程,利用物理模拟的方法,通过水模型实验对铁水脱硫气液反应过程进行实验研究.采用高速照相机来获取不同通气模式、通气流量和搅拌桨浸入深度下气泡的分布状态.用NaOH 与 CO₂ 的一级反应来模拟镁蒸气脱硫过程中的吸收速率和利用率.结果表明:使用中心底吹模式,通气流量为 2.0m³/h,搅拌桨浸入深度为 250mm 的条件时,熔池内的气泡细化分散效果很好.气液传质速率和 CO₂ 气泡利用率均有明显提高.     

氧质量分数对于镁蒸气铁水脱硫的影响

针对传统喷吹颗粒镁脱硫存在的镁利用率较低等问题，采用底吹镁蒸气进行铁水脱硫，旨在优化铁水脱硫的动力学条件，提高铁水脱硫过程中镁的利用率.对不同氧质量分数下硫的平衡质量分数进行了热力学计算，通过实验研究了氧质量分数对于铁水脱硫过程的动力学影响.结果表明:铁水中氧质量分数的降低有助于促进镁蒸气脱硫反应的进行，当氧质量分数为62×10^-6时，镁利用率可达78%，脱硫率可达82%.脱硫反应传质系数为0.0122m/s.     

搅拌条件对气泡微细化影响研究

采用水型实验和Image-Pro-Plus6.0专业图像处理系统,研究了搅拌转速、偏心度、气体流量和搅拌桨浸入深度对气泡微细化的影响规律.结果表明:增大搅拌桨浸入深度、加大偏心度和增加搅拌速度对气泡微细化有利;而在搅拌速度增加的同时,减小气体流量,也有利于气泡微细化.     

偏心搅拌槽内高浓度浆液颗粒的悬浮特性

以直径为0.34 m的无挡板平底圆筒形搅拌槽为研究对象,对偏心搅拌槽内高浓度浆液中颗粒的悬浮特性进行了数值研究,分析了45°的4斜叶开启涡轮式搅拌桨(PBT)和3窄叶整体板式螺旋桨(ZHX)2种桨型在不同偏心率和转速时,搅拌槽内的流型分布、颗粒体积分数分布、完全离底临界悬浮转速以及功率消耗,并与试验结果进行了对比.结果表明:对于高浓度浆液,偏心搅拌打破了中心搅拌时流场结构的对称性,提高了流体的轴向循环能力,颗粒悬浮效果优于中心搅拌;固体颗粒的悬浮效果与搅拌桨在槽内的偏心位置有关,当偏心率E=0.4时颗粒悬浮效果最佳,但偏心搅拌会增大颗粒的完全离底临界悬浮转速和设备的功率消耗,不利于节能降耗.     

双层错位CD-6桨搅拌槽内的气液混合性能

为了提高搅拌槽内气体的分散能力,设计了一种错位CD-6桨,采用计算流体动力学方法对其气液混合性能进行了研究.分析了不同转速和通气量时搅拌槽内的流场、气含率和搅拌功耗,并与标准CD-6桨的数值模拟及相关文献中的实验测试结果进行对比.研究结果表明:标准CD-6桨的模拟结果与实验及文献结果符合较好,验证了所建模型和模拟方法的可靠性;与标准CD-6桨相比,相同操作条件下,错位CD-6桨搅拌槽内流体的湍动程度高,气体分布均匀,搅拌功耗略低,而且通气后的功率下降幅度小,因而更适用于气液混合操作.     

无挡板搅拌槽内固液悬浮的试验

在直径为0.34 m的无挡板平底圆筒搅拌槽内,采用PBT和ZHX两种搅拌桨对固相体积分数为20%的玻璃微珠-水固液两相体系的悬浮特性进行试验研究.采用固体激光器和数码相机分别研究了搅拌桨离底间距和桨型,以及偏心搅拌时偏心率对固相颗粒的悬浮状态与悬浮临界转速及功率消耗的影响,得出了无论是同轴搅拌还是偏心搅拌,搅拌槽底部边缘角落区的颗粒都不能沿周向同时悬浮.搅拌桨离底间距较低有利于颗粒的悬浮,所耗功率愈小,在相同工况下固相颗粒的悬浮效果PBT型桨优于ZHX型桨,偏心搅拌时,颗粒悬浮临界转速和功率消耗均较同轴时的大,且随偏心率的增加而增大,因而,对高浓度固液两相体系的悬浮混合不宜采用偏心的搅拌装置操作.     

偏心搅拌槽内固-液悬浮特性研究

为研究偏心搅拌时的固-液悬浮特性,采用PC-6D浓度测量仪研究了Rushton桨偏心搅拌槽内石英砂-水两相体系的悬浮过程,分析了偏心搅拌时的固-液悬浮特征,测量了不同偏心率时的固相浓度分布和功率消耗,并与中心搅拌进行了对比.结果发现:偏心搅拌时的临界悬浮转速和功率消耗均随偏心率的增大而增大,偏心率较小时的临界悬浮转速比中心搅拌时低,相同搅拌转速时偏心搅拌的功率消耗比中心搅拌时大;偏心搅拌时的固相浓度分布比中心搅拌均匀,偏心率为0.2时的悬浮效果最好,此时的临界悬浮转速约为中心搅拌时的80%,能节省功率消耗.     

颗粒镁铁水脱硫率与镁利用率研究

通过对宣钢脱硫站77组生产数据进行多元线性回归得到了在单吹颗粒镁铁水脱硫时吨铁镁的消耗xMg(kg/t)、喷吹时间t(s)、铁水初始硫含量[%S]0、脱硫量xS、铁水温度T(K)和吨铁镁粒的喷吹速率VMg与脱硫率和镁的利用率的数学模型.通过对数学模型的研究发现:脱硫率随吨铁镁耗量、初始硫含量的增加而增加,随喷吹时间、温度和镁喷吹速率的增大而降低.镁利用率随吨铁镁耗量、喷吹时间及喷吹速率的增加而减少,随喷吹时间的延长、镁喷吹速率、铁液中初始硫含量及温度的升高而升高.在合适的吨铁镁消耗量的情况下,要提高脱硫率和镁利用率,应该在保障脱硫时间的前提下,降低吨铁镁喷吹速率,减少喷吹时间.     

搅拌槽内轴向对流循环的试验

以搅拌槽内单相湍流流场为研究对象,采用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对MK和ZHX搅拌器进行流场测试,得到不同几何参数的搅拌器在不同工况下的时均速度场分布.在此基础上计算挡板前轴向速度梯度的分布,由速度梯度的衰减确定搅拌槽内轴向对流循环的有效作用范围,并考察桨型、叶轮离底间隙和叶轮转速对轴向对流循环有效作用范围的影响.试验结果表明,在液面高度等于槽径时,轴流桨搅拌槽内轴向对流循环的有效作用范围与桨型、叶轮离底间隙和叶轮转速无关,高度为槽径的2/3.     

气液两相机械搅拌釜中水翼-涡轮组合桨的功率消耗

研究了气液两相机械搅拌反应釜中水翼组合桨的组合方式，通气位置、搅拌方式及桨间距对通气功率下降的影响，给出了通气功率消耗关联式。当采用以水翼k5桨为下层桨、较高的通气位置及较大的桨间距为搅拌釜的几何结构时，其通气功率的下降较小。水翼桨的排出流方向、通气管出口位置及桨间距对气体循环及全釜气液流动产生协同作用，且这种协同作用会因搅拌转速的不同而对桨间距有不同的要求。     

挡板改善KR法脱硫搅拌效果的数值分析

为了改善KR法脱硫搅拌效果,本文在铁水罐内添加控流装置,并应用Fluent软件,采用VOF模型对罐内的搅拌流场进行了数值分析,研究了挡板的布置方式、数量与宽度对流场特性的影响。结果表明,铁水罐内设置挡板能够抑制中心漩涡的形成,扩大脱硫剂颗粒在罐内的分散区域;布置4块高度为铁水罐高度1/2、宽度为铁水罐直径1/10的短挡板时,罐内的强制涡流区基本消除,铁水罐底部仍保持较快的流场速度,搅拌效果最佳。     

宣钢单喷镁铁水脱硫技术应用与实践

介绍了宣钢炼钢厂采用单喷颗粒镁铁水脱硫工艺,改善了转炉冶炼原料铁水条件,同时对镁在铁水中的脱硫机理作了简要的叙述.该工艺在生产实践中不断优化,使铁水经过预处理后终点硫均达到0.010%(质量分数)以下,最低终点硫含量达到0.003%,满足了炼钢铁水要求.     

双层半圆管盘式涡轮桨搅拌槽气液分散特性的数值模拟

采用基于气泡聚并和破碎机理的群体平衡（PBM-MUSIG）模型,对双层半圆管盘式涡轮桨搅拌槽内的气液分散特性进行了数值模拟;考察了不同通气量和操作转速下气液搅拌槽内流体流动,局部气含率和气泡尺寸的分布规律。模拟结果表明：通气工况下搅拌槽内的液相流场具有双循环流动形式;采用PBM-MUSIG模型预测的局部气含率分布与文献实验数据吻合较好;搅拌槽内气泡尺寸随转速增加而减小,随气量增加而增大;桨叶排出流区域内气泡尺寸较小,近壁区和循环区内气泡尺寸较大。     

泡沫铝发泡过程三维数值模拟

应用计算流体力学方法模拟分析搅拌轴斜置情况下泡沫铝吹气发泡过程.在双流体模型基础上引入多重参考系法描述搅拌三维气液两相流场,考查了桨叶转速、气体流率及初始泡径对流场特性和气泡分布的影响.结果表明气体在叶片区有聚集,并且吸力面高于压力面,液面附近气泡在一定范围内分布较均匀.含气率随叶片转速和气体流率增大而增大,随气泡直径减小而增大.     

透气砖在炉底位置与钢液吹氩行为的数值模拟

以精炼钢包为研究对象,在不同的透气砖位置的条件下,采用多相流模型计算了吹氩后钢包内钢液的流场,通过对流场数值的多元回归,计算了透气砖在钢包底部的最佳位置.结果表明:随着透气砖在钢包底部位置的变化,吹氩对钢液的搅拌效果也有很大的影响,当透气砖位置在钢包底部距中心位置为0.44R0～0.48R0之间时,底吹氩对钢液搅拌得更均匀.     

钢液注流的惰性气幕保护系统

对钢液注流的惰性气幕保护系统在实验室进行了冷模拟试验研究。通过向安装在钢包或中间罐水口下方的引流管内吹入惰性气体形成保护气幕 ,使钢流与空气完全隔离 ,防止其发生再氧化 ,减少钢中的非金属夹杂物 ,提高连铸坯质量。     

基于有限容量排队论的铁水包个数计算模型

将"一包到底"模式下的铁水包周转过程抽象为有系统容量限制的3个串联接近闭合的排队系统,即高炉出铁、铁水脱硫以及转炉兑铁排队系统。在此基础上,提出基于有限系统容量排队论的铁水包理论周转个数计算模型。应用该模型,对重钢新区铁水包理论周转个数进行计算,结果表明:铁水包周转到达统计平衡的时间为294min,理论周转个数为17个。研究表明,减少铁水包周转个数的关键在于优化系统容量值,实际生产中主要从改进高炉配罐制度、加强炼铁炼钢工序协调等方面采取措施,并应用模型计算相关参数为:铁水包周转时间为260min,理论周转个数为15个。