RH精炼过程循环流量及夹杂去除的水模型研究

以某钢厂120tRH真空精炼炉为原型建立水模型,研究不同工艺参数对RH精炼过程钢液循环流量和夹杂去除率的影响。结果表明,钢液循环流量随着驱动气体流量、浸入深度、真空度、气孔数的增大而增大,随处理量的增大而减小,实验室循环流量最佳工艺参数为:气体流量2.8m3/h,浸入深度150mm,真空度3614Pa,气孔数12个;夹杂去除率随驱动气体流量、浸入深度、真空度和气孔数的变化均不是单调的,而是存在一个最佳值使夹杂去除率最高,实验室去除夹杂的合理工艺条件为:气体流量2.2m3/h,浸入深度125mm,真空度为3500Pa,气孔数8个。     

RH真空精炼循环流动流场结构的数值模拟

为研究RH真空脱气过程中的流动行为,基于欧拉-欧拉两流体模型,建立了描述气泡驱动下的RH循环气-液两相流动的数学模型.采用计算流体力学(CFD)商业软件FLUENT6.0,应用所建理论模型对真空室和钢包内的流动进行了数值模拟,得到真空室内及钢包内的流动规律与实验结果基本一致.对流场结构的分析发现其中存在内部相对独立的回旋流动区域,会降低整体循环效率.RH设备的几何结构参数和充气参数的优化与匹配设计是未来改善循环流动结构、提高循环效率的关键.     

吹气孔堵塞对RH循环流量的影响

根据相似原理,以某厂300 t RH为原型建立了1﹕4的水模型,集中研究了吹气孔堵塞对RH循环流量的影响。结果表明,吹气孔堵塞时,气量偏差对循环流量影响最大;当吹气孔对称堵塞时,吹气孔堵塞位置的连线与环流方向成0o时循环流量最小,呈90o时循环流量最大;当吹气孔集中堵塞时,随吹气孔堵塞个数的增加,气泡泵的作用机制由环状机制向簇群状机制转变,循环流量增加。     

RH真空精炼过程循环流量与混合特性的物理模拟

以某钢厂180t的RH真空精炼装置为研究原型,依据相似准则建立物理模拟试验装置,进行2因素(喷吹角度和供气流量)作用下3水平的水模型正交试验研究,深入揭示RH真空精炼过程中循环流动状态变化规律,并为其工艺和操作参数的确定提供技术依据.结果表明:供气流量及喷吹角度均会影响精炼效率,供气流量影响更显著;存在最优的吹氩方案,即流量为20m3/h,喷吹角度为45°时,混匀时间最短;在不同供气流量下,循环流量增加幅度随喷吹角度的增大而逐渐减小,最佳喷吹角度在25°~35°之间.     

RH精炼过程气体喷吹角度对多相流动及传质的影响

当前,在我国制造业高质量发展和“双碳”战略下,钢铁工业的高端、绿色、低碳、高效率的创新发展十分关键。RH精炼具有脱碳、脱气、脱硫、去除夹杂物及调整钢水成分等冶金功能,已成为轴承钢等诸多高品质钢生产的重要工序之一。本研究工作基于提高RH上升管气泡分散度、扩大气泡与钢水相互作用范围的思路,创新性的提出了旋转喷吹新技术,通过简单改变上升管气体喷吹角度,实现上升管内钢水的旋转流动,而钢水旋转流动进一步促进气泡的弥散分布,从而充分发挥气泡对钢水的提升作用,提高上升管横截面速度分布的均匀性和RH精炼的循环流量。本文首先开展了传统喷吹条件下的数值模拟和水模型实验研究,结果表明,气体流量为40 L·min-1时,数值模型预测的混匀时间与水模型实验测得的结果吻合较好,在选定的三个监测点位置,模型预测值与水模型实测值的误差在1.3%~7.3%范围内,证明了数值模型的可靠性;其次,开展了不同气体喷吹角度对RH精炼过程多相流动及传质行为的影响,研究表明,传统喷吹角度下的循环流量为9 kg·s-1,当喷嘴水平旋转30°或45°时,循环流量提高了约15%,此外,预测的三个监测点的混匀时间分别缩短了约21.3%、28.2%和12.3%。喷吹角度为30°和45°时,对128个气泡的统计分析表明,气泡在流体中的平均停留时间增加了约33.3%。研究表明,新的喷吹技术有利于提升RH循环流量和混匀时间,有望为进一步提升RH精炼效率提供了重要解决思路。     

RH下降管长度对钢包混匀时间影响的水模实验

以某炼钢厂210 t RH为原型,建立了模型与原型尺寸比为1:4的物理模型.采用示踪法测定了RH水模型不同下降管长度时,钢包模型内不同位置的电导率变化(RTD曲线)情况,计算了不同位置的混匀时间,分析了下降管长度对钢包内不同位置混匀情况的影响.     

侧底复吹RH精炼装置内的钢液流场及循环流量

采用数值模拟方法考察了钢包底吹位置对侧底复吹RH装置内流体流动及循环流量的影响.计算结果表明:在钢包底吹条件下,当底吹位置和钢包中心连线与浸渍管中心连线夹角一定时,随着底吹位置至钢包中心距离的增大,循环流量先增大后减小;当底吹位置至钢包中心距离一定时,循环流量随夹角的增大而减小;与现有RH吹氩方式相比,当采用侧底复吹且钢包底吹气量保持在200 L/min时,循环流量可提高25%以上;当关闭上升管侧吹且仅采取钢包底吹时,与现有RH吹氩方式相比,循环流量可提高60%~100%.     

低密度差油水两相旋流分离的实验研究

研制了一种新型的液－液旋流分离器。对影响旋流分离效率的各因素进行了详细的实验研究，分析了入口含油浓度，回流率和流量对分离效率的影响，所得结果表明，旋流分离方法适用于低密度差液－液两相的分离。现场试验的分离结果达到国家有关标准。     

超声速旋流分离器内气液两相流流动特性

采用考虑颗粒碰撞的欧拉-拉格朗日数值方法对超声速旋流分离器内部复杂的气液两相流场进行数值计算。在数值模拟中,采用RNG k-ε模型模拟气相流动,采用离散相模型(DPM)追踪颗粒运动轨迹。以湿空气为介质,测量超声速分离器的轴向压力并与数值模拟结果进行对比。结果表明:数值模拟结果和测量值较为一致;气体进入超声速喷管后发生膨胀形成低温(-70℃),使天然气中的水凝结为液滴,同时气体经旋流叶片产生旋流,经中心体的收缩形成较大的离心加速度(300000 g);在巨大的离心场作用下极少部分液相颗粒随气相从扩压器流出,大部分液相颗粒与旋流分离段壁面碰撞被吸附或直接进入积液槽空间被排出,达到气液分离的目的。     

重轨钢采用RH和VD精炼的对比研究

在其他工艺相同条件下,对钢中全氧、Al含量、H含量、夹杂物成分、炉渣等进行了对比分析。在真空时间相同的情况下,RH脱氢能力优于VD,VD脱氧能力优于RH,但VD精炼后钢中Al含量偏高,炉渣碱度偏大,夹杂物易偏离塑性区。 RH精炼后渣中MgO含量明显升高,夹杂物成分也比较分散,可能是耐火材料尤其是插入管喷补料脱落导致外来夹杂物增多,而VD精炼后渣中MgO含量变化不大,夹杂物成分相对集中。建议采用RH精炼时,应提高耐火材料质量,减少插入管喷补次数,采用VD精炼时,应适当减少石灰加入量,降低渣中碱度并延长真空处理时间。     

RH过程中钢液流动特性的水模拟研究

针对９０ｔ多功能ＲＨ精炼装置内钢液的流动特性进行了水模拟研究．采用更为精确可靠的方法对环流量进行了测定，给出了该精炼装置的环流量计算公式：Ｑｌ＝０．０２７１Ｑ０．２６ｇＤ０．７２ｕＤ０．８４ｄ（ｔ／ｍｉｎ）．用示踪法对ＲＨ钢包内的流动状况进行了显示，验证了Ｔｓｕｊｉｎｏ的数学模拟结果，否定了ＲＨ上升管与下降管间“短路”现象的存在．     

旋转磁场作用下真空精炼装置内脱碳过程的模拟研究

为了了解旋转磁场下真空精炼装置内的脱碳反应,对RH装置内钢液流场与脱碳过程进行了耦合计算;采用修正的均相流模型计算流场,避免了先前的一些不具推广性的方法,如简化计算区域或者预先规定含气率分布等.分别对有、无旋转磁场作用时的RH系统进行了模拟计算.模拟结果表明:流场和脱碳过程与现有文献中实验结果相符合;当旋转磁场作用后,磁感应强度为0.04 T时,初期脱碳速度比无旋流作用时增加了约15%,这是由于旋流增加了系统的搅拌能,提高了脱碳反应速率.脱碳反应进行到最后阶段,不同磁感应强度下的碳含量趋于同一稳定值.     

光整加工旋涡流场的计算机仿真与实验研究

通过对旋涡气流场的计算机仿真并将其结果与实验测试结果进行对比得出了变化趋势较一致的结论。并取旋涡头分别是三个切向入口,四个切向入口的结构进行了不同介质(气、水)的计算机仿真。为实验的进一步研究发展提供了可靠的理论依据。     

螺旋流中扰动的传播

讨论螺旋流的扰动传播，其流为强迫涡形式。结果显示，可能存在超临界与亚临界二种扰，上对于轴向主流来说，它们分别有顺流或逆流的传播方向。     

旋流混凝作用影响钢渣混凝剂混凝效果的研究

以钢渣制作混凝剂,采用旋流器强化混凝,对工业废水进行处理,解决沉淀物分离的问题,探讨了其混凝机理。     

强旋湍流气相燃烧数值模拟

对液排渣立式旋风炉前置室的流场进行了数值模拟，建立了前置室内三维气相燃烧流场的数学模型，计算采用ＳＩＭＰＬＥ算法，其中湍流计算采用有旋流修正的ｋ－ε模型，气相燃烧采用ＥＢＵ－Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ模型。计算结果证明，该模型在求解强旋湍流有回流的气相燃烧注场是可行的。