150t钢包精炼过程的物理模拟

在相似原理的基础上,对天津钢管公司150t钢包精炼吹氩过程进行了水模拟实验(模型、原型几何比例为1:4).实验发现,原型钢包吹氩位置不尽合理,透气砖顶面面积偏小,吹氩流量偏大.通过对以上三指标的优化,确定合理的吹氩工艺参数为:将吹氩孔位置由原来的距钢包底中心分别为0.555R和0.634R移动到1/3R处,将透气砖顶面直径由原来的16mm扩大到35mm,吹氩流量减少到0.44m3-h-1.水模拟实验为原型钢包的工艺改进提供了依据.     

钢包用透气砖的研究与发展方向

综述了透气砖的材质和结构对其抗热震稳定性和抗渣性的影响,以及透气砖在使用性能和损毁机理方面的研究进展,介绍了吹氩工艺对透气砖工作的影响,提出了钢包用透气砖耐火材料的可能的发展方向。     

钢包底吹气体透气砖内温度和应力分布

利用ANSYS软件,对钢包运行过程中底吹气体透气砖内的温度和应力分布进行了计算和研究.研究结果表明,透气砖内的温度随时间和位置而变化,透气砖工作面温度与钢水温度一致,其他位置的温度随时间发生变化.在15min时,透气砖内各部位的温度最高,60min时达到最低,其后又开始逐渐升高.在钢包整个运行过程中,透气砖表面附近的应力最高,且沿轴向的应力梯度较大.透气砖工作面处的应力大于80MPa,而在0.005m处则迅速下降至50MPa左右.透气砖工作面附近因热应力引起的层状剥落是造成透气砖损毁的主要原因.     

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.     

DY型狭缝式透气砖

该砖采用高纯氧化铝骨料,添加超微粉及复合添加剂,加水经混炼后振动成型. 该砖具有抗剥落性强、热震稳定性好、透气量可调性好、使用寿命长、安全系数高等特点.     

基于正交实验的透气砖座砖中尖晶石含量的优化

实验根据不同粒度和多少的尖晶石对透气砖座砖常温和高温下强度以及重烧线变化、热震稳定性能的影响,采用正交设计法来确定最佳粒度的尖晶石的加入量。研究结果表明,尖晶石a粒度、b粒度、c粒度掺量分别为6%、10%、4%时,试样具有最好的使用性能。     

基于正交实验的透气砖座砖中尖晶石含量的优化

实验根据不同粒度和多少的尖晶石对透气砖座砖常温和高温下强度以及重烧线变化、热震稳定性能的影响,采用正交设计法来确定最佳粒度的尖晶石的加入量.研究结果表明,尖晶石a粒度、b粒度、c粒度掺量分别为6%、10%、4%时,试样具有最好的使用性能.     

超声波钢包精炼冷态模拟

以某钢厂180 t钢包为原型,进行超声波改善钢包熔池搅拌效果的冷态模拟实验.通过记录pH计示数变化研究底吹气体搅拌均混时间及超声波搅拌均混时间.实验结果表明,在底吹空气水模实验中,当吹气位置在距离中心为0.33R,流量为0.1m3/h时,底吹气体搅拌所需的均混时间最短为50 s;超声波水模实验中,当波源伸入钢包的中心液面下25 cm处,输出功率1.8 kW,均混时间最短为35 s;在超声波和底吹气体联合实验中,当吹气位置在距离中心为0.33R,流量为0.1 m3/h,波源伸入钢包的中心液面下25 cm处,输出功率1.8 kW时,均混时间最短为48 s;可以看出超声波可明显缩短钢包均混时间,改善钢包精炼动力学条件.     

超声波钢包精炼冷态模拟

以某钢厂180 t钢包为原型,进行超声波改善钢包熔池搅拌效果的冷态模拟实验。通过记录pH计示数变化研究底吹气体搅拌均混时间及超声波搅拌均混时间。实验结果表明,在底吹空气水模实验中,当吹气位置在距离中心为0.33R,流量为0.1 m3/h时,底吹气体搅拌所需的均混时间最短为50 s;超声波水模实验中,当波源伸入钢包的中心液面下25 cm处,输出功率1.8 kW,均混时间最短为35 s;在超声波和底吹气体联合实验中,当吹气位置在距离中心为0.33R,流量为0.1 m3/h,波源伸入钢包的中心液面下25 cm处,输出功率1.8 kW时,均混时间最短为48 s;可以看出超声波可明显缩短钢包均混时间,改善钢包精炼动力学条件。     

透气砖对底吹中间包钢液流动特性影响的水力学模拟

采用不同性能参数的多孔透气砖进行中间包底部吹气水模实验，研究透气砖的气孔率、透气度、平均孔径对所形成的气泡大小和能形成有效气幕所需条件的影响，并分析使用不同透气砖时的RTD曲线，对使用不同透气砖时的吹气参数进行了优化。研究结果表明，透气砖的气孔率、透气度越小，形成的气泡越小，能形成有效气幕所要求的吹气量越大。采用中间包底部吹气技术，当控制的吹气参数合理时，可以有效地延长钢液的平均停留时间，降低死区体积；在中间包底部同一位置吹气时，气体通过的透气砖不同，要求的吹气参数不同。     

100 t钢包底吹氩数值的模拟研究

以某钢厂100 t钢包为研究对象,利用商业软件PHOENICS对该钢包内的流场进行数值模拟计算,研究钢包底吹氩精炼过程在不同工艺条件下对钢液混匀效果和包壁冲刷的影响.结果表明,底吹氩钢包内透气元件采用A-β方案,在避免钢液对包壁造成较严重冲刷和裸露的同时,有利于缩短钢包内钢液的混匀时间,从而获得较好的搅拌效果.     

底吹氩钢包内衬蚀损行为的数值模拟研究

针对底吹氩精炼钢包,建立钢包内衬蚀损行为模型,耦合钢液流动与传热过程,对钢包内衬材料在底吹氩精炼过程中的蚀损行为进行研究.结果表明,无论单吹还是复吹,较大的蚀损速率主要分布在钢包渣线及近透气砖区域,吹气量的增大会加速钢包内衬的蚀损.采用复吹时,钢包内衬的蚀损较单吹时更快.随着吹气参数的改变,钢包内衬蚀损速率的分布状况差异明显.大吹气量下,较大的蚀损集中在渣线区域且呈环向扩展;透气砖安装距包壁越近,钢包内衬蚀损不均衡性也越突出,近透气砖内衬蚀损加重.因此,在保证吹气效果的同时,透气砖偏心度不可太大,以免加重钢包内衬的局部蚀损,缩短其服役寿命.     

70吨钢包双开孔底吹氩过程数值模拟研究

以某厂70吨钢包为研究对象,利用软件FLUENT对该钢包内的流场进行数值模拟计算,探讨各种情况下对钢液均混效果的影响;进行水模拟实验对比分析不同吹气量下的均混时间来优化最佳喷吹位置;优化结果用于实际生产后,结果表明,采用4号方案,有利于缩短钢液的均混时间,降低非金属夹杂物占比,底吹率明显提高.     

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。     

数学建模·数学实验·数学创新

数学建模与数学实验是以数学创新为目标 ,以培养学生的创新精神和实践能力为重点 ,造就信息时代数字化人才的课程 ,是使数学教育走向计算机化的教学轨道的基础 ,是数学创新教育的需要。彻底改革数学教育 ,全面推进素质教育 ,把数学建模和数学实验凸现于数学学科的课程建设之中 ,教育改革的当务之急     

230t钢包搅拌效果和去夹杂水模型研究

以某钢厂230 t钢包为研究对象,通过实验水模型对现场生产过程的模拟,研究底吹透气元件的布置方式和吹氩流量对搅拌效果和夹杂物去除率的影响.结果表明,双透气元件吹氩优于单透气元件吹氩搅拌效果,0.6R-γ双透气元件布置方式最佳,混匀时间随吹气量和透气元件夹角的增大而减少;夹杂物的去除率取决于吹氩量和吹氩时间,在0.2～0.8 L/min吹气量下,处理时间为0～4 min时夹杂物去除效果最好,5～8 min时可去除大部分夹杂物,24 min左右可去除所有夹杂物.     

320 t 混铁车用衬砖的粘渣机理

以大型混铁车用Al2O3-SiC-C砖和红柱石-氧化铝-SiC砖为对象,研究使用后材料粘渣的过程和原因,提出Al2O3-SiC-C质罐衬砖由于C的氧化和砖本身的气孔较大,使材料容易粘渣.红柱石-氧化铝-SiC砖由于没有C氧化,同时材料内只有微小气孔、没有较大气孔,能够有效地解决罐车的粘渣问题,红柱石-氧化铝-SiC罐衬砖的实际使用寿命比Al2O3-SiC-C砖延长30%以上.