采用烟气分析法对转炉吹炼过程临界碳含量的研究

采用烟气分析方法连续获得转炉炉内脱碳反应信息,通过倒推计算法研究了转炉吹炼过程中钢水脱碳速度转折点的临界碳含量.结果表明:熔池搅拌能对反应后期脱碳速度转变的临界碳含量影响比较大,随着底吹供气强度增加,搅拌强度增强,临界碳含量[C]d降低,当熔池搅拌能大于一定值时熔池搅拌能变化对临界碳含量[C]d影响不大.对于顶吹转炉,供氧强度对临界碳含量[C]d影响很大,随着供氧强度提高,临界碳含量[C]d显著降低.     

侧底复吹RH真空精炼脱碳过程研究

基于RH内流场,结合冶金反应热力学及动力学,通过建立数学模型研究了侧底复吹RH真空脱碳过程.数值结果表明计算结果与试验结果符合良好.在总吹气量相同条件下,侧底复吹RH前20 min的脱碳速率高于传统RH的脱碳速率.对于传统RH脱碳,前3 s以熔池内CO本体脱碳为主,3~1 000 s以氩气泡表面脱碳为主;对于侧底复吹RH脱碳,前1 000s以氩气泡表面脱碳为主,并且氩气泡表面脱碳速率约为熔池内CO本体脱碳速率的两倍;提高RH处理后期的脱碳速率可提高超低碳钢生产效率.     

顶、底、复合吹炼转炉熔池流场及循环流量的试验研究

对顶吹、中心底吹及复合吹三种工艺,在不同的气体流量条件下,用铝粉示踪法研究了熔池内的流谱,用频闪光照象法测定了涡环中的速度分布。流谱试验指出:熔池内形成一个封闭的涡环,三者都可当作轴对称二维流场。由测定结果计算出涡环中心的位置为(Z_0)/H=0.57,(2R_0)/D=0.83。还计算出不同的顶吹沈量和不同的底吹流量条件下的循环流量,回归出它们之间的定量关系武为:Q_c=0.659Q_r 5.175Q_B-0.051Q_T~2-4.975Q_B~2-0.22Q_TQ_B。依此对熔池内的搅拌规律进行了分析。在试验的参数值范围内,循环流量与顶吹气体流量之间的关系为具有一极大值的曲线,循环流量和底吹气体流量之间的关系为一条逐渐变缓的上升曲线。复合吹炼的循环流量小于单纯顶吹和单纯底吹时间两者循环流量的代数和。附加底吹所增加的循环流量随顶吹量的增加而减小。     

顶底侧吹转炉熔池搅拌混匀物理模拟

在实验室建立顶底侧吹转炉吹炼物理模型,实验研究了顶底侧吹工艺参数对顶底侧吹转炉熔池搅拌混匀的影响.结果表明,侧吹气体流量对熔池混匀时间有重要的影响,存在一个临界侧吹气体流量,在低于临界侧吹气体流量范围,随侧吹气体流量增加,熔池的水平搅拌作用逐渐增强,熔池的混匀时间随之下降,侧吹气体达到一定的侧吹气量临界值后,熔池混匀时间显著降低,进一步提高侧吹气量,熔池混匀时间不再有大的变化.应在保证足够的侧吹气体流量的前提下,尽量采用适当小断面的侧吹枪.合适的底吹供气强度有助于顶底侧吹转炉熔池搅拌混匀,顶枪枪位和顶吹气体流量的变化对顶底侧吹转炉熔池混匀影响不大     

邯钢250 t转炉吹炼参数对传质能力影响的实验研究

渣钢间传质速度决定了熔池元素的反应速度(尤其是脱碳和脱磷反应速度),并直接影响元素在渣钢间分配.本文以邯钢250 t转炉为研究对象,利用相似比1﹕9建立水模型,考虑供气流量、枪位和底吹位置因素研究转炉内传质能力.结果表明：加大顶吹供气强度和底吹供气强度能够大大提高熔池元素在渣钢间的分配;渣钢间传质系数随底吹气体流量降低而明显降低,建议底吹气体流量不低于0.06 m3·t-1·min-1;底吹孔数越多,渣钢间传质系数越大;底吹流量分配方案优于流量平均分配方案,建议采用.     

浅议旋转氧枪转炉炼钢法在我国的开发价值

LD 转炉炼钢法是目前世界上的主要炼钢法。底吹氧气转炉问世后,由于加强了熔池搅拌,改善了转炉冶金特性,因此促使顶吹和底吹的技术合并,以兼其长。国内外已有改顶吹转炉为顶底吹转炉的趋势。但改顶吹为顶底吹亦要解决底吹介质来源、底吹构件、严格管理等问题。目前我国某些中小型企业的装备水平和管理水平一时难以达到,可探讨采用基本接近顶底复合吹炼冶金特性而设备不太复杂,操作又较简单,可改善 LD 技术经济指标的旋转氧枪转炉炼钢法。     

顶底复吹转炉底吹CO2—N2的冶金特性

在60kg顶底复吹转炉上进行了底吹CO_2、N_2、CO_2+N_2、CO_2+Ar_4种气体的实验,通过比较不同底吹气体的实验结果,对复吹转炉底吹不同性质气体的冶金特性进行了研究。主要讨论了底吹不同性质气体对熔池氧化性、脱碳反应和钢中氮的行为等的影响。     

CO2在转炉冶炼中低碳铬铁过程中的探索性应用

探索了一种采用转炉由高碳铬铁“一步法”冶炼中低碳铬铁的新工艺。该工艺与氩氧混吹脱碳法( Argon Oxygen De-carburization,AOD)类似,不同之处在于用CO2代替氩气作为搅拌气体吹入熔池。实验结果表明：采用CO2对高、中碳铬铁脱碳是可行的;在高碳铬铁冶炼中碳铬铁初始阶段大量喷吹CO2能取得更好的脱碳效果,而在冶炼后期,高比例的O2适量添加CO2则更有利于脱碳,在当前实验条件下,较佳的脱碳气氛为25%CO2+75%O2(体积分数);CO2的引入对提高铬的回收率有积极作用,同时CO2含量越高,保铬效果越好。实验同时发现,CO2对高碳铬铁脱硫有积极作用。     

顶,底吹氧及天然气复吹转炉熔池搅拌能的分析

针对底吹氧气和天然气的复吹转炉,建立了适合该气源的熔池搅拌能计算式;同时还探讨了影响搅拌能大小的主要因素和搅拌强度随吹炼过程的变化规律。     

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。     

复吹转炉熔池内流体流动的数值模拟

建立了描述复吹转炉熔池内流体流动的数学模型,采用PHOENICS（Parabolic Hyperbolic or Elliptic Numerical Integration Codes Series）商用软件模拟计算．根据模拟计算结果分析了底吹、顶吹、顶底复吹等不同工况下熔池内不同截面流体的流动状况和速度分布,得出各喷枪正常工作情况下,熔池内的流动是以转炉中心轴对称的三维流动,底吹、顶吹搅拌流动的动力主区和流动迟缓的旋涡区,提出在实际生产中应设法减少或消除的流动“死区”,转炉采取顶底复吹工艺时,底吹喷枪的合理布置位置应在熔池直径的（0．5～0．7）倍圆周上．     

复吹转炉底吹喷粉的物理模拟

建立了底吹喷吹石灰石粉的冷态模型:用水模拟钢水,用浸盐的空心Al2O3模拟石灰石粉,用真空泵油模拟炉渣,研究了复吹转炉底吹喷粉的重要参数粉剂分布和粉剂穿透比.考察了不同底吹布置条件下的粉剂分布,利用图像处理法确定了最佳的底吹布置方式.在最佳底吹布置方式条件下,考察了不同固气比和粉剂粒度对粉剂穿透比的影响;结果表明穿透比随固气比和粉剂粒度的增加而增加,确定了实验条件下最佳固气比为30~40,粉剂粒度为0212~0380mm.     

底吹-机械搅拌耦合铁水脱硫的模拟

针对底吹-机械搅拌耦合铁水预处理脱硫的气体与熔体的相互作用过程,利用CFD商业软件Fluent 15.0和物理模拟的方法,针对某钢厂120t底吹钢包脱硫过程进行实验研究,并从流场、气体体积分布等方面研究了搅拌桨结构、搅拌转速、通气流量、偏心度对铁水包内钢液混合效果的影响.结果表明:使用SSB-D桨,搅拌转速200r/min,通气流量为1.5m³/h,偏心度0.4时,熔池内的流场分布得更均匀,镁蒸气气泡在铁水中更加分散和细化,增加了镁蒸气与铁水的气液接触面积,提高了镁蒸气的脱硫效率.     

CO2资源化用于钢液精炼的研究进展

将CO₂用于钢液精炼是CO₂资源化应用于炼钢流程的重要补充。基于CO₂用于钢液精炼的最新研究进展，分析了CO₂气体在精炼钢液中冶金反应行为，重点综述了常压以及真空精炼过程，CO₂作为保护气体、搅拌气体或反应气体等在炉外精炼过程中的应用现状。常压条件下，CO₂可防止钢液增氮、调控钢液氧化性并延长底吹元件寿命；真空条件下，CO₂不仅能够发挥常压下的作用，且钢液深脱碳、脱气以及去除夹杂物方面的效果更加显著。最后，指出了目前CO₂资源化用于精炼过程中面临的问题，认为未来CO₂资源化用于精炼过程的研究应从以下2个方面展开：1)优化CO₂喷吹工艺；2)深入研究CO₂参与炼钢反应的基础理论。     

转炉泡沫渣气泡分布特点及形成过程

在转炉留渣-双渣工艺脱磷阶段结束倒渣时，分别使用样勺获取倒渣开始时上部泡沫渣，倒渣结束时下部泡沫渣以及倒渣结束后炉内剩余底部泡沫渣，使用宏观及微观的方法分别分析泡沫渣各部位气泡分布特点。结果表明：气泡平均当量直径，上部>下部>底部；孔隙率，上部>下部>底部。转炉泡沫渣的形成过程为：随着大量CO/CO2气泡进入渣中，气泡之间不断碰撞、合并，上部气泡被下部气泡抬挤且由于气泡本身的浮力作用，气泡不断上升，气泡在上升时由于重力作用，气泡之间渣相在重力作用下析液，气泡的拓扑结构不断发生变化，同时气泡之间不断碰撞、合并，最后形成上部气泡直径大且孔隙率高，下部气泡直径小且孔隙率低的泡沫渣。     

塔河油田强底水砂岩油藏CO2/N2驱提高采收率机理

塔河油田强底水砂岩油藏开发后期,受强非均质性和底水锥进影响,大部分水平井出现了点状水淹,导致低产低效井增多,油藏含水率不断上升,井间剩余油动用难,且该油藏具有高温、高盐特点,常规提高采收率技术难以取得较好开发效果。因此,本文主要通过高温高压三维物理模型进行油藏的模拟,采用注CO2/N2（体积比为7:3）混合气提高强底水砂岩油藏采收率。一方面,CO2与原油易混相,能够大幅度地提高驱油效率;另一方面,N2具有较好的压锥效果,在一定程度上抑制了强底水快速锥进,提高油藏的波及系数。这样使“驱油”与“压锥”进行有机结合,大大提高了油藏采收率。同时,对比不同注气方式、不同注气速度和不同注采部位等驱油条件,优选注气参数。实验结果表明：注入CO2/N2后地层原油体积膨胀了21%,粘度降低了24.9%;CO2/N2混合气与原油的最小混相压力为39.62 MPa;优选出了最佳的注入参数：注气速度为1 mL/min（提高采收率幅度为14.25%）、注气方式为水气交替注入（提高采收率幅度为15.8%）、注采部位为高注低采（提高采收率幅度为14.5%）。研究结果为塔河油田强底水砂岩油藏CO2/N2混合气驱先导试验提供可靠实验依据。     

转炉局域搅拌和混匀效果的水模型实验

为研究转炉的局域搅拌和混匀效果,以55 t转炉为原型,建立转炉水模型,在不同喷吹条件下,通过多点测量的方式,对转炉进行水模拟实验。结果表明:纯底吹条件下,底部中心处的混匀时间较短;顶吹条件下,底部中心处搅拌最弱;顶底复吹条件下,随着枪位的升高,熔池内4个测量点的混匀时间均先变小后增大,并找到平均混匀时间最短的底吹方式,在此底吹布置方式下的枪位为0.16 m时,侧壁面的上部和下部以及环流中心附近混匀效果较好,枪位为0.20 m时,底部中心处的混匀时间最短。进一步比较底吹对称布置和非对称布置下的搅拌和混匀效果可知,底吹喷嘴的非对称且集中布置更有利于改善转炉内流场,减少搅拌弱区。