转炉底吹搅拌与渣—钢间传质的冷态模拟

发布时间：2020-06-28 01:01

【摘要】：现阶段转炉脱磷过程主要受制于渣-钢界面间的动力学条件。转炉炼钢前期脱磷需要提高渣-钢界面的搅拌强度来保证脱磷过程中磷元素尽可能多的被炉渣吸收。合理的底吹过程可促进转炉熔池搅拌和渣-钢界面搅拌,从而提高冶炼前期的脱磷效果。本课题利用100t复吹转炉模型进行水模拟实验,主要研究了复吹过程中顶吹、底吹对渣-钢界面搅拌和乳化过程的影响规律;纯底吹条件下底吹供气强度、底吹元件数量对传质过程和混匀过程的影响规律;底吹流量比例分配、底吹流量切换频率以及布置模式对混匀过程、乳化过程和传质过程的影响规律。基于100t转炉模型,所得实验结果主要有:(1)复吹条件下,混匀时间随底吹强度的增加而减少,底吹强度为0.3 Nm3/(t· min)时,混匀时间缩短至最小底吹强度下的72.5%。底吹强度小于0.20Nm3/(t·min)时,随底吹强度增加,混匀时间减小速度很快;底吹强度大于0.20Nm3/(t· min)时,混匀时间减小幅度小,底吹强度不宜太大,避免底吹气体和能量的浪费。(2)顶底复吹传质实验发现,两相乳化状况主要受到顶吹过程影响。顶吹过程产生了较厚的油-水乳化层,随顶吹时间的增加,乳化层增厚,乳化层和水形成的界面越稳定。底吹是打破、搅拌乳化层-水界面的主要因素,随底吹强度的增加,乳化层-水界面越加模糊,越能促进水-油的充分混合。传质过程因受到乳化层的影响,传质系数随时间呈现阶段性变化。(3)纯底吹条件下不存在乳化层,实验探究了底吹元件数量和底吹强度对混匀和传质的影响。混匀时间随底吹强度的增加先减小后增大。传质系数随底吹强度增大先增大后减小,底吹元件数量越多,底吹传质系数增幅越大,最优值出现也越晚。单支底吹元件的底吹强度在0.020-0.025Nm3/(t·min)时,传质系数最优。(4)在连续布置和间隔布置两种模式下,混匀时间随底吹流量分配比的增加表现为先减小,后增大的规律;传质系数随底吹流量分配比表现为先增大后减小的规律。在各模式最优分配比下,连续模式混匀时间缩短35.6%,传质系数提高80.5%;间隔模式混匀时间缩短35.6%;传质系数提高43.8%。传质过程连续模式受到分配比的影响比间隔模式大;混匀过程变化两者基本相同。底吹大小流量切换时,随切换频率的增加,传质系数变差。(5)连续模式下传质系数在流量分配比为4时达到最优值,混匀时间在流量分配比为5时出现最优值;间隔模式下传质系数在流量分配比为3时达到最优值,混匀时间在流量分配比为4时出现最优值。传质过程比混匀过程要多一部分两相界面传质阻力,这导致传质最优底吹流量分配比要比混匀提前出现。
【学位授予单位】：钢铁研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF713

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