单管RH脱碳过程的数学物理模拟

发布时间：2020-08-03 12:58

【摘要】：单管RH真空脱碳过程是一个涉及多相流、元素传质和一系列化学反应的复杂精炼过程。在实际的生产过程中,为了实现缩短脱碳处理时间,降低脱碳终点的碳浓度,减少转炉脱碳压力,需要对各个可能影响到单管RH脱碳效率的生产工艺进行深入研究。本文将采用基于欧拉-欧拉双流体模型的数值模拟和基于冶金反应动力学原理的物理模拟两种方法研究单管RH精炼过程中提升气量、顶枪枪位、真空度、顶吹气量以及初始碳浓度等工艺因素对单管RH脱碳效率的影响,同时与传统双管RH的脱碳过程进行对比,找出两者在脱碳过程中的差异,为实际生产提供有效依据。本论文主要研究内容及结论如下:(1)在稳态流场计算的基础上,对单管RH进行非稳态的脱碳数值计算。单管RH脱碳效率随着提升气量的增大而增大,但在提升气量增大到1200NL/min后保持不变;随着真空度的提高,单管RH脱碳曲线斜率逐渐增大,提高真空度对脱碳作用效果十分明显;单管RH初始碳浓度设置在500ppm时,脱碳效果仍然良好,相比传统双管RH的400ppm的最大初始浓度,单管RH极大地减少了转炉的出钢压力。在相同的工艺参数条件下,单管RH脱碳效率比传统双管RH高27%。(2)利用NaOH-C0_2反应体系与实际真空溶氧及脱碳过程的反应体系的相似性,通过建立与原模型相似比为1:5的水模型来模拟实际精炼过程中单管RH真空溶氧及脱碳过程。水模型实验研究结果表明:单管RH溶氧和脱碳速率随着提升气量和顶吹气量增大呈现出先增大后保持不变的趋势,随着顶枪枪位、真空度先增大后减小,存在一个最佳枪位和真空度值;在容量传质系数比较方面,单管RH比传统双管侧吹大35%;单管RH中双喷嘴要比单喷嘴大6%,传统双管RH中侧底复吹要比侧吹好9%。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF769
【图文】：

示意图,脱碳技术,吹氧,示意图

（３）与转炉、连铸相结合，在精炼技术、工艺设备上不断进步和发展逡逑随着连铸技术在１９８０后的突破与发展，ＲＨ在大多数钢厂里面与连铸相配逡逑合，在转炉与连铸之间起到缓冲作用，为实现稳定、连续的生产提供重要保障，逡逑而ＲＨ本身技术和设备、工艺参数优化等方面也取得了不断进步。逡逑１．２．３邋ＲＨ精炼功能的发展逡逑ＲＨ吹氧脱碳功能的经历了邋ＲＨ－Ｏ、ＲＨ－ＯＢ、ＲＨ－邋ＫＴＢ和ＲＨ－邋ＭＦＢ四个阶逡逑段的发展％逡逑（１）ＲＨ－Ｏ邋技术逡逑二十世纪七十年代德国缔森钢铁公司亨利希钢厂研制出了邋ＲＨ－０技术，第一逡逑次使用铜质水冷氧枪由真空室顶部向真空室液面钢水表面吹氧强化脱碳，以此来逡逑缩短冶炼低碳不锈钢时间，但在实际生产过程中却无法解决氧枪结瘤严重，枪位逡逑无法调整等问题，因而没有得到广泛的使用。逡逑—逡逑

示意图,脱碳技术,吹氧,示意图

ＲＨ－ＫＴＢ顶枪吹氧，使得ＲＨ精炼技术得到进一步的发展。ＲＨ－ＫＴＢ通过将可以逡逑垂直升降的水冷氧枪插入真空室顶部，向真空室自由液面吹入氧气和惰性气体来逡逑强化脱碳，同时利用脱碳过程中产生的ＣＯ的二次燃烧来弥补精炼过程中的温度逡逑损失，如图１．３所示。逡逑在顶枪吹氧的作用，脱碳速率在高碳低氧的区域和初期脱碳过程中不受钢液逡逑中的氧含量限制，加速了精炼初期的脱碳速率，缩短了邋ＲＨ处理时间，降低了逡逑ＲＨ精炼后的碳含量，很大程度上减轻了转炉的脱碳负担，同时通过Ｃ０气体的逡逑燃烧减轻精炼过程中的温降，为后边的连铸争取了时间。逡逑⑷ＲＨ—ＭＥＢ多功能喷嘴技术逡逑在日本川崎公司（ＫＡＷＡＳＡＫＩ）开发ＲＨ－ＫＴＢ精炼技术之后不久，日本新日铁逡逑公司为了进一步降低转炉的出钢温度及脱碳负担，研制出了具有多功能喷嘴的二逡逑次精炼技术［７］邋—邋ＲＨ－ＭＦＢ。它的基本冶金功能与ＲＨ－ＫＴＢ技术相近，只是在精炼逡逑过程中加入了可喷吹铁矿石粉加速脱碳和吹入天然气燃烧加热钢液这两个功能。逡逑—

【参考文献】