复吹转炉底吹流场的数值模拟研究
发布时间：2021-07-20 02:30
顶底复合吹炼转炉炼钢法是当下主流的炼钢方法,底部供气元件的种类、支数、排布方式和底吹供气强度直接影响着转炉熔池的混匀效果,合理的流场不仅可以降低生产成本,更能缩短冶炼周期,增加企业效益。在参考大量前人经验基础上,根据钢厂的实际情况,通过物理模拟和数值模拟相结合的方法,研究了300 t复吹转炉底吹供气元件的排布方式、底吹供气强度以及底吹流量分配比等因素对转炉熔池混匀效果的影响。结果表明:1)随着底吹供气强度的增加,熔池的混匀时间呈先减小后增大的趋势,存在一个临界值,该临界值的供气强度为0.28 Nm3/（t·min）,此时熔池的混匀时间最短,混匀效果最好。在转炉吹练后期可适当增加底吹供气强度以加强熔池搅拌,但供气强度不要高于临界值。2)非均匀供气模式下,底吹流量分配比不同,混匀时间也有差异。底吹流量分配比对转炉混匀效果的影响由优到差依次为:2:1>1:1>4:1>3:1。在条件允许的情况下可适当改变底吹流量分配比来加强熔池搅拌。3)A类排布方式要优于B类排布方式。A类排布方式对转炉混匀效果的影响由优到差依次为:A1>A2>A3。建议转炉...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
文献[26]研究的底吹元件排布方式图
第1章文献综述-9-1983年，Ludwing等人[26]研究了底部供气元件布置方式对熔池搅拌效果的影响，其布置方式见图2。研究认为，布置方式（c）和（f）对熔池搅拌效率最好，当底部供气元件靠的很近时，容易使气流集中分布，从而加快钢液在熔池中的循环运动，强化熔池内钢液的搅拌，而大量且分散的底部供气元件布置方案对熔池钢液的搅拌效果较差。图2文献[26]研究的底吹元件排布方式图Fig.2Layoutofbottomblowingelementsstudiedinliterature[26]1986年，SPaul和DNGhoshl[27]对如图3所示的6种底吹元件布置方式进行了物理模拟研究，他们认为半环形的底部元件布置方式方案c相对于其他排布最有利于熔池内钢液的搅拌。水模拟实验结果显示，当底吹供气元件支数相同时，排布方式a的混匀时间要长于排布方式e，排布方式f混匀时间长于排布方式d，这是因为底吹排布方式e和排布方式d可以近似地将多个底吹元件看成一个整体的、大的底吹元件，这样熔池内钢液的搅拌效果更好，混匀时间相对会缩短。图3文献[27]研究的底吹元件排布方式图Fig.3Layoutdiagramofbottomblowingelementsstudiedinreference[27]1995年，ChristianRoth等人[28]对图4所示的几种转炉底吹元件布置方式进行了物理模拟研究，底部供气元件分别采用中心底吹元件排布方式(1)、中心底吹排布方
华北理工大学硕士学位论文-10-式（1，2，3）、偏心底吹排布方式（4，5，6）和偏心底吹三角形布置（5，6，7），物理模拟实验结果表明，当底吹元件排布方式为偏心三角形时，熔池内液体的混匀时间最短。图4文献[28]研究的底吹元件排布方式图Fig.4Layoutdiagramofbottomblowingelementsstudiedinreference[28]2002年，捷克学者Koch等人[29]通过对单支底部供气元件中心排布、三支底部供气元件偏心成列排布、七支底部供气元件经过炉底中心成列排布、八支底部供气元件不同半径上的环形排布等进行了物理模拟，研究结果表明，随着底吹气体流速和底部供气元件排布偏心率的增加，熔池内钢液的搅拌效果会更好，混匀时间将会缩短。2007年，印度塔塔钢铁公司的VikasSing等[30]人关于如图所示的复吹转炉底吹元件排布方式进行了物理模拟和数学模拟，底吹供气元件排布方式如图5所示。研究结果表明，在顶底复吹条件下，底部供气元件均匀分布在0.4倍大节圆直径上熔池内钢液的混匀时间最短，纯底吹条件下，底部供气元件排布方式均匀分布在0.5倍大节圆直径上的混匀时间最短，且物理模拟和数学模拟的结果相互吻合。图5文献[30]研究的底吹元件排布方式图Fig.5Layoutdiagramofbottomblowingelementsstudiedinreference[30]
【参考文献】：
期刊论文
[1]底枪支数和布置对复吹转炉熔池混匀的影响[J]. 周泉林,杨晓江,张全,孙建月,杜文斌,季伟烨,钟良才. 炼钢. 2019(04)
[2]高马赫数氧枪枪位对100 t转炉自动炼钢熔池流速的影响[J]. 张燕超,张彩军,王博,周泉林. 炼钢. 2019(02)
[3]假塑性流体液滴撞击壁面上的铺展的格子Boltzmann模拟[J]. 周平,曾忠,乔龙. 重庆大学学报. 2018(12)
[4]转炉底吹供气方式对熔池搅拌的影响[J]. 刘小亮,曾加庆,马登,杨利彬,王杰,董睿. 钢铁研究学报. 2017(12)
[5]300t转炉底吹布置优化研究[J]. 裴培,刘福海,朱荣. 工业加热. 2017(03)
[6]底吹搅拌对复吹转炉脱磷工艺的作用分析[J]. 曾加庆,杨利彬,王杰,刘晓亮,姚同路,戴诗凡. 钢铁. 2017(06)
[7]转炉渣钢间传质的冷态模拟试验[J]. 姚同路,曾加庆,王杰,刘小亮,戴诗凡,李相臣. 中国冶金. 2017(03)
[8]工艺参数对120t转炉顶底复吹影响的水模型研究和应用[J]. 韩楚菲,沈明钢,杨晨. 特殊钢. 2017(01)
[9]大型转炉顶底复吹混合效果模拟[J]. 汪成义,杨利彬,曾加庆. 钢铁. 2016(10)
[10]基于Hoshen-Kopelman算法的三维多孔介质模型中黏土矿物的构建[J]. 何延龙,蒲春生,景成,谷潇雨,刘洪志,崔淑霞,李晓,宋俊强. 石油学报. 2016(08)
硕士论文
[1]高马赫数氧枪喷头设计与结构优化[D]. 张燕超.华北理工大学 2019
[2]转炉底吹搅拌与渣—钢间传质的冷态模拟[D]. 刘小亮.钢铁研究总院 2017
[3]基于LBM的泡沫金属内纳米流体气液两相传热机理研究[D]. 王书华.江苏科技大学 2017
[4]基于多孔介质的厢式载货汽车气动减阻研究[D]. 苗月兴.吉林大学 2016
[5]真空管道气液两相流动水力特性试验研究[D]. 王梦婷.新疆农业大学 2015
本文编号：3291936
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
文献[26]研究的底吹元件排布方式图
第1章文献综述-9-1983年，Ludwing等人[26]研究了底部供气元件布置方式对熔池搅拌效果的影响，其布置方式见图2。研究认为，布置方式（c）和（f）对熔池搅拌效率最好，当底部供气元件靠的很近时，容易使气流集中分布，从而加快钢液在熔池中的循环运动，强化熔池内钢液的搅拌，而大量且分散的底部供气元件布置方案对熔池钢液的搅拌效果较差。图2文献[26]研究的底吹元件排布方式图Fig.2Layoutofbottomblowingelementsstudiedinliterature[26]1986年，SPaul和DNGhoshl[27]对如图3所示的6种底吹元件布置方式进行了物理模拟研究，他们认为半环形的底部元件布置方式方案c相对于其他排布最有利于熔池内钢液的搅拌。水模拟实验结果显示，当底吹供气元件支数相同时，排布方式a的混匀时间要长于排布方式e，排布方式f混匀时间长于排布方式d，这是因为底吹排布方式e和排布方式d可以近似地将多个底吹元件看成一个整体的、大的底吹元件，这样熔池内钢液的搅拌效果更好，混匀时间相对会缩短。图3文献[27]研究的底吹元件排布方式图Fig.3Layoutdiagramofbottomblowingelementsstudiedinreference[27]1995年，ChristianRoth等人[28]对图4所示的几种转炉底吹元件布置方式进行了物理模拟研究，底部供气元件分别采用中心底吹元件排布方式(1)、中心底吹排布方
华北理工大学硕士学位论文-10-式（1，2，3）、偏心底吹排布方式（4，5，6）和偏心底吹三角形布置（5，6，7），物理模拟实验结果表明，当底吹元件排布方式为偏心三角形时，熔池内液体的混匀时间最短。图4文献[28]研究的底吹元件排布方式图Fig.4Layoutdiagramofbottomblowingelementsstudiedinreference[28]2002年，捷克学者Koch等人[29]通过对单支底部供气元件中心排布、三支底部供气元件偏心成列排布、七支底部供气元件经过炉底中心成列排布、八支底部供气元件不同半径上的环形排布等进行了物理模拟，研究结果表明，随着底吹气体流速和底部供气元件排布偏心率的增加，熔池内钢液的搅拌效果会更好，混匀时间将会缩短。2007年，印度塔塔钢铁公司的VikasSing等[30]人关于如图所示的复吹转炉底吹元件排布方式进行了物理模拟和数学模拟，底吹供气元件排布方式如图5所示。研究结果表明，在顶底复吹条件下，底部供气元件均匀分布在0.4倍大节圆直径上熔池内钢液的混匀时间最短，纯底吹条件下，底部供气元件排布方式均匀分布在0.5倍大节圆直径上的混匀时间最短，且物理模拟和数学模拟的结果相互吻合。图5文献[30]研究的底吹元件排布方式图Fig.5Layoutdiagramofbottomblowingelementsstudiedinreference[30]
【参考文献】：
期刊论文
[1]底枪支数和布置对复吹转炉熔池混匀的影响[J]. 周泉林,杨晓江,张全,孙建月,杜文斌,季伟烨,钟良才. 炼钢. 2019(04)
[2]高马赫数氧枪枪位对100 t转炉自动炼钢熔池流速的影响[J]. 张燕超,张彩军,王博,周泉林. 炼钢. 2019(02)
[3]假塑性流体液滴撞击壁面上的铺展的格子Boltzmann模拟[J]. 周平,曾忠,乔龙. 重庆大学学报. 2018(12)
[4]转炉底吹供气方式对熔池搅拌的影响[J]. 刘小亮,曾加庆,马登,杨利彬,王杰,董睿. 钢铁研究学报. 2017(12)
[5]300t转炉底吹布置优化研究[J]. 裴培,刘福海,朱荣. 工业加热. 2017(03)
[6]底吹搅拌对复吹转炉脱磷工艺的作用分析[J]. 曾加庆,杨利彬,王杰,刘晓亮,姚同路,戴诗凡. 钢铁. 2017(06)
[7]转炉渣钢间传质的冷态模拟试验[J]. 姚同路,曾加庆,王杰,刘小亮,戴诗凡,李相臣. 中国冶金. 2017(03)
[8]工艺参数对120t转炉顶底复吹影响的水模型研究和应用[J]. 韩楚菲,沈明钢,杨晨. 特殊钢. 2017(01)
[9]大型转炉顶底复吹混合效果模拟[J]. 汪成义,杨利彬,曾加庆. 钢铁. 2016(10)
[10]基于Hoshen-Kopelman算法的三维多孔介质模型中黏土矿物的构建[J]. 何延龙,蒲春生,景成,谷潇雨,刘洪志,崔淑霞,李晓,宋俊强. 石油学报. 2016(08)
硕士论文
[1]高马赫数氧枪喷头设计与结构优化[D]. 张燕超.华北理工大学 2019
[2]转炉底吹搅拌与渣—钢间传质的冷态模拟[D]. 刘小亮.钢铁研究总院 2017
[3]基于LBM的泡沫金属内纳米流体气液两相传热机理研究[D]. 王书华.江苏科技大学 2017
[4]基于多孔介质的厢式载货汽车气动减阻研究[D]. 苗月兴.吉林大学 2016
[5]真空管道气液两相流动水力特性试验研究[D]. 王梦婷.新疆农业大学 2015
本文编号：3291936
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