70吨提钒转炉复吹工艺数理模拟研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:hanlu198723620
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根据相似理论,以某厂70t提钒转炉为研究对象,利用1:8的物理模型通过冷态模拟,研究了底部供气元件布置方式、底吹流量等工艺参数对顶底复吹提钒熔池混匀时间的影响规律,考察了溅渣枪位、顶底吹气量对溅渣量和溅渣均匀性的影响。建立了提钒转炉纯顶吹及复吹的数值模拟计算模型,利用Fluent14.5软件对提钒转炉熔池内的流体流动进行了数值模拟。实验结果表明:(1)通过对比七种底吹布置下熔池的均混时间得出最佳的底吹布置为A4布置方案,该优化的底吹布置方案为:4支底枪分两组非对称布置在转炉底部0.42D和0.51D的两个圆周上,两条相应直径上的2支底枪的连线夹角为60°。(2)给定顶吹流量和枪位条件下,随着底吹流量增大,熔池混匀时间均呈减小的趋势。因此,本水模实验最佳的底吹流量是0069Nm3/h。结合现场条件,取底吹流量为0.054Nm3/h,对应现场底吹流量140Nm3/h。(3)溅渣前期,采用顶吹流量24.84Nm3/h、枪位212.5mmm、底吹流量0.054Nm3/h可获得较好溅渣效果;溅渣后期,采用顶吹流量23.18Nm3/h、枪位212.5mm、底吹流量0.054Nm3/h,可获得最佳溅渣护炉效果。(4)数学模拟得到的冲击坑深度是36+3mm,与物理模拟实验数据的相对差为10%。数学模拟计算所得冲击坑半径是75±2mm,与物理模拟实验数据的相对差为16.7%。物理模拟得到的均混时间为70s,相对差为10.3%,因此二者具有较好的吻合度。(5)针对现场原型的数学模拟,枪位为800mmm时,冲击坑深度为299mm,冲击坑半径为307.5mm;枪位从1000mm下降到900mm,冲击坑深度增大95mm,冲击坑半径增大19mm;枪位从900mm下降到800mm,冲击坑深度增大14mm,冲击坑半径减小23mmm,并且底吹对冲击坑的干扰作用不是十分明显,因此在考虑冲击坑对熔池混匀效果方面采取枪位范围为800mm-900mm。(6)相对于低枪位,高枪位下的熔池较为稳定但熔池内钢液流速较低,熔池底部“死区”面积大,因此在现场条件允许的情况下采取低枪位有利于熔池搅拌。(7)相对于纯顶吹条件下的熔池内部流场,顶底复吹条件下的熔池内钢液的流速有所增大,尤其对纯顶吹条件下存在的熔池底部及大环流区搅拌加强,因此改善提钒转炉底吹供气方式尤为重要。(8)采用非对称底吹布置在熔池底部出现“环流”,有利于熔池的整体搅拌效果;与对称底吹布置相比,熔池内的钢液流动流速较为均匀且熔池中心区域速度增大,证明了A4底吹布置优于A1底吹布置的合理性。
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