70吨提钒转炉复吹工艺数理模拟研究
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0.069Nm3/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212.5mm、底吹流量0.054 Nm3/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800mm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23mm，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。
提钒转炉;Fluent14.5软件;复吹工艺;数值模拟
东北大学
硕士
冶金工程
陈敏;胡育新
2014
中文
TF841.3
79
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）