不对称底吹对转炉内废钢熔化行为的影响

文摘 2024-11-11 12:00 英国

转炉炼钢过程中，底吹操作通过向熔池内注入气体，增强熔融金属的搅拌效果，对熔池的均匀性、温度分布及废钢熔化速率有重要影响。然而，实际生产中底吹组件往往会被部分堵塞，导致气体流动的不对称性。这种不对称底吹对熔池内的流动状态、废钢熔化行为和钢水成分均匀性产生重要影响，因此优化不对称底吹的搅拌效果对于提高炼钢生产效率至关重要。

虽然已有许多关于转炉内底吹流场的研究，但大多是基于实验室条件下的对称底吹模型，忽略了实际生产中不对称底吹对熔池搅拌和废钢熔化行为的影响。此外，现有研究多集中于熔池的流动和传热，而较少涉及不对称底吹条件下废钢熔化机制的研究。

最近，武汉科技大学的张华教授和方庆教授及其团队通过建立三维湍流-多相-凝固/熔化-溶质传输耦合数学模型，研究了不对称底吹条件下转炉熔池的流动状态和废钢熔化行为。该模型通过热态实验验证，揭示了不对称底吹条件下废钢的熔化机制，发现不对称底吹可以显著加速废钢的熔化，缩短混合时间，并提高废钢周围的温度稳定性。研究工作对提高炼钢生产效率具有重要指导意义。

相关研究成果以“Effect of Asymmetric Bottom Blowing on Melting Behavior of Steel Scrap in a Converter”为题目发表于Metallurgical and Materials Transactions B 期刊2024年第55卷第10期。论文作者为：Jiahui Wang, Wanjun Zhu, Hua Zhang*, Jianhao Wang, Pengsheng Lu, Qing Fang*, Hongwei Ni。

该论文的主要研究结果与结论如下：

不对称底吹条件下，转炉熔池中的死区体积分数减少了3%，混合时间缩短了30秒。
在不对称底吹方案A1中，废钢完全熔化的时间缩短至434秒，比对称底吹方案减少了96秒。
不对称底吹有助于废钢周围温度场的稳定，使温度保持在1710K左右，加速了废钢中碳元素的扩散。
不对称底吹显著增强了熔池底部的搅拌效果，促进了废钢的快速熔化和质量均匀性。

论文中的主要图片和表格如下：

图1. 转炉计算域的网格划分图

图2. 废钢和熔融金属的物理参数: (a) 密度; (b) 导热系数; (c) 比热容; (d) 黏度

图3. 不同方案下底吹喷嘴的分布图

图4. 废钢形态变化比较 (实验与数值模拟): (a) 0秒, (b) 30秒, (c) 90秒, (d) 150秒

图5. 不同底吹条件下各截面处的速度分布

图6. 转炉中Y=0截面速度分布

图7. 不同方案下转炉死区分布

图8. 转炉死区比例和混合时间

图9. 废钢熔化过程中的形态变化: (a) A0; (b) A1

图10. 废钢熔化体积变化

图11. 废钢周围区域与特定点示意图

图12. 不同方案下废钢周围温度分布

图13. 废钢熔化过程中的温度变化: (a) A点; (b) 中心

图14. 废钢不同点处碳浓度的变化

如果您需要论文原文，请在下方留言“2411”给我。

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyNjM1MjAxOQ==&mid=2247491524&idx=1&sn=72e328f5dc25a0a33c88caf82229a844

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