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基于底吹氬氣模型的LF 爐鋼包底吹氬孔布置優化

放大字體  縮小字體 發布日期:2018-05-16  作者:史志強1,崔小勇1,初仁生2,王衛華2  瀏覽次數:1382
 
核心提示:摘要: 針對首秦公司LF 爐由于氬氣底吹位置布置不合理,造成LF 爐精煉過程氬氣流量無法實現精準控制的問題,利用FLUENT 分析軟件,建立了鋼包底吹氬氣模型,優化吹氬孔的位置。研究結果表明,吹氬孔位置距鋼包中心由424 mm 外移到711 mm ,吹氬孔夾角由90°增大到122. 4°,混勻時間減少126s,兩相區流體動能增大,有利于能量的充分利用,加快粉劑的擴散和夾雜物的上浮。
 基于底吹氬氣模型的LF 爐鋼包底吹氬孔布置優化

史志強1,崔小勇1,初仁生2,王衛華2

( 1. 秦皇島首秦金屬材料有限公司,河北秦皇島066326; 2. 首鋼技術研究院,北京100041 )

摘要: 針對首秦公司LF 爐由于氬氣底吹位置布置不合理,造成LF 爐精煉過程氬氣流量無法實現精準控制的問題,利用FLUENT 分析軟件,建立了鋼包底吹氬氣模型,優化吹氬孔的位置。研究結果表明,吹氬孔位置距鋼包中心由424 mm 外移到711 mm ,吹氬孔夾角由90°增大到122. 4°,混勻時間減少126s,兩相區流體動能增大,有利于能量的充分利用,加快粉劑的擴散和夾雜物的上浮。

關鍵詞: 底吹氬氣模型; LF 爐; 鋼包; 吹氬孔; 優化

0 引言

長期以來,首秦公司LF 爐氬氣流量始終無法實現精準控制,LF 爐主要存在如下問題: ( 1) 鋼包底吹與下料口位置不完全匹配,在鋼包雙底吹全吹開情況下,3# LF 爐下料過程中易形成渣團,同時西南側有較大面積死區,鋼包爐整體化渣較為困難,在鋼包雙底吹、只有單個吹開情況下,1#、2# LF 爐也會形成團渣; ( 2) 鋼包底吹與電極位置不完全匹配,1#、2# LF 爐鋼包底吹位置處在A、C 相電極正下方,升溫過程中翻涌的熔渣容易對電極形成沖涮造成電極易斷,同時加大電流的波動和鋼渣噴濺[1]

綜合考慮3 座LF 爐底吹位置與下料口位置、電極位置的相應關系,同時滿足3 座LF 爐化渣快的要求。采用數值模擬建立了鋼包底吹模型,并進行了底吹優化和改造[2-4],以提高加熱效率和精煉效果。

1 數學模型的建立

LF 精煉爐底吹氬氣攪拌,其操作關鍵是在最佳底吹位置及氬氣流量下達到最短的混合時間、最大的外加合金利用率以及最佳的夾雜物去除效果。為準確確定這些參數,必須深入了解爐內鋼液的速度分布及湍流特性分布。首秦公司3 座LF 爐鋼包底吹和下料口位置見圖1。

圖片1 

本計算采用通用流體軟件FLUENT,將原型和各改造方案的LF 爐,進行數學模型的建立,并對其進行有限體積網格劃分。采用Eula 多相流模型和k- ε 湍流模型來模擬鋼液和氬氣的流動過程。鋼包內鋼水流動視為不可壓縮流,將鋼液內的流體處理為均相介質,鋼液的循環流動主要驅動力為氣泡的浮力,忽略鋼液渣層[5]。鋼包底吹幾何模型如圖2 所示,模型計算用參數及鋼水/氬氣物性參數見表1。

圖片2 

1. 1 第一階段( 吹氬口位置的優化)

分別對原鋼包和改進吹氬位置后的鋼包進行流體計算,共有9 個方案。

( 1) 3 個原包的吹氬孔中心坐標( - 300 mm,300 mm) 和( 300 mm,300 mm) 。3 個鋼包的下料口位置,1 # 鋼包下料口的中心坐標( 953 mm,550mm) ; 2#鋼包下料口的中心坐標( - 1 031 mm,595mm) ; 3#鋼包原包下料口的中心坐標( 1 031 mm,- 595 mm) 。

( 2) 3 個鋼包吹氬孔分別外移1 塊磚,吹氬孔中心坐標( - 423 mm,423 mm) 和( 423 mm,423mm) ; 1#和2#鋼包下料口位置不變,3#鋼包下料口位置坐標改為( 1 031 mm,595 mm) 。

( 3) 3 個鋼包吹氬孔分別外移2 塊磚,吹氬孔中心坐標( - 503 mm,503 mm) 和( 503 mm,503mm) ) ; 3 個鋼包下料口位置同( 2) 。

1. 2 第二階段( 吹氬口夾角的優化)

通過第一階段鋼包吹氬位置的優化,得到2 個吹氬口夾角90°時、吹氬口距鋼包中心的最佳半徑。保持該半徑不變,改變2 個吹氣孔的夾角,找到吹氬孔的最佳夾角。

2 計算結果與分析

2. 1 吹氬孔位置的優化

( 1) 原鋼包

圖3 為原鋼包流場模擬結果。由圖3( a) 、( c)可以看出,氬氣從鋼包底部吹入鋼包,氣柱沿近似于直線的軌跡向上,直到從鋼液面溢出。氣液兩相區呈一定的角度展開,其直徑按一定的斜率逐漸增大。這是由于氬氣對鋼液具有不斷卷吸作用,使得流股直徑隨垂直距離的增大而增大,氣液兩相流股可以近似看成呈錐形擴張。從圖3 ( b) 、( d) 可以發現,鋼液圍繞氣柱周圍形成速度梯度,靠近氣柱的鋼液速度較大,遠離氣柱的鋼液速度較小,2個氣柱間的鋼液由于相互碰撞運行方向向下,并且運行動能相互抵制,速度相對較小; 靠近壁面的鋼液運行方向向下,形成環流,速度相對較大。

圖片3 

圖4 為模擬不同工況下LF 爐鋼液速度矢量圖。由圖4 可知,原鋼包由于2 個吹氣孔相距較近,2個氣柱之間的鋼液沒有空間發展成環流,不利于夾雜物的去除。靠近壁面處的環流區較大,鋼液流速相對較小。優化后,2 個氣柱間的鋼液形成了2 個小環流,并相互吸引而融合為1 個大的兩相區,從而有利于能量的充分利用。在大氣量底吹時能有效減少鋼包內死區面積,小氣量軟吹時鋼包內有效碰撞可促進小顆粒夾雜物相互粘結而長大,從而更易上浮去除。靠近壁面處的環流區相對原鋼包較小,鋼液流速相對較大。

圖片4 

為了定量化地比較各吹氬位置對鋼包化渣的影響,本研究采用加示蹤劑的方法,對鋼包內能夠代表各典型位置的10 個點進行監測,監測其示蹤劑質量分數。當10 個監測點的濃度標準偏差< 10 -5 時,可以認為加入料混合均勻,該時刻即為混勻時間。比較各吹氬位置的混勻時間,即可找到最佳吹氬位置。圖5 為各吹氬位置下,1#LF 爐10 個監測點濃度隨時間的變化曲線。

圖片5 

從圖5 可以看出,原鋼包的加入料混勻時間較長,為350 s,優化后加入料的混勻時間均有不同程度的縮短,外移1 塊磚為324 s、外移2 塊磚時間最短,為284 s。與原鋼包相比,混勻時間分別縮短26s 和66 s,即吹氬孔位置距鋼包中心由424 mm 外移到711 mm,吹氬效果最好。

2. 2 吹氬孔夾角的優化

目前LF 爐2 個吹氬孔夾角均為90°,本計算考察吹氬孔在不同夾角的情況下,加入料在鋼包內的混勻時間。通過查閱文獻可知[6]: 雙吹時,噴孔夾角一般設置在45° ~ 180°范圍內。而45°夾角在大氣量下可能造成卷渣; 180°夾角的對流強度小,減少了夾雜物碰撞,不利于夾雜物結合長大上浮,所以這2個夾角都不做考慮。

分析吹氬孔的計算結果可知,吹氬孔在原位置處( 單孔與Y 軸夾角為45°) 外移2 塊磚的位置較理想,即吹氬孔與鋼包中心的距離已確定,為711 mm。

由于吹氬口位置在厚度方向( Y) 方向上只能1 塊磚、1 塊磚的移動( 1 塊磚的厚度為80 mm) ,這就固定了Y 方向的距離( 注: 在X 方向上可任意切割) ,即可求出該位置與X 軸的夾角。所以,將現有位置( Y 向距離為503 mm) 向上移動1 塊磚( Y 向583mm) 、向下分別移動1 塊( Y 向423 mm) 或2 塊磚( Y 向343 mm) 后,得到2 個孔與鋼包的中心夾角分別為70°、90°、107°、122. 4°,如圖6 所示。

圖片6 

圖7 為吹氬孔在幾種夾角位置下的監測點示蹤劑濃度變化曲線,隨著吹氬孔夾角的增大,混勻時間逐漸縮短。當2 個吹氬孔夾角為122. 4°時,混勻時間最短,僅為224 s。

圖片7 

圖8 為Z 坐標100 mm 時,吹氬孔不同夾角湍動能隨X 軸坐標的變化。從圖8 可以看出,雙孔的位置對底部流動的擾動有很大關系。在鋼包底部,吹氬孔位置的鋼液由于氣泡的帶動具有較大的動能,形成了散點圖8 中2 個較高的峰值。噴孔周圍的鋼液作為補充,流向兩相區,其動能較小,形成了圖8 中較矮的散點。隨著夾角的增大,湍動能峰值逐漸增大,當夾角為122. 4°時底部湍動能峰值最高為0. 089 m2 /s2 ; 同時周圍動能較小的鋼液向兩相區流動較多,較矮的散點區比較平緩( 相反,夾角小時矮散點區比較鼓) [7]。這說明,當吹氬孔夾角較大時兩相區流體動能增大,從而有利于能量的充分利用,也有利于粉劑的迅速擴散和夾雜物的上浮去除。

圖片8 

通過鋼包底吹模型的建立,確定了最佳的底吹孔位置: 最佳吹氬孔坐標位置為( - 623 mm,343mm) 、( 623 mm,343 mm) 。依據此位置進行鋼包改造,改造后解決了底吹口與電極不匹配的問題,也縮短了混勻時間,冶煉周期降低了126 s,對能量的利用和夾雜物上浮去除方面也有很大的提高。

3 結論

( 1) 吹氬孔位置距鋼包中心由424 mm 外移到711 mm,2 個氣柱之間可充分發展成環流,混勻時間縮短,加快化渣和夾雜物的上浮,混勻時間可縮短68 s,同時,有利于夾雜物上浮去除,縮短投入料混勻時間。

( 2) 通過對吹氬孔在幾種夾角位置混勻時間和湍動能的比較,發現隨著吹氬孔夾角的增大,混勻時間逐漸縮短,湍動能峰值逐漸增大,有利于能量的充分利用、溫度的快速均勻、粉劑的迅速擴散和夾雜物的上浮去除。夾角位置由90°增大到122. 4°時,上述效果最好。

( 3) 本研究確定最佳吹氬孔坐標位置為( - 623mm,343 mm) 、( 623 mm,343 mm) 。對鋼包進行改造后,解決了底吹口與電極不匹配的問題,同時縮短了混勻時間,降低了冶煉周期,對能量的利用和夾雜物上浮去除方面也有很大的提高。

參考文獻

[1]高澤平. 爐外精煉[M]. 北京: 冶金工業出版社, 2005.

[2]鐘曉丹,王楠,鄒宗樹,等. LF 雙孔底吹優化布置的水模型研究[J]. 材料與冶金學報,2006,5( 2) : 101 ~ 104.

[3]黃宗澤,任三兵,陳義勝,等. 寶鋼300 t LF 物理模型的試驗研究[J]. 寶鋼技術,2004,( 5) : 47 ~ 50.

[4]溫德松,李京社,謝翠紅,等. 150 t 鋼包精煉過程的物理模擬[J]. 北京科技大學學報,2007,29( S1) : 101 ~ 104.

[5]幸偉,倪紅衛,沈巧珍,等. 130 t 鋼包底吹噴嘴布置模式優化的水模型試驗[J]. 特殊鋼,2007,28( 7) : 13 ~ 15.

[6]任三兵,陳義勝,黃宗澤,等. 大型鋼包雙孔吹氬最佳位置的探討[J]. 包頭鋼鐵學院學報, 2003,22( 3) : 193 ~ 197.

[7]朱苗勇,蕭澤強. 吹氫鋼包內鋼液流速的實際測定和理論計算[J]. 鋼鐵,1995,30( 7) : 18 ~ 22.

 
 
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