90t复吹转炉底吹工艺优化实验研究.doc

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1、90t复吹转炉底吹工艺优化实验研究摘要：针对三钢90t复吹转炉，在实验室按照几何相似比1:8.5建立了转炉模型，在模拟实验屮，保证原型转炉与模型转炉的修正弗鲁徳准数斤'相等，保持原型与模型的动力相似。研究了不同的底枪布置、顶吹气体流量、底吹气体流量、顶枪枪位对溶池混匀时间的影响。优化得到了适合于三钢90t复吹转炉的底枪布置和复吹工艺。关键词：90t复吹转炉;底枪布置;底吹工艺;物理模拟;优化研究0引言复吹转炉炼钢是当今世界上主要的炼钢方法，虽然复吹转炉从1978年诞生至今已有28年的历史，但是就其底

2、吹工艺和底枪布置而言，仍然还有不少问题和不同观点，尤其是溅渣护炉以后，因底枪透气不畅或受堵，底枪支数及其在炉底上的布置方式差别很大。复吹转炉诞生在欧洲，底枪布置和支数受到纯底吹氧气转炉的影响，多采用多支对称布置。随着复吹转炉技术由欧洲向东方传播，在口本和屮国等国家，复吹转炉的底枪逐渐由多支变到少支布置，并口研究得出复吹转炉底枪支数和布置与溶池混匀时间等一系列的经典理论。至今为止，关于复吹转炉底枪支数，形成了两种观点，以欧洲为代表主张复吹转炉布置多支底枪；以屮、日为代表主张复吹转炉布置少支底枪。近年来

3、从西方引进的底吹技术，如武钢三炼钢、沙钢、梅钢、南钢等钢厂的底枪支数趋向于多支，如八支、十支、十六支。不仅如此，在转炉底枪布置上，欧洲派主张均匀对称布置在炉底，东方派主张沿耳轴方向集屮布置。东北大学经过近年来的研究“切，不仅主张复吹转炉底枪应根据炉子容量采用合适的底枪支数，沿耳轴方向布置，而且主张底枪非对称布置，以有利于缩短熔池混匀时间。本研究针对三明钢厂90t复吹转炉现有的底枪支数和布置以及操作工艺参数，采取物理模拟试验，确定最佳的复吹转炉底枪支数和布置，为现场复吹转炉优化操作工艺提供依据。1实验

4、方法根据相似理论，在进行复吹转炉物理模拟实验时，要保证原型与模型的几何相似和动力相似。影响复吹转炉熔池流体运动的力主要有顶吹气体的惯性力、底吹气体的浮力以及流体的粘性力。由这三个力构成的相似准数为雷诺数Re和修正弗鲁德数Fr'。在湍流流动屮，可以忽略流体粘性力的影响。因此,对于复吹转炉的物理模拟实验，在儿何和似的前提下，保证原型与模型问的修正弗鲁德准数相等，就可保证原型和模型间的流动相似^。修正的弗鲁德准数为：2门F』•亠mg厶Pi-Pgi丄丿式屮，L气体流速，m/s；卩黑一气体的密度，kg/m3;

5、Pi一液体的密度，kg/m3;2—特征尺寸，m；「重力加速度，m/s2o由模型与原型的修正弗鲁德准数相等,得：(3)式屮，下标ni表示模型，下标P表示原型。将（1）代入（2）,并利用流量Q与流速和流通面积的关系，得模型气体流量计算式：/2■(、Pgp2■'Pip-

6、采用六支底枪，在炉底的布置位置如图2所示，模型转炉在原型转炉的六支底枪的基础上，在0・4〃和0.6朋圆周丄各安装了六支底枪，与0.47Z®周上的六支底枪和0.24Z®周上的两支底枪组合，分别构成不同底枪支数和布置的底吹实验方案。模拟实验的设备如图3所示，本实验用水模拟钢液，用压缩空气模拟氧气和底吹气体，通过测定熔池的混匀吋间来研究不同的复吹工艺和地区布置对熔池搅拌的影响。实验时，向溶池屮加入20皿浓度为200g/Ln

7、记录熔池电导率随吋间的变化的曲线。上述测定内容重复2〜3次，取平均值确定熔池的混匀吋间。实验采用的工艺参数见表1〜表3。T04,»70■/J176.—■寸Q）原型转炉0526/r寸卜寸S一（b）模型转炉图1原型与模型转炉内型尺寸原型转炉底枪布置（1“方案）模型转炉底枪位置图2原型转炉底枪布置与模型底枪开孔位置1-转炉;2-氧枪;3-玻璃管；4-底部供气元件;5-水；6-电导电极;7-流量计；8-稳压罐;9-空压机:10-储气罐；11-电导率仪；12-函数记录仪图3复吹转炉物理模拟实验装置表1原世与模

8、世转炉顶吹气体流最Q参数顶吹气体流量/Nm；；*hl原型18000200002200024000模型33.537.241.044.7表2原型与模型转炉的底吹气体流量4参数底吹后搅原型供气强度qB/Nm，eminHet，0.040.060.080.100.12原型流量QP/Nm3*h1216324432540648模型流量Qn/Nni3*h,0.240.350.470.590.71参数氧枪枪位/mni溶池深度/mm原型10001200140016001256模型1181