检索结果-南通市图书馆

作者：李中阳东北大学

学位级别：硕士

目前,国内外高洁净大型钢锭生产的最佳工艺路线为电炉→LF+VD(LFV)→真空浇铸生产工艺。其中大型钢锭浇注工艺在其生产中具有至关重要的作用。高洁净大型钢锭对氧硫要求十分严格,研究表明,真空浇工艺对大型金属铸件的质量影响很大,且其... 详细信息

目前,国内外高洁净大型钢锭生产的最佳工艺路线为电炉→LF+VD(LFV)→真空浇铸生产工艺。其中大型钢锭浇注工艺在其生产中具有至关重要的作用。高洁净大型钢锭对氧硫要求十分严格,研究表明,真空浇工艺对大型金属铸件的质量影响很大,且其对非金属夹杂物含量的控制至关重要。因此,针对真空铸锭新工艺钢液滴穿越精炼渣层的运动行为及精炼动力学展开研究。首先,基于钢液滴的穿越渣层运动的过程进行受力分析,考虑重力、浮力、视质量力及粘性阻力对其运动的影响,建立钢液滴穿越渣层的运动模型,并通过物理模拟验证了模型的合理性和正确性。本文还针对钢液滴穿越渣层精炼动力学进行了研究,包括脱硫、脱氧动力学,结合钢液滴穿越精炼渣层的数学模型,分别建立了脱硫、脱氧反应数学模型,从理论上分析了真空浇注新工艺脱硫、脱氧行为的控制性环节。并得出如下结论:(1)钢液液滴穿越精炼渣层过程的运动分为两个阶段:①:减速运动阶段;②:匀速运动阶段。对于本文所选用精炼渣,只有粒径大于4.65 mm的钢液滴才能够穿越精炼渣层表面。(2)各因素对钢液滴穿越精炼渣层的运动行为影响顺序为:钢液液滴粒径>精炼渣黏度>精炼渣密度>钢液密度。(3)对于真空铸锭新工艺钢液滴穿越精炼渣层过程,脱硫模式分为两种,动态模式(穿越渣层过程脱硫)和静态模式(渣金反应脱硫)。考虑以上两种脱硫模式对新工艺的脱硫过程建立了脱硫反应模型。钢液滴穿越渣层为动态模式脱硫,其脱硫率与钢液滴粒径呈负相关,动态脱硫模式中,硫在精炼渣中的扩散可能是反应速率的控制环节,这表明,对于钢液滴穿越渣层真空铸锭新工艺,钢液滴在渣层中均匀分布有利于提高整体脱硫率。(4)钢液液滴在精炼渣中运动的脱氧速度主要受氧的扩散控制,并且与钢液滴粒径呈负相关。

关键词：运动行为精炼动力学钢液液滴真空浇注工艺

第三代汽车用Fe-Mn-C-（Al）系中锰钢连铸凝固特性研究

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第三代汽车用Fe-Mn-C-（Al）系中锰钢连铸凝固特性研究

作者：金立斌东北大学

学位级别：硕士

Fe-Mn-C-(Al)系中锰钢作为新一代先进高强汽车用钢,同时兼具高强度与高塑性,能够比较好地满足汽车在轻量化与安全性方面的要求,具有良好的市场应用前景。对于该系中锰钢成分设计和工艺技术尚不成熟,无法进行大规模工业化生产。国内外的... 详细信息

Fe-Mn-C-(Al)系中锰钢作为新一代先进高强汽车用钢,同时兼具高强度与高塑性,能够比较好地满足汽车在轻量化与安全性方面的要求,具有良好的市场应用前景。对于该系中锰钢成分设计和工艺技术尚不成熟,无法进行大规模工业化生产。国内外的研究者针对该系中锰钢开展了大量的研发工作,主要集中在成分设计、热处理及轧制工艺对其组织演变、性能及变形机制等方面的影响,而有关其连铸过程凝固特性研究很少。本课题围绕第三代汽车用Fe-Mn-C-(Al)系中锰钢连铸凝固特性展开研究,通过热力学计算和热态实验对凝固过程中的液相线温度和凝固模式以及元素偏析和粒子析出行为进行了系统的研究,以期为该钢种的进一步研究及工业化生产提供理论指导。主要研究内容如下:(1)通过Thermo-calc软件的平衡凝固模型计算了 Fe-4.79Mn-1.87Al-0.17C中锰钢的凝固顺序,δ-铁素体在1505.2℃时开始在液相中形成,随温度降低,δ-铁素体与液相共存;当温度降至1441.6℃时发生包晶反应并开始生成奥氏体,之后δ-铁素体和奥氏体与液相相混合;随温度进一步降低,液相在1437.4℃时消失;最后,中锰钢铸锭的显微组织在1327.0℃下完全转变成奥氏体。发现在中锰钢体系中,随着Mn含量的增加,奥氏体相区明显增大,且δ-铁素体与α-铁素体相区明显减小;随着Ak含量增加,δ-铁素体与α-铁素体相区明显增大,奥氏体相区明显减小。(2)通过Thermo-calc软件计算了 Fe-4.79Mn-1.87Al-0.17C中锰钢的溶质元素的平衡分配系数,在凝固过程中,Al元素的平衡分配系数大于1,其发生负偏析,会偏聚到δ-铁素体枝晶内部,而其它溶质元素的平衡分配系数均小于1,都发生正偏析,偏聚到枝晶间;C、P、S、Nb、N元素在δ-铁素体中的平衡分配系数均小于0.3,而Mn和V元素较大,约为0.7,这些元素均容易偏聚到枝晶间;C、N元素在奥氏体中的平衡分配系数较大,而V、S元素则在δ-铁素体中有较大的平衡分配系数。(3)通过Thermo-calc软件计算了 Fe-4.79Mn-1.87Al-0.17C中锰钢的粒子析出行为,C,N元素采用初始成分,其它溶质元素采用包晶反应开始发生时的组元成分,发现AlN主要在枝晶内析出。MnS、Nb和V的富集物主要在枝晶间析出,其中计算的AlN粒子在枝晶内的析出温度为1448℃,MnS、Nb的富集物和V的富集物在枝晶间的析出温度分别为1479℃,1408℃以及760℃。(4)通过扫描电镜及X射线能谱仪对夹杂物的形貌及成分进行分析,发现Fe-4.79Mn-1.87Al-0.17C中锰钢中非金属夹杂物主要为9种类型,分别为:(a)AlN夹杂;(b)MnS 夹杂;(c)MnO 夹杂;(d)Al2O3 夹杂;(e)MnS-Nb(C,N)复合夹杂;(f)MnS-AlN复合夹杂;(g)AlN-Al2O3 复合夹杂;(h)MnS-Al2O3 复合夹杂;(i)MnS-Al2O3-AlN 复合夹杂。并结合线扫描和面扫描功能对典型的复合夹杂物的构成进行分析,对于MnS-Nb(C,N)的复合夹杂物,Nb的富集物位于MnS夹杂的表面,即在凝固过程中MnS夹杂先析出,Nb的富集物后析出。发现MnS-AlN复合夹杂,其中AlN包裹着MnS夹杂,即在凝固过程中MnS夹杂先析出,AlN后析出。复合夹杂物结构特征阐述的粒子凝固顺序与热力学计算的结果一致。

关键词：中锰钢凝固模式元素偏析析出行为热力学计算

存储液化天然气（LNG）深冷环境用NV5Ni和NV9Ni钢的开发

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存储液化天然气（LNG）深冷环境用NV5Ni和NV9Ni钢的开发

作者：孟静东北大学

学位级别：硕士

随着石化工业的发展,新工艺、新设备不断出现,气体的液化、分离、贮运及应用在各国已很普遍,这些低温技术和设备的开发促进了低温压力容器用钢的发展,这种钢材的主要特点是高镍含量、高纯净度、较高强度、高的低温冲击韧性、良好的焊接... 详细信息

随着石化工业的发展,新工艺、新设备不断出现,气体的液化、分离、贮运及应用在各国已很普遍,这些低温技术和设备的开发促进了低温压力容器用钢的发展,这种钢材的主要特点是高镍含量、高纯净度、较高强度、高的低温冲击韧性、良好的焊接性能。本论文以NV9Ni和NV5Ni作为技术指标,设计和开发了储存LNG容器用9Ni、9NiCu、7.5Ni、7.5NiCu系列钢种和储存LEG容器用5Ni钢共计5个钢种,均达到了相应的技术指标。其中9Ni钢和5Ni钢是传统的低温容器钢;新开发9NiCu是的一种超高强度9Ni钢,屈服强度大于710 MPa、-196℃ Charpv冲击能量大于120 J;7.5Ni和7.5NiCu为9Ni钢的合金减量型产品。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)等方法观察低温容器钢精细组织,对各个钢种进行了系统的热处理,并对其各个状态的力学性能、微观组织等都进行了观察和测试。在深入研究了其在深冷环境下保持低温韧性机理的基础上,揭示储存LEG和LNG容器钢的化学成分、热处理工艺与其组织性能的关系。根据实验得到的LEG和LNG容器的化学成分、热处理工艺与组织性能的关系的结果,结合实验室研究和工场中试的结果,提出了系列LEG和LNG容器工业生产方案,依据此方案开发的钢种可应用于建设大型LNG和LEG储罐,与我国实施能源结构调整和可持续发展的重点战略一致,具有很好的发展前景。

关键词：液化天燃气 9Ni钢 5Ni钢冲击组织性能

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180t转炉二次燃烧氧枪技术研究

180t转炉二次燃烧氧枪技术研究

作者：王爽东北大学

学位级别：硕士

氧枪在转炉炼钢流程中占据着至关重要的地位,而二次燃烧氧枪又是一种在不污染钢液前提下改善转炉冶炼工艺的技术。单流道二次燃烧氧枪可以在普通氧枪的基础上进行改进,通过设计一定结构的副孔,不但增加主孔氧枪流股进行脱碳反应的能力,... 详细信息

氧枪在转炉炼钢流程中占据着至关重要的地位,而二次燃烧氧枪又是一种在不污染钢液前提下改善转炉冶炼工艺的技术。单流道二次燃烧氧枪可以在普通氧枪的基础上进行改进,通过设计一定结构的副孔,不但增加主孔氧枪流股进行脱碳反应的能力,还可以利用副孔射出的氧气流股与炉内的一氧化碳燃烧放出大量的热量,进而可以减少冶炼周期、提高转炉废钢比等。国内外许多研究学者已对转炉二次燃烧氧枪技术进行了大量的研究,但多数停留在实验室研究阶段。国外有少数企业已经应用于生产实践中,但目前国内还未曾见该技术在大生产中规模化使用。对此,有必要对二次燃烧氧枪技术进行深入研究,为该技术在国内实现工业化应用奠定基础。本课题结合国内某钢厂180吨顶底复吹炼钢转炉,利用GAMBIT建立数学模型,使用FLUENT软件进行了数值模拟研究,对比了普通氧枪与单流道二次氧枪的射流行为特性。重点分析副孔倾角、副孔孔径、副孔数目以及操作压力等因素对二次燃烧区域、射流中心线速度等的影响规律。在此基础上通过现场工业生产试验研究,对比分析了二次燃烧氧枪与普通氧枪的冶金效果(吹炼时间、枪位控制、煤气回收枪龄及废钢比情况)。研究结果如下。(1)喷孔倾角越小,轴线上射流流速增加的越快但当倾角太小的时候,刚射流不久时就会聚合为单股射流,而倾角过大副氧孔射流的氧气又会侵蚀炉衬,总的来说,随着喷孔倾角增加,射流融合距离呈现先增加后降低的趋势。(2)副孔孔径越大,轴线上射流流速增加的越快但当副孔孔径过大的时候,会增大主副氧孔的压力比,减少主氧孔的脱碳能力,副孔孔径过大导致主孔流股汇聚加快,总的来说,随着副氧孔孔径的增加,射流融合距离呈现先增加后降低的趋势。(3)随着副孔个数的增多,副孔射流流股在同一截面上的面积越大,与一氧化碳反应的机会也就越大。有利二次燃烧反应的发生,随着副孔数目变多,主要流股与副氧流股和各副氧流股之间的卷吸加剧,导致副氧流股提早汇入主流股之间,二次燃烧区域减小。(4)随着操作压力的增加,副氧流股的流速得以增加,与主氧流股聚并时对主氧流股的影响变大,所用轴线距离发生聚并的距离相应缩短,此外,在主副流股汇聚前的氧气流速加快,有利于二次燃烧反应的进行。(5)二次燃烧氧枪比普通氧枪在供氧时间上平均上缩短了 38秒;池温度平均提升为21.2℃,相应的可以提高废钢比1.2%;在吹炼时二次燃烧氧枪的变化频率较低,有利于操作,且吹炼后期吊枪高度较普通氧枪低0.5～1 m,相应也减少了冶炼周期。

关键词：二次燃烧氧枪射流特性废钢比数值模拟

钢包浇注过程环出钢口吹氩去夹杂及抑制排流沉坑行为实验研究

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钢包浇注过程环出钢口吹氩去夹杂及抑制排流沉坑行为实验研究

作者：乔碧凯东北大学

学位级别：硕士

在连续铸钢生产中,钢包浇注过程的下渣会增加钢液的二次氧化,导致中间包内熔渣积聚,恶化钢水质量,降低钢水收得率并影响连铸生产的顺利进行。钢中的夹杂会对钢的强度、塑性、断裂韧性、切削、疲劳、热脆以及耐蚀等性能产生不利影响。为... 详细信息

在连续铸钢生产中,钢包浇注过程的下渣会增加钢液的二次氧化,导致中间包内熔渣积聚,恶化钢水质量,降低钢水收得率并影响连铸生产的顺利进行。钢中的夹杂会对钢的强度、塑性、断裂韧性、切削、疲劳、热脆以及耐蚀等性能产生不利影响。为此,本实验对环出钢口底吹氩新工艺去夹杂及抑制排流沉坑下渣行为进行研究,为该新工艺的现场应用提供理论依据和指导。本文以某钢厂145 t钢包为原型,基于相似原理建立了1：5的物理模拟系统,对钢包浇注过程环出钢口吹氩去夹杂及抑制排流沉坑行为进行研究。首先,考察了环出钢口吹入氩气后吹气量、吹气元件参数(内径和宽度)、出钢口偏心率和渣厚等参数对该过程夹杂物去除行为的影响规律。然后,研究了钢包浇注过程中排流沉坑的产生及变化过程,考察了环出钢口吹入氩气前后吹气量、吹气元件参数(内径和宽度)、水口偏心率、钢包渣黏度和渣厚等参数对排流沉坑产生临界高度及其下渣量的影响规律。主要得出以下结论：(1)钢包浇注过程环出钢口吹入氩气后,当渣厚为24 mm时,1.12 N1/min气量为该过程的临界卷渣气量。(2)吹气量、吹气元件参数及出钢口偏心率均对环出钢口吹氩钢包浇注过程夹杂物的去除有影响。在大小气量范围内均有一个去夹杂最佳气量,较大的吹气元件内径有利于夹杂物去除;2/3R的出钢口偏心率要明显好于其他的偏心率。(3)对于本实验,环出钢口吹氩去夹杂最佳工艺参数为：0.28 N1/min气量、3#吹气元件和2/3R偏心率。(4)环出钢口吹入气体可明显抑制排流沉坑造成的下渣。但在24 mm渣厚下,过大的气量或过高的初始吹气液面高度都可能会产生泡沫化现象,对本实验,在50 mm的初始吹气液位下以小于0.75 N1/min的气量吹气才能避免泡沫化现象。(5)环出钢口吹入氩气前,钢包浇注过程的排流沉坑临界高度几乎不受渣黏度、出钢口偏心率及渣厚的影响,其值在24～26.5 mm之间,即为钢包出钢口内径的1.33-1.47倍。(6)不同渣厚和吹气元件下,环出钢口吹入氨气后其抑制下渣规律不同。10 mm渣厚下,气量的增加有助于减少下渣量;24 mm渣厚下,0.37 N1/min和0.75 N1/min的抑制下渣效果相差不大。1#吹气元件抑制下渣效果优于2#和3#。

关键词：钢包浇注过程环出钢口吹氩去夹杂行为抑制排流沉坑行为

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板坯连铸结晶器卷渣行为研究

板坯连铸结晶器卷渣行为研究

作者：张海诚东北大学

学位级别：硕士

随着特种钢、优质钢的发展,对钢的洁净度要求越来越高,结晶器卷渣是铸坯大颗粒夹杂的重要来源。大颗粒夹杂会严重影响钢的屈服强度和抗拉强度,降低钢的塑性、韧性和疲劳寿命,对钢的强度、延伸性、切削性能、焊接性能等方面造成了很大影... 详细信息

随着特种钢、优质钢的发展,对钢的洁净度要求越来越高,结晶器卷渣是铸坯大颗粒夹杂的重要来源。大颗粒夹杂会严重影响钢的屈服强度和抗拉强度,降低钢的塑性、韧性和疲劳寿命,对钢的强度、延伸性、切削性能、焊接性能等方面造成了很大影响。因此,研究结晶器卷渣行为,进而降低由其引入的大颗粒夹杂具有一定的理论和现实指导意义。本文结合国丰第一炼钢厂1#连铸机生产实际,系统研究了该连铸机结晶器的卷渣行为。首先,对轧材裂纹缺陷处通过扫描电镜及能谱分析,发现了由卷渣造成的夹杂物;然后利用数值模拟考察了拉速、水口浸入深度对结晶器内流场、温度场的影响,进而找出了优化的工艺参数并进行了现场应用,主要得出以下结论:（1）对轧材中夹杂物进行扫描电镜及能谱分析发现,夹杂物中含有K、Na元素,说明存在结晶器卷渣现象,因此有必要优化结晶器流场,控制结晶器液面波动,进而防止卷渣现象发生;（2）通过数值模拟发现,随拉速提高,结晶器内自由液面平均表面温度提高,虽有利于保护渣熔化,但熔池表面变得不稳定,易造成卷渣和钢水裸露,使钢中夹杂物增加,降低铸坯质量;此外,拉速提高会使高温区下移,容易增大漏钢和鼓肚等事故发生的概率;（3）随结晶器水口浸入深度增加,流场的冲击深度增大,不利于夹杂物和气泡的上浮。水口浸入深度过深,会使弯月面处钢液湍动能过小,液面不活跃,不利于保护渣熔化;浸入深度过浅,钢液面湍动能过大,易产生卷渣和钢液裸露现象。（4）数值模拟结果表明,铸坯断面为1280 mm×180 mm时,最佳的拉速为1.3～1.4 ***-1,最佳的水口浸入深度为155～165 mm;铸坯断面为1030 mm×180 mm时,最佳拉速为1.3～1.4 m·min-1,水口最佳浸入深度为140～160 mm;现场应用表明,上述优化工艺参数能很好地控制液渣层厚度及液面波动,具有良好的抑制卷渣效果。

关键词：板坯结晶器卷渣水口浸入深度数值模拟

浇注钢包环出钢口吹氩过程传输行为的数学物理模拟

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浇注钢包环出钢口吹氩过程传输行为的数学物理模拟

作者：张垒东北大学

学位级别：硕士

连铸生产过程中,钢包下渣会影响钢水的洁净度,并容易造成钢材表面质量问题。研究表明,减少钢包下渣可有效地提高钢水的洁净度。对于炼钢连铸而言,汇流旋涡造成的下渣危害最大,是钢包下渣最主要的原因。受钢包底吹氩精炼工艺启发,若能开... 详细信息

连铸生产过程中,钢包下渣会影响钢水的洁净度,并容易造成钢材表面质量问题。研究表明,减少钢包下渣可有效地提高钢水的洁净度。对于炼钢连铸而言,汇流旋涡造成的下渣危害最大,是钢包下渣最主要的原因。受钢包底吹氩精炼工艺启发,若能开发出环钢包出钢口吹氩控制钢包下渣新工艺,有望能经济地解决目前钢包浇注过程中余钢量较多的难题。为此,本文对浇注钢包环出钢口吹氩过程的传输行为进行研究,为该控制下渣新工艺的开发提供理论依据和指导。本文以某钢厂145 t连铸钢包为原型,利用数学物理模拟方法对浇注钢包环出钢口吹氩过程的传输行为进行了研究。基于相似原理,建立水模型,研究了环出钢口吹氩前后钢包浇注过程汇流漩涡的产生及变化规律,考察了环出钢口吹氩前钢包渣层厚度对汇流漩涡下渣临界高度的影响规律;考察了环出钢口吹入氩气后渣层厚度、吹氩量对渣/金界面行为的影响规律并得到了合理的吹气范围,进而研究了气量对环出钢口吹氩钢包浇注过程漩涡下渣临界高度的影响规律。在水模拟实验的基础上,利用数值模拟研究了钢包浇注过程钢液的传输行为,考察了不同吹气量对该过程钢液流场和温度场的影响规律,并对汇流漩涡现象进行了研究。主要得到以下结论：(1)钢包浇注过程环出钢口吹氩可以消除汇流漩涡,并减少排流沉坑引起的下渣量。(2)钢包浇注末期环出钢口吹氩会出现渣金界面泡沫化、卷渣及渣圈现象,且不同渣层厚度下的渣金界面行为不同。渣层厚度在0-10 mm时,气泡可以穿越渣层,故不存在泡沫化现象,当气量达到某一定值后,开始出现渣圈,随气量进一步增大会出现卷渣现象。渣层厚度在15-24 mm之间时,气泡不能全部穿越渣层致使渣金界面容易出现泡沫化现象,且在较小气量下就出现泡沫化,随气量增大,卷渣及渣圈现象也先后出现。泡沫化对降低下渣临界高度的影响最大。(3)钢包浇注过程环出钢口吹入氩气后,渣层厚度为10 mm时,下渣临界高度随吹气量增加而减小,出现渣圈后,下渣临界高度随吹气量变化不大;渣层厚度为24 mm时,在渣钢界面出现泡沫化之前,下渣临界高度随吹气量的增加而变小,而出现泡沫化后,下渣临界高度变大且比不吹气时的还高。(4)钢包浇注过程中,环出钢口吹氩前后,熔池内都会生成循环流,不吹氩时,循环流的中心靠近包壁,其形成的动力为温度梯度导致的钢液的密度的变化;吹氩时,循环流的中心靠近氩气流,其形成的动力为氩气上升过程中的浮力作用。环出钢口吹氩有助于减少熔池内钢液的温度梯度。(5)浇注末期,环出钢口吹氩可以减弱出钢口周围钢液的周向旋转动量,进而降低下渣临界高度,且出钢口周围钢液的周向旋转速度随吹气量增大而减小。

关键词：浇注钢包环出钢口吹氩流场温度场数学物理模拟

浇注钢包环出钢口吹氩过程钢/渣界面及温度场行为数学模拟

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浇注钢包环出钢口吹氩过程钢/渣界面及温度场行为数学模拟

作者：杜翔东北大学

学位级别：硕士

连铸钢包浇注过程的下渣控制一直是困扰现场生产的难题之一,如何采取有效措施来控制钢包浇注过程的下渣已成为经济洁净钢生产的关键一环。目前常用的减少下渣的方法有很多,例如浮游阀法、倾斜包底法、改变出水口形状,但都存在一些缺陷... 详细信息

连铸钢包浇注过程的下渣控制一直是困扰现场生产的难题之一,如何采取有效措施来控制钢包浇注过程的下渣已成为经济洁净钢生产的关键一环。目前常用的减少下渣的方法有很多,例如浮游阀法、倾斜包底法、改变出水口形状,但都存在一些缺陷。环出钢口吹氩控制下渣新工艺有望能经济地控制下渣,对该工艺过程的钢渣界面及温度场行为进行数值仿真研究可为该新工艺开发提供理论基础。本文主要通过CFD软件数值模拟某钢厂145吨钢包使用环出钢口吹氩及钢包浇注过程,采用的软有商用软件Fluent、网格制作软件Gambit、后处理软件Tecplot。选取VOF空气-渣-钢液三相流模型、DPM喷吹模型、非定常模型、传热模型、标准k-ε湍流模型进行计算。考察了不同吹气量、不同吹气元件尺寸、渣层厚度、渣层粘度对抑制下渣的影响;还研究了钢包静置过程和浇注过程的温度场行为,考察了浇注过程不同吹气量对温度场行为的影响。根据数值模拟结果可以得出以下结论:（1）钢包浇注过程中通过环出钢口吹气元件向钢包内吹入适量氩气可明显降低下渣临界高度。与吹氩前相比,吹入氩气后,透气砖上部区域形成环流,使透气砖上方渣金界面运动变得紊乱,抑制了汇流旋转运动,进而抑制了该过程的下渣。吹气时的下渣临界高度和下渣贯穿初始高度均低于不吹气时的高度,当吹气量为28 Nl/min时下渣临界高度降低最明显,和不吹气相比约降低了 12mm。（2）三种吹气元件中2号吹气元件抑制下渣效果最好,渣层黏度对渣金界面的汇流旋转运动影响不大,故其对抑制下渣影响不明显;渣层越厚对渣金界面汇流旋转运动抑制效果越好,故在一定范围内增大渣层厚度有利于抑制下渣。（3）钢包静置15 min过程中包内温度有明显的降低,温降为9～17 ℃;此外,钢包内还形成明显的温度分层,钢包内温度由上到下呈降低趋势,而且包底附近温度梯度较大。温降主要是由钢水与耐材间的导热传热和渣面的辐射传热造成的,而温度分层原因是钢水温度越低密度越大,温度较低的钢液会沉积在钢包底部。（4）钢包浇注过程环出钢口吹氩可以均匀钢包内温度,减少因温度分层引起的温度差。吹气量较大时,搅拌均匀效果更好;且透气砖上方钢液均匀效果明显优于其他部分的钢液。

关键词：钢包下渣汇流漩涡下渣临界高度环出钢口吹氩数值模拟

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降低转炉终渣氧化亚铁含量研究

降低转炉终渣氧化亚铁含量研究

作者：杨剑东北大学

学位级别：硕士

转炉炼钢过程中,钢铁料消耗是制约生产成本的关键因素,终渣氧化亚铁含量则是衡量钢铁料消耗高低的一个重要标准。随着特种钢、优质钢的发展,对钢水的洁净度要求越来越高,转炉终渣（FeO）含量不仅影响钢水收得率,而且影响钢水质量。因此... 详细信息

转炉炼钢过程中,钢铁料消耗是制约生产成本的关键因素,终渣氧化亚铁含量则是衡量钢铁料消耗高低的一个重要标准。随着特种钢、优质钢的发展,对钢水的洁净度要求越来越高,转炉终渣（FeO）含量不仅影响钢水收得率,而且影响钢水质量。因此如何降低转炉终渣（FeO）含量已成为转炉冶炼成本及钢水质量控制的关键一环。本课题开展降低转炉终渣（FeO）含量研究具有重要的理论和现实指导意义。本课题结合国丰120 t转炉的生产实际,通过对造渣制度、供氧制度等转炉操作工艺进行优化,来提高转炉的终点控制命中率、挡渣命中率,进而降低终渣（FeO）含量,最终降低渣料、钢铁料消耗。本研究主要得出以下结论:（1）通过研究提出了合理的转炉冶炼过程渣料加入制度,并将炉渣碱度由改进前的3.2～4.0优化为2.8～3.2;（2）改进二次下枪操作,下枪前要先进行测温并确认炉温低于1500℃时吹炼,并将氧气流量降至13500 m3·h-1且保持吹氧90秒;（3）采用优化工艺后,转炉终渣（FeO）由24.03%下降至21.55%;相应地,钢铁料消耗降低1.67 kg/t,耐材成本降低0.71元/吨钢。

关键词：转炉终渣氧化亚铁造渣制度供氧制度

浇注钢包环出钢口吹氩新工艺去夹杂行为数学模拟研究

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浇注钢包环出钢口吹氩新工艺去夹杂行为数学模拟研究

作者：张鼎瑞东北大学

学位级别：硕士

钢包浇注过程是洁净钢生产质量控制的关键一环,一方面由于经济原因,连续铸钢寻求钢液的最低余钢量,过低的余钢高度意味着浇注末期水口漩涡的形成和由此造成的卷渣,随之带来的矛盾是若不对浇注末期卷渣发生进行控制,将会导致大颗粒夹杂... 详细信息

钢包浇注过程是洁净钢生产质量控制的关键一环,一方面由于经济原因,连续铸钢寻求钢液的最低余钢量,过低的余钢高度意味着浇注末期水口漩涡的形成和由此造成的卷渣,随之带来的矛盾是若不对浇注末期卷渣发生进行控制,将会导致大颗粒夹杂进入中间包,降低钢液洁净度、影响后续操作的顺利进行和产品质量等问题。另一方面由于现场生产节奏问题,有些钢厂无法保证足够的吹氩精炼和静置时间,导致大包钢水中仍有一定的夹杂物。浇注钢包环出钢口吹氩工艺是针对上述问题而开发的新工艺,它一方面在不影响生产节奏的情况下弥补了夹杂物控制过程的缺失环节,另一方面可以打破汇流漩涡的形成、降低下渣高度。但当前对钢包去夹杂行为的数值模拟大多是基于稳态的,对非稳态吹氩浇注过程去夹杂行为的数值模拟未见报道,因此有必要开展新工艺去夹杂行为的模拟研究,这不仅对非稳态夹杂物的研究具有科学意义,而且对洁净钢的生产和工艺的现场应用起到重要的理论指导意义。本文以某钢厂145t的钢包为原型,利用流体力学软件FLUENT,使用了 VOF模拟气液渣三相,DPM模型模拟氩气和夹杂物,对于科氏力、渣金界面的捕捉、壁面吸附等作用通过UDF实现。论文主要考察了浇注过程多相流动行为及浇注末期的汇流漩涡、排流沉坑、气泡流、卷渣及下渣等情况,重点考察了出钢口偏心率、底吹氩气量、底吹时间和吹气元件大小等对于夹杂物去除效果的影响。论文的主要研究成果如下:(1)新工艺3#吹气元件在2/3偏心率、吹气量为0 Nl/min时,数学模拟的漩涡形成高度为139.8 mm,排流沉坑高度为114.2 mm,在43.61 Nl/min气量下,临界漩涡被打破,所得排流沉坑高度为101.7 mm,模拟结果和水模型实验取得较好的吻合效果。(2)夹杂物去除率总体上随吹气时间的延长而增加,但在1000mm的余钢高度前增加明显,1000mm余钢高度后继续吹气夹杂物的去除率增加趋于平缓;吹气条件下渣厚120mm时,临界卷渣气量为174.45Nl/min为临界卷渣气量,结论得到水模型实验的验证。(3)在一定气量内(卷渣临界气量内),夹杂物去除率存在两最佳值,小气量43.61 Nl/min和较大气量144.86Nl/min,且小气量吹氩具有较佳的效果。(4)不同出钢口偏心率在同样实验条件下,2/3偏心率条件下夹杂物的去除效率最佳。(5)不同吹气元件在同样实验条件下,随吹气面积的增加夹杂物去除率增加,其中3#吹气元件去夹杂效果最好。

关键词：浇注环出钢口吹氩新工艺数值模拟洁净钢去夹杂行为