120t转炉无卷渣出钢工艺的开发与研究

作     者：储成阳 

作者单位：安徽工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周俐

授予年度：2020年

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：转炉 出钢口 汇流下渣 水模拟 数值模拟 

摘      要：钢铁行业的发展,是全球人民共同讨论的话题,每个国家都要发展钢铁业。我国现在正处于工业化开发中后期,钢铁的需求很大,钢铁产业有较多的市场空间。随着需求的改变,对钢材质量、性能要求越来越高,因此对钢液的成分、理化性能要求更加严格。转炉炼钢是制造钢材中极其关键的一个环节,减少转炉出钢的下渣量显得尤为重要。对转炉出钢口形状以及现有的出钢制度进行优化不可避免。本文以某钢厂120t转炉为研究对象,由于转炉本体尺寸较大,出钢口直径比较小,因此按照相似原理按一定的比例缩小存在较大问题。如果模型太小不便于观察转炉出钢过程中出钢口处的钢水流动情况,造成的误差较大。如果模型较大,虽然可以观察出钢口处的流体流动状况,但是由于几何尺寸太大,成本太高,不便于实验操作。因此,通过计算,采用局部相似模拟,主要针对转炉出钢口来进行实验研究。对于出钢制度的优化采用Gambit进行建模,通过Fluent软件计算转炉的液面高度、体积、质量流量,计算出钢时间,设计出一套完整的出钢制度。本文结论如下:(1)通过模拟转炉出钢实验,仅改变出钢口直径的条件下,变径出钢口对转炉出钢过程效果最佳。出钢时间为28.2s,剩余钢水量为28950ml,卷渣量为6.2个,挡渣成功率为99.4%。(2)转炉出钢模拟实验过程中,对出钢口内型进行优化,在改变出钢口内型之后,对卷渣情况均有所改善。其中,方案8卷渣量为1.2个,挡渣成功率达到99.9%。(3)在转炉出钢接近末期时,打开通气阀门,对转炉出钢进行吹气,能够有效的破坏出钢末期形成的涡流。实验结果表示,吹气下的卷渣量为0个,挡渣成功率为100%。(4)实际出钢制度下,直径120mm出钢口实际出钢过程约耗时569.8s,约9.49min;直径140mm出钢口实际出钢过程约耗时425.41s,约7.09min;直径160mm出钢口实际出钢过程约耗时330.06s,约5.5min。(5)对直径160mm出钢口出钢操作制度优化后,出钢时间约为4.49min,较传统出钢制度降低1min左右,大幅提高转炉出钢工作效率,出钢时间降低可减小温降,改善转炉高温出钢的问题,避免造成能源浪费。同时通过计算发现,120t转炉出钢角度不会超过102°。