钢包底喷粉增碳数值模拟及实验研究-冶金工程专业论文.docxVIP

钢包底喷粉增碳数值模拟及实验研究 Study of Recarburization with Bottom Powder Injection Through Ladle by Numerical Simulation and Experiment 研究生姓 名：柴玉石 指导教师姓名：周建安 内蒙古科技大学材料科学与冶金学院 包头 014010，中国 Candidate： Yushi Chai Supervisor： Jianan Zhou School of Materials and Metallurgy Inner Mongolia University of Science and Technology Baotou 014010，P.R.CHINA 独 创 性 说 明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并 表示了谢意。 签名： 日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保 存论文。 （必威体育官网网址的论文在解密后应遵循此规定） 签名： 导师签名： 日期： 内 内蒙古科技大学硕士学位论文 I I 摘 要 现代炉外精炼中最重要的冶金反应大多都是在钢包中进行的，包括脱硫、脱氧、脱 碳、合金化、合金成分微调、脱气、去除非金属夹杂和变质处理及温度控制。而炉外精 炼中，钢包底吹技术发展更为迅速，已经成为炼钢工艺不可缺少的重要环节。目前大多 数钢厂冶炼中高碳钢时，传统炼钢增碳是在出钢过程中进行的，存在碳的收得率低，成 分控制精度低，热损失大等问题。顶喷粉增碳工艺具有良好的动力学条件，其增碳效果 要比传统工艺好。但是顶喷粉工艺存在喷溅现象严重、金属损耗大、喷枪污染钢液、处 理时间长、温降大、投资高、二次氧化和吸氮严重等诸多缺点。 结合喷粉技术和钢包底吹技术，本文提出钢包底喷粉增碳工艺。 本文先通过数值模拟的方法，以包钢 90t 钢包为研究对象，建立合适的数学模型和 边界条件，采用合理假设和简化，应用商业软件 FLUENT 进行钢包底喷粉时钢液和氩 气的两相流模拟，研究在不同的透气砖安放位置及氩气吹气量下，钢包内钢液的流动形 态，对比分析流场效果，找出最佳喷吹参数。得出最佳喷吹参数后，进行了 1t 感应炉底 喷粉增碳实验。数值模拟结果表明，采用双透气砖进行钢包底喷粉增碳时，透气砖安放 位置对钢液流动形态有很大影响，随着透气砖之间距离和夹角的减小，流场的流动形态 有所改善，双透气砖位于二分之一包底半径处呈 45°对称分布时，钢包内钢液流场形态 最佳，熔池内死区比例最小；氩气流量对钢液流场形态影响不大，随着氩气流量的增 加，只是增加了钢液的绝对速度，但是氩气流量大小对钢液面速度和熔池内死区的影响 很大，氩气流量范围在 60m3/h 到 100m3/h 之间时，液面的钢液流动较稳定，氩气搅拌功 率利用较好，熔池内死区所占比例较小。1t 感应炉底喷粉实验结果表明，应用底喷粉系 统进行钢液增碳时，在实验设备及实验操作等条件不成熟的条件下，碳的平均收得率可 以达到 70%以上，进一步判定了底喷粉增碳工艺的可行性。 关键词：狭缝型透气砖；数值模拟；钢液流场；底喷粉增碳 II II Abstract In modern external refining, the most important metallurgical reaction is carried out in ladle , including desulfuration,deoxidation,decarbonization,alloying, alloy composition trimming, degassing, removal of non-metallic inclusion, modification treatment and temperature control. In modern external refining, ladle bottom blowing technology develops more quickly, it has become an indispensable and important link of steelmaking process. Because of the sla