150吨桶型钢包吹氩制度的研究

150吨桶型钢包吹氩制度的研究庞永刚北京科技大学分类号：____________密级：______________ＵＤＣ：____________单位代码：______________北京科技大学硕士学位论文论文题目：150吨桶型钢包吹氩制度的研究学号：_________________________作者：_________________________专业名称：_________________________2008年1月2日庞永刚１０００８钢铁冶金S20050365TF703.5北京科技大学硕士学位论文论文题目：作者：_________________________指导教师：单位：协助指导教师：单位：单位：论文提交日期：2008年1月2日学位授予单位：北京科技大学李士琦教授北京科技大学150吨桶型钢包吹氩制度的研究庞永刚150吨桶型钢包吹氩制度的研究ResearchonArgonStirringto150tVerticalLadleFurnace研究生姓名：庞永刚指导教师姓名：李士琦北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083，中国Candidate：PangYongGangSupervisor：LiShiQiSchoolofMetallurgicalandEcologicalEngineeringUniversityofScienceandTechnologyBeijing30XueyuanRoad，HaidianDistrictBeijing100083，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，也不包含为获得北京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北京科技大学有关保留、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。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________北京科技大学硕士学位论文-1-摘要中信重机拟投产的150吨LF钢包炉采用桶型炉体设计，目标是生产300吨大型锻造用钢锭，对精炼过程钢水保温操作要求与普通炼钢厂生产工序有着明显的不同。因此，对精炼过程中供电制度和吹氩流量的合理匹配提出更高的要求。本课题以桶型LF钢包炉为研究对象，在实验室制作了几何相似比为1：4的底吹氩钢包模型，并建立了相应的水模型系统。按照正交表()21832842L××安排实验方案，以电导法测定钢包内的混匀时间，讨论吹气位置、气体流量、径深比、气液密度比等对钢液混匀时间的影响，同时利用ANSYSCFX软件对实验结果进行了相应的数值模拟计算。得出了气体流量、气液密度比、熔池径深比及吹气位置对混匀时间的准数方程，钢包吹氩的准数方程：()()40lg2.610.41lg100.46lg0.3lg0.5lglgHHFrWDρρ′⎛⎞⎛⎞=−+×+++⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠方程的相关系数为0.992，很好的反映了各因素对钢包精炼效果的影响。实验结果表明：位置距炉底圆心2/3R处单孔吹气混匀时间昀短，为昀佳吹气位置；径深比对混匀时间的影响较显著，径深比越大，混匀时间越长；当吹入气体量一定时，密度小的气体混匀时间缩短，气液密度比越小，混匀时间越短；增大气体流量有利于缩短混均时间，但气体流量增大到一定值时，混匀时间减少趋势有所下降，不利于进一步提高搅拌效果。昀后对150t钢包炉的电气特征和供电曲线进行了研究分析，并结合水模型实验和数值模拟的计算分析结果，得到LF操作各个阶段合理的供电曲线和吹氩流量，对该公司大吨位钢锭的精炼生产具有重要的指导意义。关键词：炼钢，钢包精炼，相似，电气特征北京科技大学硕士学位论文-2-ResearchonArgonStirringtothe150tVerticalLableFurnaceAbstractThe150tbottomargon-blowingverticalladleofCITICHeavyMachineryCompanyLTDwillbedesignedtoproduct300tsteelingotforforgingforming.Itisobviousdifferentwithcommonsteelmakingplanttodesignthermalinsulationoperationofmoltensteelrefining.Soweneedputforwardreasonablepowersupplycurveandargon-blowingfluxtocombinewithrefiningoperation.Thistopicpaysattentiontobottomargon-blowingverticalladlefurnace.Ahydraulicmodelhasbeenmanufacturedandthesystemofwatermodelestablishedinthelab.Thesimilarityratiototheladlewas1:4insize.Arrangeexperimenthadbeenadoptedaccordingtoorthogonalarray()21832842L××,andthemixingtimeofthemoltensteelintheladlemeasuredbyconductivitymethodtodiscusstheeffectstothemixingtimecausedbyblowinglocation,gasflux,theratioofdepthtodiameterandgas’sdensitytoliquid’s.InthemeanwhiletheflowfieldinsidetheladlehadbeennumericallysimulatedwithANSYS-CFXsoftware.Thedimensionlessequationofmixingtimewas:()()40lg2.610.41lg100.46lg0.3lg0.5lglgHHFrWDρρ′⎛⎞⎛⎞=−+×+++⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠.Thecorrelationcoefficientoftheequationwas0.992.Itcouldreflecttheeffectsofargonblowingfactorstosteelrefiningveryclearly.Theresultsindicatedthatthelocationof2/3Rfromthecentreofhearthwasthebestonefortheleastmixingtimewithsinglehole.Theratioofdepthtodiameterhadgreateffectsonthemixingtimeandthelargertheratio,thelongerthemixingtime.Intheconditionoffixedgasflux,blowinggasoflowdensitywasabletoshortenthefixingtime.Increasinggasfluxwasfavorableforshorteningthefixingtime,butwhenitwasincreasedtosomevalue,thetendencywasdeclinedtosomeextent,whichmadeagainstforfurtherimprovingmixingeffect.Finally,electriccharacteristicandpowersupplycurveof150tladlefurnacewerestudiedandanalyzed,reasonablepowersupplycurveandargon-blowingfluxineachoperationphaseofLFfurnaceweregainedcombiningwiththeresultsofexperimentofwatermodelandnumericalsimulation.Itwasimportanttoproductlargetonnageingotsofthiscompany.KeyWords：steelmaking,ladlerefining,similarity,powerperformance北京科技大学硕士学位论文-1-目录摘要...................................................................................................................................1Abstract......................................................................................................................................2引言...................................................................................................................................11文献综述...............................................................................................................................21.1钢包精炼和底吹氩技术的发展...............................................................................21.1.1炉外精炼技术的发展.....................................................................................21.1.2钢包底吹氩技术.............................................................................................41.1.3钢包底吹氩钢液流动行为及气泡运动轨迹...............................................91.2钢包精炼的研究理论基础.....................................................................................131.2.1相似理论........................................................................................................131.2.2物理模拟........................................................................................................181.2.3数值模拟.............................