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120 t复吹转炉底枪布置优化

张岭 于波 钟良才 王立新 贺龙龙 翁莉 李强

张岭, 于波, 钟良才, 王立新, 贺龙龙, 翁莉, 李强. 120 t复吹转炉底枪布置优化[J]. 钢铁钒钛, 2022, 43(5): 136-144. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.05.020
引用本文: 张岭, 于波, 钟良才, 王立新, 贺龙龙, 翁莉, 李强. 120 t复吹转炉底枪布置优化[J]. 钢铁钒钛, 2022, 43(5): 136-144. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.05.020
Zhang Ling, Yu Bo, Zhong Liangcai, Wang Lixin, He Longlong, Weng Li, Li Qiang. Bottom tuyere configuration optimization in 120 t combination blown converter[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2022, 43(5): 136-144. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.05.020
Citation: Zhang Ling, Yu Bo, Zhong Liangcai, Wang Lixin, He Longlong, Weng Li, Li Qiang. Bottom tuyere configuration optimization in 120 t combination blown converter[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2022, 43(5): 136-144. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.05.020

120 t复吹转炉底枪布置优化

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.05.020
基金项目: 中央高校基本科研业务专项资金资助(N2125018);国家自然科学基金项目(51574069);科技部国家重点研发计划资助项目(2017YFB0304100)
详细信息
    作者简介:

    钟良才,1958年出生,男,广西钟山人,博士,教授,通讯作者,研究方向:转炉炼钢,E-mail:zhonglc@mail.neu.edu.cn

    通讯作者:

    钟良才,1958年出生,男,广西钟山人,博士,教授,通讯作者,研究方向:转炉炼钢,E-mail:zhonglc@mail.neu.edu.cn

  • 中图分类号: TF713.1

Bottom tuyere configuration optimization in 120 t combination blown converter

  • 摘要: 以120 t顶底复吹转炉为原型,依据相似原理在实验室利用几何相似比为1:10的模型开展了物理模拟试验,研究了氧枪枪位、底枪支数和布置、供气流量等因素对转炉熔池搅拌混匀的影响;建立了转炉纯底吹气液两相流模型,研究了不同底枪方案对熔池速度场的影响。结果表明:底吹流量为0.534 m3/h和1.074 m3/h的纯底吹时,4~8支底枪的最佳布置方案的混匀时间平均值分别为28.50、28.25 s和27.50 s;复吹时,对于8支底枪的最佳布置方案,顶吹流量为122 m3/h,不同氧枪枪位下熔池混匀时间随底吹流量的增大而降低,最佳枪位在200~230 mm。通过数学模拟研究了物理模拟试验得到的最佳4、6、8支底枪布置方案的速度场,发现底吹时水平截面流场的涡心个数少,垂直截面流场涡心不对称程度大时,可降低“死区”体积,从而提高底吹气体的搅拌能力,使熔池的混匀时间降低。底吹流量为1.074 m3/h时,研究的4、6、8支最佳底枪布置方案的死区体积比分别为15.44%、23.56%和10.30%。
  • 图  1  试验装置示意

    Figure  1.  Schematic of experimental apparatus

    图  2  模型转炉底枪开孔位置及编号

    Figure  2.  Position and numeration of bottom tuyeres in the model converter

    图  3  熔池计算区域和网格划分

    Figure  3.  Computational zone and meshing in the molten bath

    图  4  数学模拟的底枪布置方案

    Figure  4.  Bottom tuyere configurations in mathematical simulation

    图  5  底枪布置方案8-18在顶吹流量为122 m3/h时不同氧枪高度的混匀时间

    Figure  5.  Mixing time in molten bath with different oxygen lance heights at top gas flow rate of 122 m3/h for case 8-18

    图  6  底枪布置方案6-6数值模拟混匀时间

    Figure  6.  Mixing time in mathematical simulation with case 6-6

    图  7  不同底枪布置方案物理模拟与数值模拟混匀时间对比

    Figure  7.  Comparison of mixing time between physical and mathematical simulations in different bottom tuyere configurations

    图  8  不同布置方案熔池水平截面的流体流动

    Figure  8.  Streamlines of different bottom tuyere configurations on different horizontal section in the molten bath

    图  9  不同布置方案耳轴截面的速度矢量

    Figure  9.  Velocity fields of different bottom tuyeres configurations at trunnion section

    图  10  不同布置方案垂直耳轴截面速度云图

    Figure  10.  Velocity contours vertical to trunnion direction with different bottom tuyere configurations

    图  11  底吹流量为1.074 m3/h不同布置方案熔池死区

    Figure  11.  Dead zone in the molten bath with different bottom tuyere arrangements with bottom gas rate of 1.074 m3/h

    表  1  原型转炉与模型转炉的主要参数

    Table  1.   Main parameters of prototype converter and model converter

    熔池直径/mm熔池深度/mm氧枪喷头孔数/孔氧枪喷头喷孔夹角/(°)顶吹气体流量/(m3·h−1底吹气体流量/(m3·h−1)
    原型5380141051537200465/930/1395/1860
    模型5381415151220.216/0.534/1.074/1.608/2.142
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    表  2  4支底枪布置方案

    Table  2.   Arrangements of 4 bottom tuyeres

    布置方案底枪编号布置方案底枪编号
    4-1B(2-5-10-13)4-9B(5-12)-C(3-10)
    4-2B(3-6-9-12)4-10C(5-12)-D(3-10)
    4-3A(5-12)-B(3-10)4-11A(6-13)-B(4-11)
    4-4A(5-13)-B(2-10)4-12B(6-13)-C(4-11)
    4-5A(6-14)-B(4-10)4-13A(4-11)-B(2-9)
    4-6A(5-13)-B(3-9)4-14B(4-11)-C(2-9)
    4-7B(3-6-10-13)4-15B(3-5-10-12)
    4-8B(2-6-10-12)
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    表  3  6支底枪布置方案

    Table  3.   Arrangements of 6 bottom tuyeres

    布置方案底枪编号布置方案底枪编号
    6-1A(5-12)-B(3-10)-C(4-11)6-9A(5-12)-B(3-10)-C(1-8)
    6-2A(5-12)-B(3-10)-D(4-11)6-10A(5-12)-B(2-9)-C(4-11)
    6-3A(5-12)-B(3-10)-C(6-13)6-11A(5-12)-B(3-9)-C(4-11)
    6-4A(5-12)-B(3-10)-D(6-13)6-12A(5-12)-B(2-10)-C(4-11)
    6-5A(5-12)-B(3-10)-C(7-14)6-13A(5-13)-B(3-10)-C(4-11)
    6-6A(5-12)-B(3-6-10-13)6-14A(6-12)-B(3-10)-C(4-11)
    6-7A(5-12)-B(3-10)-C(2-9)6-15A(5-12)-B(2-6-9-13)
    6-8A(5-12)-B(3-10)-D(2-9)6-16A(6-13)-B(3-10)-C(4-11)
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    表  4  8支底枪布置方案

    Table  4.   Arrangements of 8 bottom tuyeres

    布置
    方案
    底枪编号布置
    方案
    底枪编号
    8-1A(6-12)-B(3-10)-C(4-6-11-13)8-15A(5-12)-B(2-10)-C(4-6-8-11)
    8-2A(6-12)-B(3-10)-C(4-7-11-13)8-16A(5-12)-B(2-10)-C(1-4-8-11)
    8-3A(6-12)-B(3-10)-C(4-6-11-14)8-17A(5-12)-B(3-6-10-13)-C(4-11)
    8-4A(6-12)-B(3-10-14)-C(4-6-11)8-18A(5-12)-B(3-6-10-13)-C(4-12)
    8-5A(6-12)-B(3-10)-C(2-4-9-11)8-19A(5-12)-B(3-6-10-13)-C(5-11)
    8-6A(6-12)-B(3-10)-C(1-4-9-11)8-20A(5-12)-B(3-6-10-13)-C(5-12)
    8-7A(6-12)-B(3-10)-C(2-4-8-11)8-21A(5-12)-B(1-3-6-8-10-13)
    8-8A(6-12)-B(3-8-10)-C(2-4-11)8-22A(5-12)-B(3-6-10-13)-C(2-9)
    8-9A(5-12)-B(2-10)-C(4-6-11-13)8-23A(5-12)-B(3-6-10-13)-C(1-9)
    8-10A(5-12)-B(2-10)-C(4-7-11-13)8-24A(5-12)-B(3-6-10-13)-C(2-8)
    8-11A(5-12)-B(2-10)-C(4-6-11-14)8-25A(5-12)-B(3-6-10-13)-C(1-8)
    8-12A(5-12)-B(2-10-13)-C(4-6-11)8-26A(1-5-8-12)-B(3-6-10-13)
    8-13A(5-12)-B(2-6-10)-C(4-11-13)8-27A(5-12)-B(3-6-10-13)-D(4-11)
    8-14A(5-12)-B(2-10)-C(4-6-9-11)8-28A(5-12)-B(3-6-10-13)-C(7-14)
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  • [1] Yan Guangting, Tang Ping, Zhang Shuyun. Influence of bottom blowing oxygen and bottom tuyeres configuration on mixing characteristics of converter bath[J]. Sichuan Metallurgy, 1990,(1):45−61. (颜广庭, 唐萍, 张淑筠. 底吹氧量及底枪配置对复吹转炉熔池混合特性的影响[J]. 四川冶金, 1990,(1):45−61.
    [2] Yang Wenyuan, Ding Yongliang, Wang Minglin, et al. Water modeling of interaction between jets from multi-nozzle lance and bath in large converter[J]. Iron and Steel, 2004,39(3):16−19. (杨文远, 丁永良, 王明林, 等. 大型转炉多孔喷头射流与熔池作用的水模研究[J]. 钢铁, 2004,39(3):16−19. doi: 10.3321/j.issn:0449-749X.2004.03.004
    [3] Ni Hongwei, Yu Shuren, Qiu Linghui, et al. Cold model study on 90 t top-bottom combined blown converter[J]. Steelmaking, 2002,18(3):39−43. (倪红卫, 喻淑仁, 邱玲慧, 等. 90 t复吹转炉水模实验研究[J]. 炼钢, 2002,18(3):39−43. doi: 10.3969/j.issn.1002-1043.2002.03.010
    [4] Abdul Quiyoom, Ravi Golani, Vikas Singh, et al. Effect of differential flow schemes on gas-liquid flow and liquid phase mixing in a basic oxygen furnace[J]. Chemical Engineering Science, 2017,170(10):777−789.
    [5] Ajmani, Chatterjee. Cold model studies of mixing and mass transfer in steelmaking vessels[J]. Ironmaking & Steelmaking, 2005,32(6):515−527.
    [6] Stišovic T, Koch K. Bottom blowing investigations on a cold model reactor to optimise mixing behaviour in metallurgical processes[J]. Steel Research, 2002,73(9):373−377. doi: 10.1002/srin.200200002
    [7] Lai Z Y, Xie Z, Zhong L C. Influence of bottom tuyere configuration on bath stirring in a top and bottom combined blown converter[J]. ISIJ International, 2008,48(6):793−798. doi: 10.2355/isijinternational.48.793
    [8] Zhong Lingcai, Zhou Xiaobin, Zhu Yingxiong, et al. Bath mixing behavior in a 100 t top-bottom-side blown converter[J]. Journal of Materials and Metallurgy, 2011,10(4):241−243. (钟良才, 周小宾, 朱英雄, 等. 100 t顶底侧吹转炉熔池混匀行为[J]. 材料与冶金学报, 2011,10(4):241−243. doi: 10.3969/j.issn.1671-6620.2011.04.002
    [9] 杨晨. 120 t顶底复吹转炉水力学模型优化研究[D]. 鞍山: 辽宁科技大学, 2016.

    Yang Chen. Optimization of hydraulic model for 120 t on top bottom conbined blown converter [D]. Anshang: University of Science and Technology Liaoning, 2016.
    [10] 陈敏. 210 t顶底复吹转炉水模型实验研究[D]. 武汉: 武汉科技大学, 2011.

    Chen Min. Cold model study 210 t top-bottom combined blown converter [D]. Wuhan: Wuhan University of Science and Technology, 2011.
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  • 收稿日期:  2022-05-09
  • 刊出日期:  2022-11-01

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