1、毕业设计（论文）GRADUATE DESIGN (THESIS)论文（设计）题目：某公司 60 吨转炉顶底复吹技术实验与研究学 生： 函 授 站：年级专业：钢铁冶金层 次：学 制： 4 年指导教师： 年 6 月 25 日毕业论文摘 要顶底复吹技术已经在国内转炉炼钢生产中广泛应用，某公司引进这一技术已有几年的时间，但是由于缺乏系统的研究分析，目前底吹效果并不是很理想，元件布置、流量设定缺乏一定的理论指导。本文主要介绍的是根据相似理论，通过物理模拟的研究方法，对某公司 60t 顶底复吹转炉的底吹元件布置进行了探讨，并拟定了几个实验的方案，通过实验数据的收集和分析，对不同方案的喷溅高度，冲击直径和冲
2、击深度，底吹流量与氧枪枪位的相互影响等进行了分析和探讨，最终确定最佳的底吹元件布置方案。关键词：冷轧、铝镇静钢、缺陷毕业论文目 录1、前 言 .12 、转炉底部供气元件支数和布置方式对溶池搅拌的国内外研究现状 .22.1 国外研究概述 .22.2 国内研究概述 .73、某公司顶底复吹实验研究 .103.1 底吹布置研究方案 .103.2 实验设备 .113.3 实验方案的设计 .133.3.1 底吹布置方案的确定 .133.3.2 顶枪枪位的设计方案 .143.3.3 顶吹气体流量方案确定 .143.3.4 底吹气体流量方案确定 .154、实验结果与讨论 .154.1 底吹布置对熔池搅拌的影响
3、 .164.2 采用 A5 方案时底吹气体流量和氧枪枪位及其流量混时间的影响 .294.3 冲击直径与冲击坑深度 .364.4 喷溅高度 .475、结论 .50参考文献 .54毕业论文- 1 -1、前 言顶底复吹转炉炼钢法是在顶吹和底吹氧气转炉炼钢法的基础上，在原有的顶吹转炉底部吹入辅助气体以改善熔池的搅拌，综合两者的优点而克服两者的缺点发展起来的炼钢方法。因此，顶底复合吹炼的核心技术之一就是:如何有效地调节与控制熔池的搅拌效果，满足不同吹炼阶段对冶金反应热力学和动力学条件的要求，以实现复合吹炼所具有的吹炼平稳、冶炼时间短、去磷效果好、终点钢水含氧量低、炉渣含氧化铁低和成本低等优点。要达到这些
4、目的，就必须研究顶底复吹熔池运动的规律和最佳化的顶、底吹参数及底部供气元件支数和布置方式。本文介绍的是通过物理模拟的研究方法，对某公司扩容的 60t 复吹转炉的底部供气元件支数及其布置位置进行优化研究，并在此基础上对其复吹转炉的冶炼工艺参数进行全面的优化，使其复吹转炉达到最佳的冶金效果，从而充分发挥复吹转炉在炼钢生产中的积极作用。在生产条件下，进行这方面的研究有很大的困难，根据相似理论，并考虑其主要作用力和准数，进行冷态物理模拟实验。本研究通过测定不同底部供气元件支数和布置方式的复吹转炉模型的熔池混合均匀时间、熔池冲击面积和冲击深度，并对测定结果进行分析，从而确定了某公司 60t 复吹转炉的最
5、佳工艺参数。本次研究在缩小的转炉模型中，用水模拟钢水、用压缩空气模拟氧气和底吹气体进行的。根据相似原理确定顶吹气体流量和底吹气体流量。通过加入示踪剂，根据示踪剂在水中的浓度随时间的变化，确定不同吹炼工艺条件下，熔池的混匀时间，并据此判断底部供气元件安排的优化位置。本次研究，主要考虑以下四个方面内容。 底吹元件的支数及布置方式； 顶吹气体的流量； 底吹气体的流量； 氧枪的枪位。毕业论文- 2 -2 、转炉底部供气元件支数和布置方式对溶池搅拌的国内外研究现状2.1 国外研究概述1980 年，中西等人1 通过冷态模拟实验，将底吹法和顶吹法的熔池混合均匀时间、钢渣之间的传质速度作了对比，发现底吹法的熔
6、池混匀时间最短，钢渣间的传递速度快。进而对底部供气元件的支数、配置、熔池深度和气体流量的影响进行了研究。试验指出溶池均混时间和底部供气元件支数的 1/3 次方成比例地增大，当熔池的深度比较浅时，由于有吹透现象，所以吹入气体所具有的能量便不能充分地向熔池传质。加藤嘉英等人 2 的专利认为，底部供气元件不能距顶吹喷枪一次反应区过远，如果顶吹氧气与底吹气体的作用区不相关联，则达不到强化搅拌的作用。他们提出，底部供气元件与炉底中心距的最大值应小于或等于顶吹产生的火点区(凹坑)最外缘与炉底中心线的水平距离 X 的 1.3 倍， X 可由下式确定：(1)2lg1h式中，h顶枪喷孔至钢液面的距离，即顶枪的高
7、度；1顶枪喷孔倾角；2顶枪氧气流股的扩张角。甲斐幹等人 3通过冷模拟实验，对底吹法中的与中心点 对称的 13毕业论文- 3 -种底部供气元件布置方式进行了研究，认为当底部供气元件的支数为 4 或 6 时，底部供气元件的布置稍有不同，则混匀时间便有很大变化。通过对 20 支底部供气元件的底吹法中底部供气元件布置( 沿耳轴两侧平行布置、在整个炉底上完全分散布置、集中于炉底中心布置) 、炉底形状、吹入气体流量等对混匀时间的影响进行了研究，认为这三种布置由于均是对称性的，其混匀时间差别不大。最后通过对 6 支底部供气元件的顶底复吹的研究指出，顶底复吹中底部供气元件布置对混匀时间的影响比底吹法时小，可以
8、认为顶底吹法的混匀时间基本上取决于底吹气体流量。关于底部供气元件对喷溅量的影响，认为底吹法中底部供气元件支数对喷溅量的影响并不十分显著，底部供气元件支数越少，喷溅量越多。S Ito 等人 4在 240t 复吹转炉上喷吹 N2、Ar，底气流量在0.010.10Nm3/min 范围内时，对图 1 的三种底部供气元件布置方式的冶金效果作了比较。图中 a 布置方式下两底部供气元件相距较远，在顶吹氧气流股冲击区之外；b 布置方式下两底部供气元件相距较近，在顶吹氧流冲击区之内；c 布置方式是 a、b 二者的结合。研究结果表明，c 型的底部供气元件布置在这三种布置中是最佳的。 a/b=0.46 c/.2()
9、()图 2.1 炉底底部供气元件布置毕业论文- 4 -日本学者 2从模拟试验中得出了炉底安装 2 支和 4 支底部供气元件对熔池混匀时间的影响。他们认为二者相差很小，两支底部供气元件的布置和混匀时间的关系如表 1 所示。从表 2.1 可以看出，如果底部供气元件向炉壁方向移动，则混匀时间缩短，在顶吹射流火点区边缘下的底部供气元件布置方案 3 混匀时间最短。表 2.1 两支底部供气元件的布置方案与混匀时间的关系底部供气元件布置方案 两支底部供气元件间距 混合均匀时间指数1 0.280D 0.882 0.450D 0.673 0.550D 0.584 0.850D 0.78注：LD 的混合均匀时间指
10、数为 1.0；D 炉底直径。03240159204 f a b cd e图 2.2 底部供气元件布置的模拟试验1983 年，Ludwing Fiege 等人 5对图 2.2 的底部供气元件分组布置进行了模拟实验研究。结果表明，总的气体流量分布在几个相互挨的很近的底部供气元件内的 c 和 f 布置方案对熔池的搅拌效果最好。他们认为，气流集中布置在炉底的几个部位，使钢液在熔池中加快循环运动，可强 化搅拌，比用大量分散底部供气元件气流和钢液流微弱的循环搅拌要好的多，后者不利于熔池的搅拌。但在 300t 转炉试验中发毕业论文- 5 -现，分组布置由于产生较大的涡流，炉底中心的耐火材料侵蚀严重。故他们使
11、用 8 支 8mm 的小管供气，布置在炉底的一个圆周上，这样获得了良好的操作结果。1986 年，S Paul 与 D N Ghosh6对图 2.3 的 6 种环形布置底部供气元件的 Q-BOP 转炉的混匀时间和传质过 程进行了水模研究，认为半环形的底部供气元件布置 c 无论是从传质 和搅拌过程来考虑都是最佳的。研究认为，当总的气体流量不变时，底部供气元件支数增加，熔池的混匀时间延长。这是由于，底部供气元件支数增加，熔池被分割成同样数目的小区，虽然在每个小区都有强烈的搅拌，但是小区之间的相互混合却不能充分的进行，这可由图 2.4 所示的循环模式看出。在相同的底部供气元件支数的前提下，底部供气元件
12、布置方案 a 的混匀时间比 e 长， d 比 f 短，这都是因为底部供气元件布置方案 d 和 e都可以看成是一个大的底部供气元件的缘故。 1/2D4 f a b cd e图 2.3 Q-BOP 转炉中的六种环形底部供气元件布置毕业论文- 6 -图 2.4 底部供气元件支数对混匀时间的影响示意图1988 年，D N Ghosh 与 R P Singh7, 8通过进一步对环形布置底部供气元件的 Q-BOP 转炉的模拟研究指出，底部供气元件的气体流量和布置对混匀时间并没有太大的影响，而底部供气元件支数对混匀时间却有非常显著的影响，并且当底部供气元件支数增加时，熔池混匀时间减少。1989 年，A Mo
13、ri 等人 9对 STB 技术进行了深入的研究。试验证明，采用 4 个底部供气元件呈一条直线布置效果最佳，底吹气体流量0.30Nm3/mint，渣中的（TFe）较低， 钢液中的锰增加。1995 年，Christian Roth 等人 10通过对图 2.5 所示的中心布置（1）、中心行布置（1、2、 3）、偏心行布置（ 4、5、6）、偏心三角形布置（5、6、7）底部供气元件 进行了模拟试验研究。研究认为，熔池混合程度最好的底部供气元件布置为偏心三角形布置，底部供气元件支数的增加，把熔池分割成了更多的小区，能够改善熔池的流动状况，从而更有利于熔池的搅拌。毕业论文- 7 -2136457.0cm.c
14、.图 2.5 底部供气元件布置俯视图2002 年，Tatjana Stiovic 与 Klaus Koch11通对单支底部供气元件中心布置、8 支底部供气元件不同半径上的环形布置、七支底部供气元件过中心成列布置、三支底部供气元件偏心成列布置及 25 支和 27支底部供气元件在炉底均匀网状布置的研究指出，随着底吹气体流速和底部供气元件布置偏心率(不超过某一限度) 的增加，熔池将会获得更好的搅拌效果。M J Fabritius 等人 12研究了不同的底部供气元件布置对复吹转炉熔池喷溅的影响。研究认为：在吹炼的初期和末期，转炉壁上的喷溅量随着底部供气元件支数的增加而增加（同时底吹气体流量也增加）；底部供气元件布置在转炉中心点使金属损失增加（特别是在低枪位时）。2.2 国内研究概述自国内学者在 70 年代末开始对复吹转炉技术进行研究之后，对于复吹转炉底部供气元件的支数和布置方式也进行了大量的研究。
