PDF《新一代钢包喷射冶金工艺技术》

2 关键共性技术内容 L-BPI 工艺首先要解决钢 水渗透和粉剂堵塞的问题.使 用狭缝以克服钢水的渗透是一 种较佳途径, 狭缝型供气元件 的防渗透能力、 气体可控能力 强的特点已得到实际验证.狭 缝型喷粉元件作为底喷粉新工 艺重要功能元件, 在二次精炼 底喷粉领域是属于一种新的尝 试.因此, 研究设计既能防钢 水渗漏又能防粉剂堵塞的底喷 粉元件结构进行底喷粉以实现 钢水脱硫、 乃至脱氧合金化处 理是首先要解决的关键问题;

其次, 粉气流对喷粉元件的狭 缝会产生摩擦和磨损, 喷粉元 件工艺的稳定性及其使用寿命 以适应钢包精炼炉次的要求是 需解决的第二个关键问题;

涉 及钢包底喷粉精炼效率与效果 的传输现象及反应工程学理论 探索与描述是需要解决的又一 个关键问题. 针对此新工艺所涉及的重 大理论与关键技术问题开展 深入研究, 以奠定此新精炼工 艺技术工业化的理论和应用基 础. 为此, 需要解决以下 L-BPI 工艺开发所面临的关键技术难 点. 2.1 提出底喷粉元件的设 计理论 揭示钢包底喷粉的钢液 渗漏和粉剂堵塞机理, 提出底 喷粉元件的设计理论, 这是 L-BPI 精炼新工艺能否实现的 前提条件, 也是此新工艺技术 研究开发的基础.要实现钢包 底喷粉, 既要保证输送过程粉 气流稳定和连续, 不发生脉动 现象, 喷粉元件不发生堵塞, 压力损失小, 粉剂的浓度和流 量在一定范围内可以调节和 控制, 气固混合物具有较大的 喷出速度, 使颗粒能进入金属 液中以提高其利用率, 又要保 证喷粉元件安全可靠, 不发生 漏钢的危险.为此, 需要从理 论上研究分析决定钢包底喷粉 元件中缝隙内钢液渗漏的极限 力以及影响钢液向缝隙内渗透 的影响因素, 揭示钢液渗漏速 度和渗漏深度随时间的变化规 律;

需要从理论上对粉气流在 喷粉元件内的运动规律作出描 述, 揭示粉粒速度、 气流速度与

2011 钢铁共性技术协同创新中心由北京科技大学与东北大学两所核心协同单位, 以及国内主要钢 铁行业科研院校、 企业等共同组建.目前, 该中心已正式通过国家认定.该中心由关键共性工艺与装备 研发平台和重大工程高端产品开发平台组成.其中, 关键共性工艺与装备研发平台由东北大学 RAL 为 主体, 协同东北大学材料与冶金学院、 北京科技大学、 中国钢研科技集团、 上海大学、 武汉科技大学、 宝钢、 鞍钢、 首钢、 武钢等单位组建而成.该平台的任务是研发冶、 铸、 轧等工序的新工艺、 新技术、 新装备, 实现 钢铁绿色制造 .针对工艺与装备研发平台的顶层设计内容, 本报特组织相关报道, 以飨读者.

2011 钢铁共性技术协同创新中心 工艺与装备研发平台顶层设计

(二) 图1新一代钢包喷射冶金工艺 (L-BPI) 示意图 上接 B04 版 出缝隙参数确定的理论依据, 并根据喷粉元件的透气量、 粉 剂输送速度、 粉气比最终确定 喷粉元件的缝隙参数.在此基 础上对喷粉元件缝隙的分布进 行研究, 以设计出穿透深度较 大、 射流能力强、 温度分布均 匀、 无热应力集中、 不因聚合而 产生大气泡和粉剂结团的缝隙 布局.利用粉体运动理论, 对 喷粉元件的结构进行研究, 以 达到缓冲粉体颗粒, 降低阻力 损失, 防止粉剂沉降回落阻塞 的目的.对底喷粉元件设计的 理论研究结果, 通过冷喷实验 和感应炉热态实验, 验证底喷 粉元件的设计理论, 检验根据 设计理论制作喷粉元件的安全 性、 可操作性和喷吹效果. 对于粉气流在钢包底喷粉 元件内运动行为规律的研究, 利用多相流理论, 通过受力分 析建立粉气流在喷粉元件中运 动的理论模型, 对粉气流在喷 粉元件内的运动规律作出描 述, 揭示粉粒速度、 气流速度与 气流密度、 颗粒尺寸、 气体黏度 等的定量关系, 揭示粉气流行 为与喷粉元件内缝隙尺寸之间 的内在关系.并利用实验检测 检验理论模型的准确性, 分析 底喷粉元件工作过程压力损失 和磨蚀情况, 完善修正喷粉元 件的结构. 对于钢包底喷粉元件磨损 与高温侵蚀机理的研究, 首先 在冷态条件下, 选择不同材质 的喷粉元件进行喷粉实验, 同 时变化喷吹参数和时间, 通过 对喷粉元件工作前后的重量、 缝隙尺寸的定量分析, 研究粉 气流行为对不同材质喷粉元件 磨损的影响规律;