《底吹氧氣-石灰粉煉鋼過程噴嘴侵蝕行為特性研究》是依託北京科技大學，由董凱擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：底吹氧氣-石灰粉煉鋼過程噴嘴侵蝕行為特性研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：董凱
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
穩定冶煉節奏，提高鋼水質量，降低生產成本是國內外煉鋼技術發展的主要方向。本項目針對底吹氧氣-粉劑煉鋼技術的發展現狀，以底吹氧氣-石灰粉煉鋼過程噴嘴侵蝕行為特性為研究對象，通過機理模型建模、數值模擬、水模型等效模擬和熱態實驗等方法，解決在底吹氧氣-石灰粉煉鋼過程中，噴嘴侵蝕作用機理和影響因素、噴嘴侵蝕凹坑形貌特徵、以及降低噴嘴侵蝕速度冶煉參數設定等問題，並進行實測驗證。.在國內外冶金工作者研究基礎上，本項目將充分發揮申請人在轉爐、電弧爐煉鋼熔池流動特性和噴射冶金技術取得的成果優勢。課題組實驗條件基本具備，稍加完善就能滿足本項目的要求，保證了本項目順利進行。本項目研究方法屬於鋼鐵冶金研究領域的成熟技術，已經過多次實踐證明，基本沒有研究風險。.通過本項目研究，將完善對噴嘴侵蝕行為特性的認知，為底吹氧氣、粉劑煉鋼工藝的制定和完善，實現底吹氧氣-石灰粉煉鋼安全長壽提供理論基礎和數據支撐。
結題摘要
底吹氧氣-石灰粉轉爐可以大幅提高冶金反應效率，降低煉鋼的原輔料消耗，獲得低磷、低硫、低氧、低氮的純淨鋼水，本基金項目針對其爐底壽命短，噴嘴冷卻保護、損壞機理和侵蝕變化過程尚不清楚等問題，開展了底吹氧氣-石灰粉煉鋼過程噴嘴侵蝕行為特性研究。分別利用數值模擬和水力學模擬的方法，研究了底吹對轉爐爐襯沖刷侵蝕的影響，確認了底吹噴嘴附近的侵蝕由回擊模型和氣蝕模型共同作用，回擊模型的侵蝕速率遠大於氣蝕模型。研究了底吹反應性氣體的熔池攪拌特性規律，發現底吹O2或CO2所產生的攪拌功均與轉爐脫碳速度相關，在底吹氧氣中混入CO2有助於改善吹煉末期的熔池攪拌。開展高碳鎂碳磚在O2-CO2氣氛中的脫碳行為研究。發現O2-CO2氣氛中的CO2幾乎不參與對鎂碳磚中石墨的氧化，實驗樣品的脫碳層深度隨CO2混入比例的增加而呈線性關係下降。建立了底吹元件的流-固耦合傳熱數值模型，研究了O2-CO2混合比例以及底吹噴槍材質結構對底吹元件溫度場分布的影響規律，底吹噴槍材質的導熱係數對其溫度分布有重要影響。研究了不同金屬材質和塗層的抗沖蝕磨損性能，發現金屬材質都表現出典型塑性材料的沖蝕性能，沖蝕凹坑隨著材質硬度的增加而減小，而塗層材質的緻密性對其抗沖蝕磨損性能起決定性作用。延長底吹噴槍收縮段的長度，可以有效地抑制粉劑沖蝕磨損。利用120噸轉爐開展了底吹氧氣-石灰粉的工業試驗，發現底吹噴槍內管的端部侵蝕不均勻，端部呈圓鏟狀，噴槍內管的燒損速率為1.11~2.20 mm/爐，將底吹噴槍沿軸向剖開，噴槍的主體直管段壁厚均勻，無明顯磨損。本基金項目研究結果為底吹氧氣-石灰粉轉爐的安全長壽運行提供了基礎數據和改進新思路，為底噴粉煉鋼技術的工程化套用提供了實踐經驗和理論支撐。
