《新型噴氣機械攪拌爐外鐵水原位脫硫的基礎研究》是依託東北大學，由劉燕擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型噴氣機械攪拌爐外鐵水原位脫硫的基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉燕
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
課題在綜合分析KR法和顆粒鎂噴吹法的基礎上，提出了噴氣機械攪拌鐵水爐外原位脫硫的新思路，即以MgO基（或白雲石基）脫硫劑取代金屬鎂，在鐵水中原位生成金屬鎂蒸汽，在惰性氣體的帶動下噴吹進入鐵水熔池，並採用新型噴氣機械攪拌裝置細化和分散鎂蒸汽氣泡，從而達到提高鎂脫硫效率和鎂利用率的目的。圍繞新的思路，在水模型實驗中，採用片光源、圖像處理和因次分析方法，研究攪拌槳槳型、攪拌模式、攪拌速度、噴氣方式、噴嘴浸入深度等因素對氣泡微細化和分散規律，建立氣泡尺寸與各種因素的準數方程，探索高溫噴氣攪拌氣泡微細化的方法；採用差熱分析技術、元素分析、高溫試驗等手段，研究氧化鎂基脫硫劑在高溫鐵水中原位反應產生鎂蒸汽的熱力學和動力學規律，以及新型脫硫劑原位脫硫的規律以及脫硫渣的組成、結構等；為新型噴氣機械攪拌原位脫硫新方法提供科學和實驗依據，利用我國豐富鎂資源，提高我國鋼材品質。
結題摘要
課題在綜合分析KR 法和顆粒鎂噴吹法的基礎上，提出了噴氣機械攪拌鐵水爐外原位脫硫的新思路，即以MgO 基（或白雲石基）脫硫劑取代金屬鎂，在鐵水中原位生成鎂蒸汽，在惰性氣體的帶動下噴吹進入鐵水熔池，並採用新型噴氣機械攪拌裝置細化和分散鎂蒸汽氣泡，從而達到提高鎂脫硫效率和鎂利用率的目的。圍繞新的思路，在水模型實驗中，採用圖像處理、吸收速率、數值模擬、功率測量及因次分析等方法，研究攪拌槳槳型、攪拌模式、攪拌速度、噴氣方式、噴嘴浸入深度等因素對氣泡微細化和分散規律，建立了氣泡尺寸與各種因素的準數方程，探索高溫噴氣攪拌氣泡微細化的方法；採用差熱分析技術、元素分析、高溫實驗等手段，研究氧化鎂基脫硫劑在高溫鐵水中原位反應產生鎂蒸汽的熱力學和動力學規律，以及新型脫硫劑原位脫硫的規律以及脫硫渣的組成、結構等；為新型噴氣機械攪拌原位脫硫新方法提供科學和實驗依據，同時套用商業CFD軟體就新型攪拌槳對氣泡的分散性的影響進行了數值模擬。數值模擬採用非穩態SM法結合歐拉多相模型和兩相湍流模型，研究了噴氣攪拌熔池內的氣液兩相流分布，液體速度，湍動能，功率等影響因素。並將結果與水模型實驗結果對比，模擬結果與實驗結果一致的基礎上，得到以下結論：新型攪拌槳可以取得更好的氣泡微細化效果，同時可以降低能耗；槳葉上加圓盤可以削弱槳葉上部的切向流，因此可以相應地增加氣泡的停留時間以及氣泡的分散範圍；隨著偏心度的增加，溶池內部氣體分布範圍也會相應增加，增大偏心度有利於溶池內部的氣泡微細化效果。物理模擬的結果表明：新型攪拌槳可以實現最最佳化的氣泡微細化效果同時達到最高的容積傳質係數及二氧化碳氣體利用率並且實現最低的功率消耗。5kg鐵水脫硫實驗表明，噴吹的實驗結果優於投料和噴粉，脫硫率隨著脫硫劑的用量的增加，配比中還原劑含量的增大以及初始硫含量的升高而增大，表面添加一定的CaO能有效的抑制回硫和提高脫硫率；在1t中頻感應爐內進行的鐵水爐外機械攪拌原位脫硫中試試驗結果表明：使用該技術可有效降低鐵水中的硫含量，噴吹+攪拌實驗效果優於直接投放和只噴吹實驗效果，在一定的預處理條件下，鐵水中的硫含量可降至100ppm以下（最低22ppm），最大脫硫率為94.5%，鎂蒸汽利用率可達80%以上，完全符合國家煉鋼技術規程對入爐鐵水硫含量的要求，部分結果達到了深脫硫的標準，優於目前鋼鐵企業鐵水脫硫預處理的技術水平。
