《RH真空室流型轉變及低真空度下脫碳過程的物理模擬研究》是依託北京科技大學，由趙立華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：RH真空室流型轉變及低真空度下脫碳過程的物理模擬研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：趙立華
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
RH是生產高質量低碳純淨鋼的核心裝置。目前缺乏對RH真空室氣液兩相流動和降壓下物理模擬循環流動過程中脫碳反應變化的基礎理論研究。本課題組的前期工作對RH內鋼液的流動行為進行了初步研究，發現真空室內鋼液的流動行為和氣體行為決定著整個RH內鋼液的流動，非常有必要對真空室內的流體流動行為進行深入研究。本項目在實驗室物理模擬RH循環流動的基礎上，將模型真空室內壓力降低至20Kpa以下，更貼近實際生產條件，系統研究了真空室內氣液兩相流流型的轉變過程及其與液相傳質特性的對應關係、氣泡行為變化誘發流體行為變化的影響機制和反應過程中脫碳區域的臨界轉變條件。通過本項目研究成果可建立RH精煉中不同壓降制度與吹氣制度配合下的隨生產條件變化的真空室氣液兩相分布譜圖，將半黑箱的RH精煉過程可視化，為獲得快速連續脫碳的關鍵技術和開發節能環保汽車板奠定堅實的理論基礎。
結題摘要
RH作為生產高質量低碳純淨汽車板的核心設備被廣泛採用，但目前基礎理論研究水平與引進技術水平不均衡。亟需從真空室內氣液兩相流流型的轉變過程及其與液相傳質特性的對應關係、氣泡行為變化誘發流體行為變化的影響機制和反應過程中脫碳區域的臨界轉變條件進行研究，從而到達控制RH內高效脫碳的目的，對實現RH高效脫碳以及高品質汽車鋼生產具有重要意義。 本文以首鋼京唐300 t RH及其生產工藝為原型，通過採用實驗室水模擬研究流動行為、CO2-NaOH溶液模擬研究脫碳過程和高速攝像機研究兩相流流體行為，對以下三個方面的內容進行了詳細研究：真空室-上升管體系兩相流流型分布區域圖；降壓下真空室液相傳質性能的定量描述；降壓下真空室脫碳區域的臨界轉變條件研究。 研究結果表明：對300 t大型RH而言，當真空室液面高度為300-480 mm時，真空室內氣液兩相流處於過渡流型，流體在真空室內的停留時間達到最大值，噴濺較少，且脫碳反應區域發生在整個真空室內。分析認為實際RH生產過程中，最有利於RH快速脫碳的真空室鋼液狀態為：隨著脫碳時間的增加鋼液由沸騰流動形態快速轉變為過渡流動形態，且鋼液在到達極限真空前儘量處於過渡流動形態，並將真空室最大液面高度控制在過渡流動形態與波動流動形態的臨界點附近。 通過對氣泡行為和上升管氣液兩相流流體行為進行試驗研究可得：RH內氣泡隨著提升氣體量的增加，經歷從獨立到聚合直到破碎的過程，由大氣泡最終破碎成小氣泡以及氣泡聚集體。真空室液面高度決定真空室內氣液兩相流的存在形式，尤其影響真空室表面的流動狀態，提升氣體量會擴大氣泡的存在區域以及真空室表面的波動幅度，但是不改變真空表面氣液兩相流的形式。當提升氣體量達到3500L/min、真空室液面高度為60mm時，此時真空室表面波動狀態最好，真空室內活躍區域越大超過50%，有利於表面脫碳的氣量且此時RH內氣泡的表面積較大。RH脫碳後期應將提升氣體量控制在3500L/min 以上，縮短脫碳時間，提高精煉效率。
