150t提釩轉爐底吹元件布置物理模擬研究

加熱 設備 D OI ：1 0 ． 3 9 6 9 ~ ．i s s n ．1 0 0 2 - 1 6 3 9 ． 2 0 1 1 ． 0 5 ． 0 0 3 工業加熱 第 4 O卷2 0 1 1 年第 5期 1 5 0 t 提釩轉爐底吹元件布置物理模擬研究 陳永峰，李京社，田東方，丁小明 ( 北京科技大學冶金與生態工程學院，北京1 0 0 0 8 3 ) 摘要： 通過水力學模擬實驗，在 i ： 6的物理模型上，對承鋼 1 5 0 t 提釩轉爐的底吹元件布置進行優化，運用測電導率法測定了7 種 不同底吹元件布置方案轉爐熔池的混勻時間。實驗結果表明：方案 3 熔池混勻時間最短，為最佳底吹元件布置方案9‘在本試驗條件 下，槍位在 2 2 5 n m l ，頂吹氣體流量為 8 1 — 8 3 ． 3 m ／ h ． ，底吹氣體流量為 1 ． 8 m ／ h時，可獲得最短熔池混勻時間。 關鍵詞：提釩轉爐；底吹元件布置；水模型 中圖分類號：T F 0 6 3 ． 2 文獻標志碼： A 文章編號：1 0 0 2 - 1 6 3 9 ( 2 0 1 1 ) 0 5 — 0 0 0 8 — 0 3 S t u d y o n t h e Bo t t o m Tu y e r e Co n fi g u r a tio n o f a 1 5 0 t Va n a d i u m E x t r a c t i o n Co n v e r t e r Us i n g Co l d Mo d e l CHE N Yo n g - f e n g ，LI J i n g — s h e ，TI AN Do n g - f a n g ， DI NG Xi a o - mi n g ( S c h o o l o f Me t a l l u r g i c a l a n d E c o l o g i c a l E n g i n e e ri n g ， Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y B e ij i n g ，B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e e x p e rime n t h a v e b e e n c a r r i e d o u t i n a 1 ／ 6 s c a l e wa t e r mo d e l o f 1 5 0 t v a n a d i u m e x t r a c t i o n c o n v e rte ~ i n o r d e r t o o p t i mi z e t h e b o a o m t u y e r e c o n fi g u r a t i o n ．T h e mi x i n g t i me o f s e v e n d i f f e r e n t b o s o m t u y e r e c a s e s wa s o b t a i n e d v i a me a s u r i n g t h e c o n d u c t i v i t y ．T h e res u l t s s h o w t h a t the c a s e 3 wi t h the l o we s t mi x i n g t i me ，i s the b e s t b o tt o m t u y e re c o n fi g u r a t i o n ．Un d e r the c o n d i t i o n s o f t h i s e x p e r i me n t ，t h e g u n u n d e r the c o n d i tio no f g a sfl o w r a t ef o r 2 2 5 mm t o pl a n c e l e v e l ，top - b l o wna i r f l o w for8 1 - 8 3 ． 3 r n 3 m，b o t t o m b l o wi n ga i r fl o w for1 ． 8 m3 ， I l ，t h e s h o r t e s t mi x i n g t i m e c a n b e o b mi n e d ． Ke y wo r d s ：v a n a d i u m e x tr a c t i o n c o n v e r t e r ；b o a o m t u y e r e c o n fig u r a t i o n ；wa t e r mo d e l 轉爐提釩工藝是一種在含釩鐵水進入煉鋼轉爐之前， 先將鐵水中的釩氧化成釩渣并從鐵水中分離出來的鐵水 預處理工藝。從動力學角度分析，釩在鐵水中的氧化反 應主要取決于鋼中 [ v】和渣中 ( F e O)向反應界面擴散 的擴散傳質速度。在吹煉過程中，鐵水中的釩元素濃度 逐漸降低，其擴散速度減慢，提高釩元素的氧化速度， 僅依靠熔池中釩元素的 自然擴散顯然不行，因此，轉爐 熔池的動力學條件就成為改善熔池 中元素擴散的重要因 素。文中利用水力學模型，對承德鋼廠復吹提釩轉爐內 鋼水流動規律進行了物理模擬，研究了氧槍槍位、氧槍 流量 以及底吹元件布置方案等因素對熔池混勻時間的影 響，為進一步提高轉爐提釩效率和釩渣質量確定合理的 操作參數。 1 試驗方法及原理 1 ． 1 試驗原理 水模擬試驗的理論依據為相似原理，在建立物理模 型時，主要考慮原型與模型的幾何相似和動力相似。根 據實驗室條件和現場給定的各項參數值，確定幾何相似 比為 6： 1 。 收稿日期：2 0 1 1 · 0 5 · 2 2 基金項目：教育部博士點基金 ( 2 0 0 8 0 0 0 8 0 0 1 6 ) 作者簡介：陳永峰( 1 9 7 9 一) ， 男， 黑龍江省伊春市人， 博士研究生 主要從事鋼中夾雜物控制研究以及冶金過程物理模擬． 8 要保證模型與原型的動力相似，則需保證模型修正 的F r o u d e 準數 ( ) 與原型的修正 F r o u d e 準數 ( F r p )相 等 ¨ 。 即 F r m = F r p ( 1 ) g Lm P 且 l m --p g m：擘 g Lp p 且 lp --P g p ( 2 ) 、 ， 式中： t i m ，U p 分別為模型與原型氧槍噴頭氣流特征速度， m／ s ； p g rn ， 戶 g p 分別為模型與原型的氣體密度，k g ／ m ； P l m ， P l p 分別為模型與原型的液體密度，k g ／ m ：L ，L p 分別為 模型與原型的特征尺寸，m；g 為重力加速度，m ／ s 。 由式 ( 2 )可得 = (每 ) 1 f p lp -- P gp 1／ ㈣ 又 ( )3 6 0。 Q p = (號 兒 3 6 0 0 (5 ) 式中： 以 為噴