Influence of bottom regiment distributions on the mixing efficiency in a BOF converter

ABSTRACT

Within steelmaking processes, the required energy is consistently transferred from the bottom gas into the melt, which assures the mixing efficiency of the bath. In this paper, physical experiment and numerical simulation are established to investigate the influence of bottom nozzles with different arrangements and blowing gas intensities on the dynamic conditions of a 260-t converter. The results indicate that the shortest mixing time was achieved as the outer regiments maintained a pitch circle diameter ratio (PCD) of 0.6 at an angle of 15°. Under the gas flowrate of 960 Nm³·h⁻¹, the minimum mixing time was 40 s, and the minimum proportion of inactive zone was 0.022. Meanwhile, the synergy of bottom-blowing gas flows can help drive the rapid motion of molten steel. It is concluded that 0.5–0.6 PCD is the rational location for the outer regiments to enhance the synergistic effect of flow streams in a BOF converter.

Dans les processus de sidérurgie, l'énergie requise est constamment transférée du gaz de fond vers fondu, ce qui assure l’efficacité de mélange du bain. Dans la présente thèse, expérience physique et une simulation numérique sont établies en vue de chercher à connaître l'influence de buses de fond avec des dispositions et des intensités de gaz de soufflages différentes sur les conditions dynamiques d'un convertisseur de 260-t. Les résultats indiquent que la durée de mélange la plus courte a été accomplie lorsque les régiments extérieurs ont maintenu un rapport de diamètre de cercle primitif (PCD) de 0,6 à un angle de 15^o. Sous un débit de gaz de 960 Nm³·h⁻¹, la durée de mélange minimal était de 40 s, et la proportion minimale de zone inactive était de 0,022. Entre-temps, la synergie des débits de gaz de soufflage par le fond peut favoriser le mouvement rapide de l'acier fondu. La conclusion est que 0.5–0.6 PCD est la position rationnelle pour les régiments extérieurs pour améliorer l'effet de synergique de débits des flux dans un convertisseur BOF.

KEYWORDS:

• Converter
• mixing efficiency
• bottom regiment
• gas synergy
• numerical simulation
• physical experiment

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

This work was supported by National Natural Science Foundation of China [grant number NSFC52074151]; Department of Science & Technology of Liaoning Province [grant number 2022JH2/101300079].