转炉底吹非均匀供气技术研究现状与展望
Research Status and Prospect of Non-Uniform Bottom Gas Supply Technology in Converters
DOI: 10.12677/ms.2026.164093, PDF,    科研立项经费支持
作者: 冯伟伟, 汪嘉芮, 韦梦晨, 刘泽水, 高新宇*:辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁 鞍山;隋昕宇:辽宁科技大学矿业工程学院,辽宁 鞍山
关键词: 转炉底吹非均匀供气熔池搅拌混匀时间数值模拟Converter Bottom Blowing Non-Uniform Gas Supply Bath Stirring Mixing Time Numerical Simulation
摘要: 转炉底吹非均匀供气技术通过差异化调控底吹元件的流量分配或采用非对称布置方式,在熔池内构建非对称循环流场,显著强化熔池水平搅拌效能,缩短混匀时间,降低死区占比,改善冶金反应动力学条件。本文系统梳理了该技术的研究现状,从作用机理、物理与数值模拟、供气元件与布置优化、工业应用效果及与新兴工艺融合等方面进行综述。研究表明,合理的非均匀供气方案可使混匀时间缩短19%~29%,死区占比降低26%以上,终点碳氧积稳定控制在0.0022以下,并有效缓解底吹元件与炉衬寿命失配问题。结合绿色化、智能化发展趋势,展望了非均匀供气技术与高废钢比冶炼、底吹喷粉、智能化控制等方向的融合前景,为转炉底吹工艺的升级优化提供理论参考。
Abstract: Non-uniform bottom gas supply technology in converters enhances bath stirring efficiency by differentially regulating gas flow distribution among bottom-blowing elements or adopting asymmetric arrangement, thereby constructing non-uniform flow fields within the molten pool. This approach significantly improves horizontal mixing, shortens mixing time, reduces dead zone proportion, and optimizes metallurgical reaction kinetics. This paper systematically reviews the research status of this technology from the perspectives of mechanism, physical and numerical simulation, optimization of gas supply elements and layout, industrial application effects, and integration with emerging processes. Studies indicate that a reasonable non-uniform gas supply scheme can reduce mixing time by 19%~29%, decrease dead zone proportion by over 26%, and stabilize the end-point carbon-oxygen product below 0.0022, while effectively alleviating the service life mismatch between bottom-blowing elements and furnace lining. In line with green and intelligent development trends, the integration of non-uniform gas supply technology with high scrap ratio melting, bottom powder injection, and intelligent control is discussed, providing theoretical support for the optimization of converter bottom-blowing processes.
文章引用:冯伟伟, 隋昕宇, 汪嘉芮, 韦梦晨, 刘泽水, 高新宇. 转炉底吹非均匀供气技术研究现状与展望[J]. 材料科学, 2026, 16(4): 264-270. https://doi.org/10.12677/ms.2026.164093

参考文献

[1] 李长海, 徐安军, 刘旋. 转炉炼钢几个关键技术的研究进展[J]. 炼钢, 2024, 40(1): 1-8+46.
[2] Yao, L., Zhu, R., Dong, K., Wei, G., Zhao, F. and Tang, Y. (2021) Influence of the Non-Uniform Bottom Blowing Gas Supply Mode on the Dynamic Conditions of Molten Pool during the Converter Steelmaking Process. Ironmaking & Steelmaking, 48, 180-190. [Google Scholar] [CrossRef
[3] Chen, S., Wang, Z., Chen, N., Li, J. and Liu, Q. (2024) Effect of Gas Distribution Mode on Bath Stirring and Mixing in a Bottom‐Blown Converter. Steel Research International, 95, Article 2300702. [Google Scholar] [CrossRef
[4] 曹余良, 张红军, 武豪, 等. 150t转炉底吹优化对熔池钢液搅拌行为的影响[J]. 钢铁研究学报, 2025, 37(4): 462-473.
[5] 孙秀月, 刘坤, 高新宇, 等. 转炉底吹“小集团”非均匀供气对熔池混匀的影响[J]. 云南冶金, 2023, 52(6): 76-84.
[6] 苑星五. 260吨复吹转炉底枪布置优化及熔池内流动行为研究[D]: [硕士学位论文]. 鞍山: 辽宁科技大学, 2022.
[7] 李中华, 杨晓江, 周泉林, 等. 复吹转炉底吹非均匀供气对熔池搅拌混匀的影响[J]. 钢铁研究学报, 2020, 32(9): 788-795.
[8] 罗康, 辛同泽, 魏代春, 等. 120t转炉顶底复吹过程多相流数值模拟研究[J]. 炼钢, 2024, 40(5): 29-37.
[9] 赵鸣, 徐涛, 王俊刚, 等. 包钢大型转炉环缝式复吹技术的研究与开发[J]. 钢铁, 2025, 60(2): 59-66.
[10] 姚柳洁, 杨建平, 高攀, 等. 210t转炉非均匀底吹供气模式的水模拟研究[J]. 工业加热, 2023, 52(7): 46-49+62.
[11] 唐武, 迟云广, 罗荣华, 等. 转炉底吹后搅对终点平衡及冶金效果的影响[J]. 中国冶金, 2025, 35(4): 40-49.
[12] 李安林, 梁新腾, 翁建军. 复吹转炉底吹供气制度的研究与应用[J]. 钢铁, 2010, 45(4): 26-30.
[13] 王鹏飞. 降本增效: 大型顶底复吹转炉工艺优化[J]. 金属世界, 2026(1): 31-36.
[14] 刘芳. 转炉底吹工艺在迁钢的应用及优化[J]. 重型机械, 2017(1): 24-28.
[15] 尚游. 转炉底吹工艺优化的研究与实践[J]. 冶金信息导刊, 2020, 57(5): 27-31.
[16] 汪宙, 陈爽, 马宗涛, 等. 非均衡底吹对铁碳熔池废钢熔化行为影响的模拟研究[J]. 材料导报, 2025, 39(14): 188-195.
[17] 王春阳. 转炉底吹O2-CO2-石灰粉工艺脱磷机理研究[D]: [博士学位论文]. 北京: 北京科技大学, 2025.
[18] 张利武. 转炉炼钢工程钢水氮含量控制工艺设计研究[J]. 山西冶金, 2025, 48(8): 169-171.
[19] 雷豪. 转炉炼钢工艺极限碳排放技术要点分析[J]. 安家, 2024(9): 268-270.
[20] 方文, 吴令, 游香米, 等. 转炉底吹MHP供气元件的选用研究[J]. 炼钢, 2018, 34(6): 7-10+29.
[21] 乔庭鹤. 复吹转炉底吹供气元件的优化研究[D]: [硕士学位论文]. 鞍山: 辽宁科技大学, 2015.
[22] 纪建华, 冯磊, 雷晶, 等. 炼钢转炉底吹寿命提升技术的研究及应用[J]. 山西冶金, 2025, 48(11): 171-174+178.
[23] 付海东, 崔弘, 杨小龙, 等. 150t转炉底吹系统动态控制工艺优化[J]. 包钢科技, 2024, 50(6): 39-43.