钢包底吹氩对混匀影响的水模实验.pdf

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1、第37卷第3期辽宁科技大学学报、，0l_37NO．32014年6月’JournalofUniversityofScienceandTechnologyLiaoningJun．2014钢包底吹氩对混匀影响的水模实验魏春新，尹刚，艾新港(1鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司炼钢部，辽宁营口115000；2．辽宁科技大学材料与冶金学院，辽宁鞍山114051)摘要：钢包底吹氩工艺参数对精炼效率有重要影响，本文以1：4的比例建立150t钢包的物理模型．钢包内钢液混匀时间受到吹气位置及吹气量的影响，通过对底吹气位置、气量进行实验研究，结果表明，单孔底

2、吹的标态吹气量大于3．36L／min时混匀时间变化不明显；单孔吹气时底吹喷嘴距离钢包中心0．5r时混匀时间最短。双孔底吹合适的位置是距钢包中心0．7r。关键词：钢包；底吹氩；混匀时间；水模实验中图分类号：TF769文献标识码：A文章编号：1674．1048(2014)03．0252．05炉外精炼方法有很多种，其中一种有效的重要手段就是在钢包底部吹人氩气，具有快速均匀钢水的温度和成分的功能n‘。对钢包底吹氩工艺参数进行优化一直是冶金工作者研究的重点内容，一些冶金工作者针对不同吨位的钢包底吹氩位置优化进行冷态模拟研究口别；还有研究者针对钢包

3、底吹氩的工艺进行优化研究。本文依照相似原理[7]，对钢包底吹氩气精炼进行了水力学模拟，为了充分有效地发挥钢包底吹氩气精炼的效果，对不同底吹位置、流量等参数对钢包内钢液混匀时间的影响进行了大量研究，提出了有利于改善钢包底吹氩气精炼效率的工艺参数。1实验方法1．1实验原理1．1．1几何相似为保证实验模型与原模型的几何相似性，将原模型按照1／4的比例严格缩小，制成有机玻璃的实验模型，具体尺寸见表l。表l钢包实际尺寸与模型尺寸，millm．1Dimensionsofladleandmode1．mln1．1．2动力学相似当模型和原型的流动满足修正

4、准数相等时，认为满足动力学相似。由模型与原型修正n准数相等的条件可得：Q=0．01120，其中，Q是模型的底吹气体流量；Q为实际生产底吹氩气流量。1．2实验设备实验设备主要包括储气包、空压机、转子流量计、电导率仪等，具体实验装置参见图1。收稿日期：2013-09．20。基金项目：2011年度高等学校博士学科点专项科研基金(2On2l2O12o003)；辽宁省教育厅项目(L2012090)；辽宁省大学'l-~q新创业训练计划项目(201210146002)。作者简介：魏春新(1973一)，男，辽宁丹东人，高级工程师。第3期魏春新，等：钢包

5、底吹氩对混匀影响的水模实验图1水模型试验装置简图Fig．1Schematicdiagramofexperimentdeviceofwatermodel1．3混匀时间依据刺激一响应的实验原理，在模型内固定位置瞬时加人定量示踪剂，测量电导随时间的变化，当电导率变在定值c的士5％内时，所得时间z。定义成混匀时间。为了能够如实反映钢包的混匀时间，应确定合适的测量点，使示踪剂加入位置距测量点路径最长，确保测量的钢包混匀时间具有可比性。所以，实验按图1所示安放电导电极，保证在距离示踪剂加入点最远处进行测量。2不同因素对混匀的影响2．1单孔不同位置实

6、验通过调整吹气位置改变吹气孔与钢包模型底部中心的距离，测得不同底吹流量下不同位置的混匀时间。现场常采用的标态吹气量为lO0，200，300，400和500L／min，根据修正n准数相等确定实验中的对应标态吹气量分别为1．12，2．24，3．36，4．48和5．60L／min；吹气孔水平与钢包模型底部圆心距离分别为0．1r，0-3r，0．5r，o．7r和o．9rfr为钢包模型底部圆半径)。单孔吹气位置对混匀影响的实验结果如图2所示。从图2中可以看出，混匀时间随着底吹气孑L与圆心距离的变化而变化，当底吹气孔距钢包中心从0．1r增加到0．5r

7、时，混匀时间随底吹气孔到圆心的增加而减小；底吹孔从在O．5r变化到0．9r时，混匀时间随底吹气孔与圆心距离的增加而增加。混匀时间最短的位置是0．5r。6560∞专要篷50454O0．Ir0．3r0．5，0．7r0．9底吹气孔与钢包模型底部中心距离d图2单孔吹气位置对混匀的影响Fig．2Efectofsinglenozzlepositiononmixingtime当底吹孑L在O．1r和0．3r时，钢水在底吹气体的作用下在钢液面中上部形成围绕气泡柱向四周放射状地流动，下部形成“滞留区”，在这个位置吹气滞留区范围大，主要以扩散方式进行传质，导

8、致传质时间较长，不易混匀，因此当吹气位置在0．1r和0．3r时不利于缩短混匀时间。辽宁科技大学学报第37卷当吹气位置在0．5r时，模型内在气泡柱距包壁远的一侧形成巨大的环流区域，流动速度较小；在气泡柱距包壁