插入浸渍圆筒钢包底吹氩水模拟研究
随着国民经济各部门对纯净钢和优质钢的需求量日益增加,炉外精炼技术受到重视.钢包底吹氩搅拌技术,由于其设备简单,操作灵活,很好地均匀钢水成分、温度,改善脱氧脱硫反应及有效地去除钢中的夹杂物和有害气体,提高钢液精炼效果等优点在炉外精炼中被普遍应用.但是底吹气量过大会引起钢液喷溅、卷渣以及钢液裸露造成的二次氧化等问题,限制了通过提高底吹气量来提高精炼效果.本文采用国内某钢厂的150t钢包为原型,利用相似原理建立实际钢包底吹的物理模拟系统.通过进行插入浸渍圆筒钢包底吹氩的水力学模型实验,研究了钢包内插入的浸渍圆筒对钢包内流体流动特性、钢液卷渣行为、底吹临界卷渣气量和钢液的均混行为的影响.探讨通过钢包中插入浸渍圆筒抑制钢液卷渣以提高底吹临界卷渣气量来加强搅拌效率、缩短钢包精练时间的可行性.得出如下结论:(1)插入浸渍圆筒后钢包内流场发生变化,气液两相流向钢液面上升过程中,一部分流体进入圆筒,在圆筒内形成对称小循环流股,熔池内浸渍圆筒下方形成较大的循环流,以及筒外靠近包壁处形成一股向上运动的流股.随着浸渍圆筒直径和插入深度的增加,筒内的循环流加强,筒外的流股流动减弱.(2)增加钢包底吹氩气量,增大了钢渣界面流体速率,相应地增加了流体流动的惯性力,发生卷渣现象,吹气量越大,卷渣越剧烈.插入浸渍圆筒能有效抑制卷渣的发生,从而可以提高开始卷渣的临界气量.(3)底吹气量增大,均混时间缩短;当气量增大到一定程度时,均混时间减小的程度趋于缓慢.插入浸渍圆筒后,均混时间延长,气量较小时,均混时间增大幅度较大,随着吹气量的增加,增大幅度减缓.(4)增加浸渍圆筒直径和插入深度能提高临界卷渣气量,气体对熔池所做的功加大,从而均混时间缩短,插入深度越深对均混时间缩短不明显.(5)实验条件下,不插入浸渍圆筒时发生卷渣的临界底吹气量0.10m3·h-1时混匀时间为41s;插入浸渍圆筒时,浸渍圆筒直径为130mm、插入深度为90mm(h/H=0.20),临界底吹气量为0.54m3·h-1混匀时间最短为22s.插入浸渍圆筒,可增大底吹临界卷渣气量来缩短均混时间,提高搅拌效果,缩短精炼时间.混匀时间除与底吹气量有关外,还与浸渍圆筒直径及插入深度有关,经过数据拟合得到在最优化条件下搅拌功率密度与均混时间的关系式:t78.6exp(0.068).
- 作者：
- 祁庆花
- 学位授予单位：
- 辽宁科技大学
- 专业名称：
- 冶金工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2014年
- 导师姓名：
- 沈明钢
- 中图分类号：
- TF769
- 关键词：
- 钢包；浸渍圆筒；底吹氩；卷渣；均混时间
- Ladle； Immersed Cylinder； Bottom-blowing Argon； Slag Entrainment； Mixing Time