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底吹钢包高效搅拌技术的水模型实验研究

曹茂雪  
【摘要】:炉外精炼技术是现行炼钢过程中的重要环节,它对提高最终钢产品的品质有着重要影响。因此,世界各个炼钢强国都在极力发展炉外精炼技术。底吹钢包精炼是炉外精炼技术的一种。因其良好的脱硫、脱碳、均匀钢液温度和夹杂物去除等优点越来越受到关注。本文利用水模型实验对底吹钢包从以下几个方面进行了研究:1.通过改变喷嘴数量、单喷嘴喷吹位置、双喷嘴喷吹角度、喷吹气体流量等参数对钢包的混匀时间进行了研究,并且分析了临界流量对混匀时间的影响。对单、双喷嘴喷吹的优劣进行了比较分析,以确定更为高效的喷吹参数,提高钢包效率。2.通过改变喷嘴数量、单喷嘴喷吹位置、双喷嘴喷吹角度、喷吹气体流量及渣层厚度等参数分析了渣层形态及渣眼面积的变化趋势,得到了渣眼面积与其他参数之间的无量纲关系式,以更为有效的控制渣层行为。通过水模型实验对混匀时间、渣眼面积等参数的分析研究,得到了以下结论:1.无论是单喷嘴还是双喷嘴,混匀时间均随着流量的增大而减小,但是过大的喷吹流量会导致对壁面的严重冲刷,不利于钢包寿命的延长。在单喷嘴喷吹位置实验中,喷吹位置在0.62R处时,混匀时间相对更短;双喷嘴实验中,夹角为180°时,混匀时间更短。2.通过对比单、双喷嘴水模型混匀时间的实验结果发现,在相同流量下,单喷嘴0.62R和双喷嘴180°工况下的混匀时间更优;当流量较大时,双喷嘴夹角180°喷吹时的效果更佳。3.通过单喷嘴实验对渣层的研究发现,喷吹位置越靠近壁面渣眼面积越大,对壁面的冲刷作用越强。相同位置及流量下,不同时刻渣眼面积也略有不同;渣厚越大时,渣眼面积越小。双喷嘴喷吹时,当夹角越大时,受到气柱相互影响的作用越小,渣眼面积越大:与单喷嘴相同,随着渣厚增大,渣眼面积越小。4.基于渣眼面积的实验结果,通过参数无量纲分析建立了如下无量纲渣眼面积关系式:


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