鋼包鋼包底吹氬實驗設(shè)計方案

1、.鋼包鋼包底吹氬實驗案1 吹氬精煉的影響因素氬氣的精煉效果與吹氬量、吹氬壓力、吹氬時間等因素有關(guān)。1.1 吹氬量攪拌氣體進(jìn)入熔池時，首先在噴嘴上形成氣泡。在氣流動能的推動下到液相中，分散成無數(shù)的小氣泡而上浮，同時在高溫鋼水中氣體被加熱而膨脹，從而產(chǎn)生了強(qiáng)烈的攪拌作用。隨著吹氣量的增加，攪拌強(qiáng)度增大，而吹氣量的增加是有一個I 臨界值的，如果吹氣量超過某一臨界值，吹入的氣體從鋼包底部向上部形成所謂的貫穿流，容易引起鋼水發(fā)生噴濺，造成鋼液表面覆蓋的渣卷入鋼液部。造成對鋼液的污染。另外當(dāng)吹氬量偏低時，就限制了氬氣的精煉作用，從而使氨氣的脫氧、去氣和保護(hù)鋼水的作用都得不到充分發(fā)揮。吹入氣量是與吹氣壓力、

2、吹氣噴嘴結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，可由試驗決定。在生產(chǎn)常根據(jù)不沖破鋼包渣層裸鼴鋼水為原則來確定吹氣量和壓力。1.2 氬氣壓力氬氣的壓力大，攪動力也大，氣泡上升速度快，但壓力過大時，氬氣流涉及圍越來越少，氬氣泡與鋼液的接觸面減小，而且如壓力過大時， 氣體會迅速地沖出鋼液，要沖破鋼液上覆蓋的渣層，使鋼液受到大氣的氧化，對精煉效果反而不利。為此要求吹入的氬氣壓力不要太大，一般以能克服鋼液的靜壓力，剛好能在透氣磚表面上專業(yè)資料.形成氣泡為合適。如鋼液深，剛所需的氫氣壓力大，反之，所需氬氣壓力小。理想狀態(tài)是使氬氣流遍布全鋼包，增加接觸面積和延長氬氣流上升的流程和時間。1.3 吹氬時間目前，普遍認(rèn)為吹氬時問不宣太長

3、，否則鋼液溫度下降太多，且由于耐材受沖刷而使非金屬夾雜物出現(xiàn)率增加，但吹氬時間不足，氣體及非金屬夾雜物不能很好地去除，吹氬效果不明顯。 所以必須根據(jù)現(xiàn)場實際生產(chǎn)情況，以及要達(dá)到的精煉效果，從而確定合適的吹氬時間。2 實驗原理物理模擬的理論基礎(chǔ)是相似原理。應(yīng)用相似原理建立模型和進(jìn)行實驗時，必須保證兩系統(tǒng)幾相似、物理相似。對于鋼包底吹氬系統(tǒng)來說，引起體系流動的動力主要是氣泡浮力而不是湍流的粘性力，因此保證模型與原型的修正弗德準(zhǔn)數(shù)相等，就能基本上保證它們的動力相似， 根據(jù)這一原則， 選用修正的 Fr,就可以確定模型中吹氣量的圍。專業(yè)資料.鋼包底吹氬精煉的物理模擬采用水模型實驗，用水模擬鋼液，空氣模擬

4、氬氣。3 實驗參數(shù)的確定3.1 鋼包底吹氬工藝參數(shù)鋼包主要工藝參數(shù)為：表 1 鋼包主要參數(shù)表鋼包容量 /T鋼包底部徑 /mm鋼包頂部徑 /mm鋼包高度 /mm專業(yè)資料.鋼包鋼液面高度 /mm3.2 水模型的建立模型的幾尺寸，格按照 ()的模型與原形比例制作。鋼包采用有機(jī)玻璃制作，用空氣來代替氬氣。底部噴嘴用小的氣室來代替，空氣由空壓機(jī)通過橡膠管吹入氣室。氣體在氣室混合均勻后由噴嘴吹入。鋼包原型與水模型物理參數(shù)如下表表 2 原型與模型的主要物理參數(shù)參數(shù)鋼包實際參數(shù)水模模型參數(shù)高度 /mm底部直徑 /mm頂部直徑 /mm鋼液面高度 /mm氣體流量 /m 3 h液體密度 / kg m 33.3 噴吹

5、流量的計算專業(yè)資料.試驗中用水來代替鋼液，用空氣來代替氬氣。由(2-1) 、(2-2) 可得：式中：一模型與原型的比例 ()Ar 一氬氣密度，常溫下為1.55 kg m 3空一空氣密度，常溫下為1.25kg m 3水一水的密度，常溫下為1.00 ×l03 kg m 3鋼鋼液密度， 1660 時為 7.00 ×103 kg m 3代入 (2-3) 可求得： Qm=模型中吹氣量為實際中的倍。4 實驗案設(shè)計4.1 工藝參數(shù)的影響（ 1）噴吹氣體流量的影響鋼包的流動主要是由底部透氣元傳噴吹的氬氣，在鋼液中形成氬氣泡， 氣泡上浮而引起鋼液的攪動，然后氣泡從鋼液面逸出。隨著吹氣量增大，

6、攪拌越強(qiáng)烈。氣泡專業(yè)資料.在上浮過程中帶動夾雜的上浮，攪拌越強(qiáng)上浮越充分，但當(dāng)吹氣量過大，渣層可能以液滴形式被卷入鋼液而形成夾渣。所以必須優(yōu)化調(diào)整臺理的工藝參數(shù)。（ 2）底吹氬透氣元件的布置研究表蹲，對于100t以上大鋼包，多采用單噴嘴噴吹和兩噴嘴噴吹的模式。兩噴嘴噴吹，噴嘴夾角多為90 ?；?180 。噴嘴距離中心半徑r 與鋼包底面半徑R 之比 r R 多為 0.4-0.7不等。研究表明，噴嘴靠近包壁，攪拌效果較好，但太靠近鋼包壁，包村因沖刷所受的侵蝕則越重。透氣磚應(yīng)在0.4R 至 0.7R 圍安裝。4.2 實驗評價指標(biāo)通過優(yōu)化吹氣量以及噴嘴的布置，達(dá)到提高鋼包攪拌能的功效。但試驗中，直接測

7、量攪拌能較為困難。依照參考文獻(xiàn)，取混勻時間與比攪拌功率的關(guān)系：因此，可用混勻時間來簡潔判定鋼液的攪拌能力，混勻時間越短，對鋼液攪拌能力越強(qiáng)。4.3 實驗案在鋼包底部沿直徑向選擇了兩個不同位置安裝噴，噴到底部中心間距分別為1/2R 、 2/3R 。實驗中采用了五中種式進(jìn)行吹氣攪拌，分別為單噴吹、等半徑雙噴吹夾角為 90 °、等半徑雙噴吹夾角為 180 °、不等半徑雙噴吹夾角為 90 °和不等半徑專業(yè)資料.雙噴吹夾角為 180 °。改變送入氣量的大小， 測出混勻時間， 挑選最佳的噴嘴布置式及氣量。表 3 實驗中吹氬量的選擇氣量編號123456Q （ m 3/

8、h ）Q 單（ m 3雙/h ）注： Q - 生產(chǎn)實際底吹氣體流量，Q 一實驗底吹氣體流量，Q=O.0139Q噴嘴布置案：(1) 單噴嘴模式采用一個噴嘴底吹氣攪拌，噴嘴中心離鋼包底部中心的距離分別為1/2R 、 2/3R 。兩種不同的式 (簡稱 1/2R 和 2/3R) 均采取 l 6 個氣量進(jìn)行噴吹 ,測出混勻時間。(2) 等半徑雙噴嘴模式 (夾角 90 °)采用雙噴嘴底吹氣攪拌，兩噴嘴與包底中心連線互相垂直。噴嘴中心離鋼包底部中心的距離分別為1/2R 和 2/3R 。2 種不同的式 (簡稱等徑 1/2R90 °等、徑 2/3R90 °)均采取 l6 個氣量進(jìn)行

9、噴吹，測出混勻時間。(3) 等半徑雙噴嘴模式 (夾角 180 °)專業(yè)資料.采用雙噴嘴底吹氣攪拌， 兩噴嘴在同一條直徑上。 噴嘴中心離鋼包底部中心的距離分別為 1/2R 和 2/3R 。2 種不同的式 (簡稱等徑 1/2R180 °、等徑2/3R180 °)均采取 l 6 個氣量進(jìn)行噴吹，測出混勻時間。(4) 不等徑雙噴嘴模式 (夾角 90 °)采用雙噴嘴底吹氣攪拌，兩噴嘴與包底中心連線互相垂直。這一種式的兩個噴嘴中心離鋼包底部中心的距離分別為1/2R 和 2/3R ，(簡稱不等徑 90 °)均采取 l 6 個氣量進(jìn)行噴吹，測出混勻時間。(5)

10、 不等徑雙噴嘴模式 (夾角 180 °)采用雙噴嘴底吹氣攪拌，兩噴嘴在同一條直徑上。這一種式的兩個噴嘴中心離鋼包底部中心的距離分別為1/2R 和 2/3R( 簡稱不等徑 180 °)，均采取 l 6 個氣量進(jìn)行噴吹，測出混勻時間。數(shù)據(jù)記錄表格如下：表 4單單噴嘴模式混勻時間 /tQ( m 3/h ）1/2R2/3R專業(yè)資料.表 5 雙噴嘴模式混勻時間 /tQ( m 3/h ）等徑 1/2R90 °等徑 2/3R90 °等徑 1/2R180 °等徑 2/3R180 °不等徑 90 °不等徑 180 °5 實驗裝置及相

11、關(guān)設(shè)備（ 1）實驗裝置實驗裝置示意圖如圖 2-6 。專業(yè)資料.圖 2-6 實驗裝置示意圖(2) 附屬儀器空壓機(jī)、氣體流量計、數(shù)碼攝像儀、電導(dǎo)率儀、記錄儀等。6 實驗法6.1 混勻時間的測定測量混勻時間分布，通常采用“刺激一響應(yīng)”技術(shù)。其法是：在鋼包中鋼液活躍處輸入一個刺激信號，信號一般使用示蹤劑來實現(xiàn)，然后在鋼包滯留處測量該輸入信號的輸出，即所謂響應(yīng)，從響應(yīng)曲線可得到混勻時間。要求鋼包底吹氬精煉過程混勻時間越短越好。實驗中，將模型中注入水， 達(dá)到要求的液面高度。 打開風(fēng)機(jī)，將空氣抽入空壓機(jī)，達(dá)到一定壓強(qiáng)后，通過調(diào)整流量計來控制歐氣量。預(yù)先歐3 分鐘后，待模型中流動穩(wěn)定，將定量的 NaCl 溶液

12、通過漏斗進(jìn)入液面以下， 緩慢注入噴吹中心附近 (單噴吹 )或兩個噴嘴連線中心點正上(雙噴吹 )，將電極插入噴嘴遠(yuǎn)端的底部滯留區(qū)。用電導(dǎo)率儀測量模型中水的電導(dǎo)率變化?；靹驎r間最終根據(jù)電導(dǎo)率的波動不超過穩(wěn)定值的5% 確定。并用函數(shù)記錄儀記錄變化曲線，然后計算混勻時間。每組實驗測量三次，取三次時間平均值，將記錄下來的數(shù)據(jù)繪制成曲線，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析比較，找出最佳的供氣位置。專業(yè)資料.NaCl 溶液圖 27 測量法7 實驗數(shù)據(jù)分析對所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制曲線，進(jìn)行比對分析，對單鋼包底吹氬與雙底吹氬進(jìn)行細(xì)致分析，探尋最優(yōu)的吹氬式，并且確定鋼包底部開的合理位置。除此之外，分析供氣量對鋼包底吹氬鋼包流長，混勻時間，溫度場的影響，并得出結(jié)論。專業(yè)資料.參考文獻(xiàn)：1任三兵，義勝 .大型鋼包雙吹氬最佳位置的探討J.鋼鐵學(xué)院學(xué)報， 20