鋼包鋼包底吹氬實驗方案及對策

1、. -. . word.zl-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。1.1吹氬量 攪拌氣體進入熔池時，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，從而產生了強烈的攪拌作用。隨著吹氣量的增加，攪拌強度增大，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，造成鋼液外表覆蓋的渣卷入鋼液部。造成對鋼液的污染。另外當吹氬量偏低時，就限制了氬氣的精煉作用，從而使氨氣的脫氧、去氣和保護鋼水的作用都得不到充分發(fā)揮

2、。吹入氣量是與吹氣壓力、吹氣噴嘴構造等因素有關，可由試驗決定。在生產常根據不沖破鋼包渣層裸鼴鋼水為原那么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，一般以能克制鋼液的靜壓力，剛好能在透氣磚外表上形成氣泡為適宜。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，普遍認為吹

3、氬時問不宣太長，否那么鋼液溫度下降太多，且由于耐材受沖刷而使非金屬夾雜物出現率增加，但吹氬時間缺乏，氣體及非金屬夾雜物不能很好地去除，吹氬效果不明顯。所以必須根據現場實際生產情況，以及要到達的精煉效果，從而確定適宜的吹氬時間。2實驗原理 物理模擬的理論根底是相似原理。應用相似原理建立模型和進展實驗時，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數相等，就能根本上保證它們的動力相似，根據這一原那么，選用修正的Fr,就可以確定模型中吹氣量的圍。 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

4、擬氬氣。3實驗參數確實定3.1 鋼包底吹氬工藝參數鋼包主要工藝參數為：表1 鋼包主要參數表鋼包容量/T鋼包底部徑/mm 鋼包頂部徑/mm 鋼包高度/mm 鋼包鋼液面高度/mm 3.2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如下表表2原型與模型的主要物理參數參數鋼包實際參數水模模型參數高度/mm底部直徑/mm頂部直徑/mm鋼液面高度/mm氣體流量/ m h液體密度/ kgm3.3噴吹流量的計算 試驗中用水來代替鋼液，用空氣來

5、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 kgm空一空氣密度，常溫下為1.25kgm水一水的密度，常溫下為1.00l03 kgm鋼鋼液密度，1660時為7.00103 kgm代入(2-3)可求得：Qm=模型中吹氣量為實際中的倍。4實驗案設計4.1工藝參數的影響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，攪拌越強烈。氣泡在上浮過程中帶動夾雜的上浮，攪拌越強上浮越充分，但當吹氣量過大，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

6、調整臺理的工藝參數。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。或180。噴嘴距離中心半徑r與鋼包底面半徑R之比rR多為0.4-0.7不等。研究說明，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那么越重。透氣磚應在0.4R至0.7R圍安裝。4.2實驗評價指標 通過優(yōu)化吹氣量以及噴嘴的布置，到達提高鋼包攪拌能的成效。但試驗中，直接測量攪拌能較為困難。依照參考文獻，取混勻時間與比攪拌功率的關系：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。4.3實驗案 在鋼包底部沿直徑向

7、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展吹氣攪拌，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，挑選最正確的噴嘴布置式及氣量。表3 實驗中吹氬量的選擇氣量編號123456Qm/hQm/h單雙注：Q-生產實際底吹氣體流量，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l6個氣量進展噴吹,測出混勻時

8、間。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個氣量進展噴吹，測出混勻時間。等半徑雙噴嘴模式(夾角180) 采用雙噴嘴底吹氣攪拌，兩噴嘴在同一條直徑上。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l6個氣量進展噴吹，測出混勻時間。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

9、和2/3R，(簡稱不等徑90)均采取l6個氣量進展噴吹，測出混勻時間。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l6個氣量進展噴吹，測出混勻時間。數據記錄表格如下：表4 單單噴嘴模式混勻時間/tQ(m/h1/2R2/3R表5 雙噴嘴模式混勻時間/tQ(m/h等徑1/2R90等徑2/3R90等徑1/2R180等徑2/3R180不等徑90不等徑1805實驗裝置及相關設備1實驗裝置 實驗裝置示意圖如圖2-6。圖2-6實驗裝置示意圖(2)附屬儀器空壓機、氣體流量計、數碼攝像儀

10、、電導率儀、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“刺激一響應技術。其法是：在鋼包中鋼液活潑處輸入一個刺激信號，信號一般使用示蹤劑來實現，然后在鋼包滯留處測量該輸入信號的輸出，即所謂響應，從響應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，到達要求的液面高度。翻開風機，將空氣抽入空壓機，到達一定壓強后，通過調整流量計來控制歐氣量。預先歐3分鐘后，待模型中流動穩(wěn)定，將定量的NaCl溶液通過漏斗進入液面以下，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)，將電極插入噴嘴遠端的底部滯留區(qū)。用電導率儀測量模型中水的電導率變化。 混勻時間最終根據電導率的波動不超過穩(wěn)定值的5%確定。并用函數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，將記錄下來的數據繪制成曲線，進展數據分析比擬，找出最正確的供氣位置。 NaCl溶液圖27測量法7 實驗數據分析對所測量的數據進展繪制曲線，進展比對分析，對單鋼包底吹氬與雙底吹氬進展細致分析，探尋最優(yōu)的吹氬式，并且確定鋼包底部開的