鋼包鋼包底吹氬實(shí)驗(yàn)方案及對(duì)策

1、. -. . word.zl-鋼包鋼包底吹氬實(shí)驗(yàn)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(shí)間等因素有關(guān)。1.1吹氬量 攪拌氣體進(jìn)入熔池時(shí)，首先在噴嘴上形成氣泡。在氣流動(dòng)能的推動(dòng)下到液相中，分散成無(wú)數(shù)的小氣泡而上浮，同時(shí)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(gè)I臨界值的，如果吹氣量超過(guò)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(duì)鋼液的污染。另外當(dāng)吹氬量偏低時(shí)，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

2、。吹入氣量是與吹氣壓力、吹氣噴嘴構(gòu)造等因素有關(guān)，可由試驗(yàn)決定。在生產(chǎn)常根據(jù)不沖破鋼包渣層裸鼴鋼水為原那么來(lái)確定吹氣量和壓力。1.2氬氣壓力 氬氣的壓力大，攪動(dòng)力也大，氣泡上升速度快，但壓力過(guò)大時(shí)，氬氣流涉及圍越來(lái)越少，氬氣泡與鋼液的接觸面減小，而且如壓力過(guò)大時(shí)，氣體會(huì)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(duì)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(zhǎng)氬氣流上升的流程和時(shí)間。1.3吹氬時(shí)間 目前，普遍認(rèn)為吹

3、氬時(shí)問(wèn)不宣太長(zhǎng)，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(xiàn)率增加，但吹氬時(shí)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(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，以及要到達(dá)的精煉效果，從而確定適宜的吹氬時(shí)間。2實(shí)驗(yàn)原理 物理模擬的理論根底是相似原理。應(yīng)用相似原理建立模型和進(jìn)展實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須保證兩系統(tǒng)幾相似、物理相似。對(duì)于鋼包底吹氬系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，引起體系流動(dòng)的動(dòng)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，就能根本上保證它們的動(dòng)力相似，根據(jù)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(shí)驗(yàn)，用水模擬鋼液，空氣模

4、擬氬氣。3實(shí)驗(yàn)參數(shù)確實(shí)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 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(jī)玻璃制作，用空氣來(lái)代替氬氣。底部噴嘴用小的氣室來(lái)代替，空氣由空壓機(jī)通過(guò)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(shí)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 h液體密度/ kgm3.3噴吹流量的計(jì)算 試驗(yàn)中用水來(lái)代替鋼液，用空氣來(lái)

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(shí)為7.00103 kgm代入(2-3)可求得：Qm=模型中吹氣量為實(shí)際中的倍。4實(shí)驗(yàn)案設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)，然后氣泡從鋼液面逸出。隨著吹氣量增大，攪拌越強(qiáng)烈。氣泡在上浮過(guò)程中帶動(dòng)夾雜的上浮，攪拌越強(qiáng)上浮越充分，但當(dāng)吹氣量過(guò)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(diào)整臺(tái)理的工藝參數(shù)。底吹氬透氣元件的布置研究表蹲，對(duì)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?；?80。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(shuō)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(yīng)在0.4R至0.7R圍安裝。4.2實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo) 通過(guò)優(yōu)化吹氣量以及噴嘴的布置，到達(dá)提高鋼包攪拌能的成效。但試驗(yàn)中，直接測(cè)量攪拌能較為困難。依照參考文獻(xiàn)，取混勻時(shí)間與比攪拌功率的關(guān)系：因此，可用混勻時(shí)間來(lái)簡(jiǎn)潔判定鋼液的攪拌能力，混勻時(shí)間越短，對(duì)鋼液攪拌能力越強(qiáng)。4.3實(shí)驗(yàn)案 在鋼包底部沿直徑向

7、選擇了兩個(gè)不同位置安裝噴，噴到底部中心間距分別為1/2R、2/3R。實(shí)驗(yàn)中采用了五中種式進(jìn)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(cè)出混勻時(shí)間，挑選最正確的噴嘴布置式及氣量。表3 實(shí)驗(yàn)中吹氬量的選擇氣量編號(hào)123456Qm/hQm/h單雙注：Q-生產(chǎn)實(shí)際底吹氣體流量，Q一實(shí)驗(yàn)底吹氣體流量，Q=O.0139Q噴嘴布置案：(1)單噴嘴模式 采用一個(gè)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(jiǎn)稱1/2R和2/3R)均采取l6個(gè)氣量進(jìn)展噴吹,測(cè)出混勻時(shí)

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(jiǎn)稱等徑1/2R90、等徑2/3R90)均采取l6個(gè)氣量進(jìn)展噴吹，測(cè)出混勻時(shí)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(jiǎn)稱等徑1/2R180、等徑2/3R180)均采取l6個(gè)氣量進(jìn)展噴吹，測(cè)出混勻時(shí)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(gè)噴嘴中心離鋼包底部中心的距離分別為1/2R

9、和2/3R，(簡(jiǎn)稱不等徑90)均采取l6個(gè)氣量進(jìn)展噴吹，測(cè)出混勻時(shí)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(gè)噴嘴中心離鋼包底部中心的距離分別為1/2R和2/3R(簡(jiǎn)稱不等徑180)，均采取l6個(gè)氣量進(jìn)展噴吹，測(cè)出混勻時(shí)間。數(shù)據(jù)記錄表格如下：表4 單單噴嘴模式混勻時(shí)間/tQ(m/h1/2R2/3R表5 雙噴嘴模式混勻時(shí)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(shí)驗(yàn)裝置及相關(guān)設(shè)備1實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖2-6。圖2-6實(shí)驗(yàn)裝置示意圖(2)附屬儀器空壓機(jī)、氣體流量計(jì)、數(shù)碼攝像儀

10、、電導(dǎo)率儀、記錄儀等。6實(shí)驗(yàn)法6.1混勻時(shí)間的測(cè)定 測(cè)量混勻時(shí)間分布，通常采用“刺激一響應(yīng)技術(shù)。其法是：在鋼包中鋼液活潑處輸入一個(gè)刺激信號(hào)，信號(hào)一般使用示蹤劑來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后在鋼包滯留處測(cè)量該輸入信號(hào)的輸出，即所謂響應(yīng)，從響應(yīng)曲線可得到混勻時(shí)間。要求鋼包底吹氬精煉過(guò)程混勻時(shí)間越短越好。 實(shí)驗(yàn)中，將模型中注入水，到達(dá)要求的液面高度。翻開(kāi)風(fēng)機(jī)，將空氣抽入空壓機(jī)，到達(dá)一定壓強(qiáng)后，通過(guò)調(diào)整流量計(jì)來(lái)控制歐氣量。預(yù)先歐3分鐘后，待模型中流動(dòng)穩(wěn)定，將定量的NaCl溶液通過(guò)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(gè)噴嘴連線中心點(diǎn)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(cè)量模型中水的電導(dǎo)率變化。 混勻時(shí)間最終根據(jù)電導(dǎo)率的波動(dòng)不超過(guò)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(jì)算混勻時(shí)間。每組實(shí)驗(yàn)測(cè)量三次，取三次時(shí)間平均值，將記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)繪制成曲線，進(jìn)展數(shù)據(jù)分析比擬，找出最正確的供氣位置。 NaCl溶液圖27測(cè)量法7 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析對(duì)所測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)展繪制曲線，進(jìn)展比對(duì)分析，對(duì)單鋼包底吹氬與雙底吹氬進(jìn)展細(xì)致分析，探尋最優(yōu)的吹氬式，并且確定鋼包底部開(kāi)的