底吹钢包高效搅拌技术的水模型实验研究

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: Ae/hH=0.1101(lnQ2/gh5)2+1.8785(lnQ2/gh5)+8.501。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 特殊钢简介

1．2 炉外精炼技术的发展

1．2．1 国外炉外精炼技术的发展

1．2．2 国内炉外精炼技术的发展

1．3 底吹氩钢包简介

1．3．1 底吹氩钢包及其优点

1．3．2 底吹氩钢包透气砖

1．4 底吹氩钢包研究进展

1．4．1 实际流量与水模型实验流量的转换

1．4．2 钢包混匀时间研究

1．4．3 钢包渣层行为的研究

1．5 本文研究的内容和意义

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究意义

第2章 实验原理及系统

2．1 水模型实验简介

2．2 实验模型及原理

2．2．1 模型及相关参数的确定

2．2．2 相似原理

2．2．3 吹气流量的确定

2．3 实验系统

2．3．1 实验设备

2．3．2 实验用透气砖

2．3．3 电导率仪

2．3．4 单、双喷嘴喷吹位置的设定

2．4 混匀时间实验

2．4．1 电导率测量点的确定

2．4．2 电导率测量方法及后处理

2．5 渣层行为实验

2．5．1 渣层行为研究实验

2．5．2 渣眼面积获取方法

2．6 本章小结

第3章 混匀时间实验研究及分析

3．1 混匀时间简介

3．2 混匀时间的确定

3．2．1 电导率测定曲线

3．2．2 单喷嘴混匀时间的确定

3．2．3 双喷嘴混匀时间的确定

3．3 单、双喷嘴喷吹时临界流量的研究

3．3．1 临界流量的概念

3．3．2 单喷嘴临界流量研究

3．3．3 双喷嘴喷吹临界流量的研究

3．3．4 单、双喷嘴喷吹临界流量的比较

3．4 单喷嘴喷吹对混匀时间的影响

3．4．1 单喷嘴喷吹位置对混匀时间的影响

3．4．2 单喷嘴喷吹流量对混匀时间的影响

3．4．3 单喷嘴I陆界流量对混匀时间的影响

3．5 双喷嘴喷吹对混匀时间的影响

3．5．1 双喷嘴喷嘴夹角对混匀时间的影响

3．5．2 双喷嘴喷吹流量对混匀时间的影响

3．6 单、双喷嘴喷吹混匀时间对比

3．7 本章小结

第4章 渣层行为实验研究及分析

4．1 渣层行为的主要特征

4．2 单喷嘴喷吹对渣眼的影响

4．2．1 单喷嘴喷吹位置对渣眼的影响

4．2．2 单喷嘴喷吹流量对渣眼的影响

4．2．3 渣层厚度对渣眼的影响

4．3 双喷嘴喷吹对渣眼的影响

4．3．1 双喷嘴夹角对渣眼的影响

4．3．2 双喷嘴喷吹流量对渣眼的影响

4．3．3 渣层厚度对渣眼的影响

4．4 渣眼面积与其他参数的无量纲关系及结果比较

4．4．1 渣眼面积与流量及渣厚的无量纲关系

4．4．2 不同实验结果的对比研究

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢