钢包钢包底吹氩实验设计方案

1、.钢包钢包底吹氩实验案1 吹氩精炼的影响因素氩气的精炼效果与吹氩量、吹氩压力、吹氩时间等因素有关。1.1 吹氩量搅拌气体进入熔池时，首先在喷嘴上形成气泡。在气流动能的推动下到液相中，分散成无数的小气泡而上浮，同时在高温钢水中气体被加热而膨胀，从而产生了强烈的搅拌作用。随着吹气量的增加，搅拌强度增大，而吹气量的增加是有一个I 临界值的，如果吹气量超过某一临界值，吹入的气体从钢包底部向上部形成所谓的贯穿流，容易引起钢水发生喷溅，造成钢液表面覆盖的渣卷入钢液部。造成对钢液的污染。另外当吹氩量偏低时，就限制了氩气的精炼作用，从而使氨气的脱氧、去气和保护钢水的作用都得不到充分发挥。吹入气量是与吹气压力、

2、吹气喷嘴结构等因素有关，可由试验决定。在生产常根据不冲破钢包渣层裸鼹钢水为原则来确定吹气量和压力。1.2 氩气压力氩气的压力大，搅动力也大，气泡上升速度快，但压力过大时，氩气流涉及围越来越少，氩气泡与钢液的接触面减小，而且如压力过大时， 气体会迅速地冲出钢液，要冲破钢液上覆盖的渣层，使钢液受到大气的氧化，对精炼效果反而不利。为此要求吹入的氩气压力不要太大，一般以能克服钢液的静压力，刚好能在透气砖表面上专业资料.形成气泡为合适。如钢液深，刚所需的氢气压力大，反之，所需氩气压力小。理想状态是使氩气流遍布全钢包，增加接触面积和延长氩气流上升的流程和时间。1.3 吹氩时间目前，普遍认为吹氩时问不宣太长

3、，否则钢液温度下降太多，且由于耐材受冲刷而使非金属夹杂物出现率增加，但吹氩时间不足，气体及非金属夹杂物不能很好地去除，吹氩效果不明显。 所以必须根据现场实际生产情况，以及要达到的精炼效果，从而确定合适的吹氩时间。2 实验原理物理模拟的理论基础是相似原理。应用相似原理建立模型和进行实验时，必须保证两系统几相似、物理相似。对于钢包底吹氩系统来说，引起体系流动的动力主要是气泡浮力而不是湍流的粘性力，因此保证模型与原型的修正弗德准数相等，就能基本上保证它们的动力相似， 根据这一原则， 选用修正的 Fr,就可以确定模型中吹气量的围。专业资料.钢包底吹氩精炼的物理模拟采用水模型实验，用水模拟钢液，空气模拟

4、氩气。3 实验参数的确定3.1 钢包底吹氩工艺参数钢包主要工艺参数为：表 1 钢包主要参数表钢包容量 /T钢包底部径 /mm钢包顶部径 /mm钢包高度 /mm专业资料.钢包钢液面高度 /mm3.2 水模型的建立模型的几尺寸，格按照 ()的模型与原形比例制作。钢包采用有机玻璃制作，用空气来代替氩气。底部喷嘴用小的气室来代替，空气由空压机通过橡胶管吹入气室。气体在气室混合均匀后由喷嘴吹入。钢包原型与水模型物理参数如下表表 2 原型与模型的主要物理参数参数钢包实际参数水模模型参数高度 /mm底部直径 /mm顶部直径 /mm钢液面高度 /mm气体流量 /m 3 h液体密度 / kg m 33.3 喷吹

5、流量的计算专业资料.试验中用水来代替钢液，用空气来代替氩气。由(2-1) 、(2-2) 可得：式中：一模型与原型的比例 ()Ar 一氩气密度，常温下为1.55 kg m 3空一空气密度，常温下为1.25kg m 3水一水的密度，常温下为1.00 ×l03 kg m 3钢钢液密度， 1660 时为 7.00 ×103 kg m 3代入 (2-3) 可求得： Qm=模型中吹气量为实际中的倍。4 实验案设计4.1 工艺参数的影响（ 1）喷吹气体流量的影响钢包的流动主要是由底部透气元传喷吹的氩气，在钢液中形成氩气泡， 气泡上浮而引起钢液的搅动，然后气泡从钢液面逸出。随着吹气量增大，

6、搅拌越强烈。气泡专业资料.在上浮过程中带动夹杂的上浮，搅拌越强上浮越充分，但当吹气量过大，渣层可能以液滴形式被卷入钢液而形成夹渣。所以必须优化调整台理的工艺参数。（ 2）底吹氩透气元件的布置研究表蹲，对于100t以上大钢包，多采用单喷嘴喷吹和两喷嘴喷吹的模式。两喷嘴喷吹，喷嘴夹角多为90 。或 180 。喷嘴距离中心半径r 与钢包底面半径R 之比 r R 多为 0.4-0.7不等。研究表明，喷嘴靠近包壁，搅拌效果较好，但太靠近钢包壁，包村因冲刷所受的侵蚀则越重。透气砖应在0.4R 至 0.7R 围安装。4.2 实验评价指标通过优化吹气量以及喷嘴的布置，达到提高钢包搅拌能的功效。但试验中，直接测

7、量搅拌能较为困难。依照参考文献，取混匀时间与比搅拌功率的关系：因此，可用混匀时间来简洁判定钢液的搅拌能力，混匀时间越短，对钢液搅拌能力越强。4.3 实验案在钢包底部沿直径向选择了两个不同位置安装喷，喷到底部中心间距分别为1/2R 、 2/3R 。实验中采用了五中种式进行吹气搅拌，分别为单喷吹、等半径双喷吹夹角为 90 °、等半径双喷吹夹角为 180 °、不等半径双喷吹夹角为 90 °和不等半径专业资料.双喷吹夹角为 180 °。改变送入气量的大小， 测出混匀时间， 挑选最佳的喷嘴布置式及气量。表 3 实验中吹氩量的选择气量编号123456Q （ m 3/

8、h ）Q 单（ m 3双/h ）注： Q - 生产实际底吹气体流量，Q 一实验底吹气体流量，Q=O.0139Q喷嘴布置案：(1) 单喷嘴模式采用一个喷嘴底吹气搅拌，喷嘴中心离钢包底部中心的距离分别为1/2R 、 2/3R 。两种不同的式 (简称 1/2R 和 2/3R) 均采取 l 6 个气量进行喷吹 ,测出混匀时间。(2) 等半径双喷嘴模式 (夹角 90 °)采用双喷嘴底吹气搅拌，两喷嘴与包底中心连线互相垂直。喷嘴中心离钢包底部中心的距离分别为1/2R 和 2/3R 。2 种不同的式 (简称等径 1/2R90 °等、径 2/3R90 °)均采取 l6 个气量进行

9、喷吹，测出混匀时间。(3) 等半径双喷嘴模式 (夹角 180 °)专业资料.采用双喷嘴底吹气搅拌， 两喷嘴在同一条直径上。 喷嘴中心离钢包底部中心的距离分别为 1/2R 和 2/3R 。2 种不同的式 (简称等径 1/2R180 °、等径2/3R180 °)均采取 l 6 个气量进行喷吹，测出混匀时间。(4) 不等径双喷嘴模式 (夹角 90 °)采用双喷嘴底吹气搅拌，两喷嘴与包底中心连线互相垂直。这一种式的两个喷嘴中心离钢包底部中心的距离分别为1/2R 和 2/3R ，(简称不等径 90 °)均采取 l 6 个气量进行喷吹，测出混匀时间。(5)

10、 不等径双喷嘴模式 (夹角 180 °)采用双喷嘴底吹气搅拌，两喷嘴在同一条直径上。这一种式的两个喷嘴中心离钢包底部中心的距离分别为1/2R 和 2/3R( 简称不等径 180 °)，均采取 l 6 个气量进行喷吹，测出混匀时间。数据记录表格如下：表 4单单喷嘴模式混匀时间 /tQ( m 3/h ）1/2R2/3R专业资料.表 5 双喷嘴模式混匀时间 /tQ( m 3/h ）等径 1/2R90 °等径 2/3R90 °等径 1/2R180 °等径 2/3R180 °不等径 90 °不等径 180 °5 实验装置及相

11、关设备（ 1）实验装置实验装置示意图如图 2-6 。专业资料.图 2-6 实验装置示意图(2) 附属仪器空压机、气体流量计、数码摄像仪、电导率仪、记录仪等。6 实验法6.1 混匀时间的测定测量混匀时间分布，通常采用“刺激一响应”技术。其法是：在钢包中钢液活跃处输入一个刺激信号，信号一般使用示踪剂来实现，然后在钢包滞留处测量该输入信号的输出，即所谓响应，从响应曲线可得到混匀时间。要求钢包底吹氩精炼过程混匀时间越短越好。实验中，将模型中注入水， 达到要求的液面高度。 打开风机，将空气抽入空压机，达到一定压强后，通过调整流量计来控制欧气量。预先欧3 分钟后，待模型中流动稳定，将定量的 NaCl 溶液

12、通过漏斗进入液面以下， 缓慢注入喷吹中心附近 (单喷吹 )或两个喷嘴连线中心点正上(双喷吹 )，将电极插入喷嘴远端的底部滞留区。用电导率仪测量模型中水的电导率变化。混匀时间最终根据电导率的波动不超过稳定值的5% 确定。并用函数记录仪记录变化曲线，然后计算混匀时间。每组实验测量三次，取三次时间平均值，将记录下来的数据绘制成曲线，进行数据分析比较，找出最佳的供气位置。专业资料.NaCl 溶液图 27 测量法7 实验数据分析对所测量的数据进行绘制曲线，进行比对分析，对单钢包底吹氩与双底吹氩进行细致分析，探寻最优的吹氩式，并且确定钢包底部开的合理位置。除此之外，分析供气量对钢包底吹氩钢包流长，混匀时间，温度场的影响，并得出结论。专业资料.参考文献：1任三兵，义胜 .大型钢包双吹氩最佳位置的探讨J.钢铁学院学报， 20