底吹精炼钢包的混匀特性和夹杂物去除行为模拟研究

摘要

作为炉外精炼重要技术手段的钢包底吹氩技术，以其均匀钢水温度和成分效果明显，夹杂物去除率高，合金收得率高，精炼成本低等优点，而被广泛应用。混匀时间是用来反映精炼设备效率和效果的一个重要参数，其大小对精炼速度及精炼效果、均匀成分和温度、夹杂物的排除速度等方面都有很大的影响，而夹杂物对钢的强度、韧性等有很大的危害，降低钢液中夹杂物的含量是提高钢水洁净度的关键。
　　本文以某钢厂80t钢包为研究对象，在综合分析了钢包内混匀特性及吹氩去夹杂行为的研究方法的基础上，通过相似原理，建立了研究钢包内混匀时间和夹杂物去除率的水模型。选择模型中三个典型位置用电导率仪监测示踪剂浓度变化来测量混匀时间;选用混合油模拟钢包顶渣，选择一种固体小颗粒模拟钢液中夹杂物颗粒，采用RC-3000电阻法颗粒计数器测试从钢包中定点定量采集的钢液中夹杂物的浓度。研究底吹氩钢包的透气砖类型、气体流量、底吹位置对钢包内混匀特性和夹杂物去除的影响规律。研究结果表明:
　　(1)对于狭缝型透气砖，钢包采用双孔底吹的混匀时间比采用单孔的要短，而对于弥散型透气砖，在较小气量(50NL/min～250NL/min)下，单孔的混匀时间则比双孔的要短，而当气量大于300NL/min时，双孔的混匀时间比单孔喷吹的短。
　　(2)较小气量(50NL/min～250NL/min)时，钢包采用双孔喷吹，狭缝型透气砖的混匀时间比弥散型的要短;而气量大于300NL/min时，透气砖的类型对钢包内的混匀特性没有大的影响。
　　(3)不同吹氩量下夹杂物去除率随时间有着相同的变化规律，夹杂物去除率随时间先是急剧升高然后变化较缓慢。弥散型透气砖在较小气量(20NL/min～100NL/min)喷吹时，底吹位置对夹杂物去除行为影响不大;气量大于150NL/min时，双孔吹气的夹杂物去除效果明显要好于偏心单孔。
　　(4)采用双孔在较小气量下(20NL/min、50NL/min)吹氩时，狭缝砖的夹杂物去除率比弥散砖的略高;当气量大于100NL/min时，弥散砖的去夹杂效果较好。偏心单孔吹气去夹杂时，狭缝型和弥散透气砖的夹杂物去除率相差不大。改变熔池高度对夹杂物去除率没有大的影响，钢包顶渣对夹杂物的去除有较大作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 洁净钢及其发展

1．2 炉外精炼技术发展概况

1．2．1 我国炉外精炼技术的发展和现状

1．2．2 国外炉外精炼技术发展现状

1．2．3 炉外精炼发展趋势

1．3 吹氩钢包精炼工艺概述

1．4 钢包内气泡行为

1．5 钢包内的混匀特性及其研究现状

1．6 钢包内夹杂物及其研究现状

1．6．1 夹杂物的来源与分类

1．6．2 夹杂物对钢质量和性能的影响

1．6．3 降低夹杂物含量的措施

1．6．4 钢包内吹氩去夹杂物的研究现状

1．7 本课题研究目的与内容

第2章 底吹氩钢包模型的建立与研究方法

2．1 物理模拟实验概述

2．2 模拟的建立

2．2．1 几何相似

2．2．2 动力相似

2．3 混匀特性的研究方法

2．3．1 混匀时间的确定

2．3．2 实验装置

2．3．3 实验方法

2．4 夹杂物行为的研究方法

2．4．1 实验装置

2．4．2 实验方法

第3章 钢包内混匀特性的实验结果与分析

3．1 狭缝型砖混匀时间的实验结果

3．1．1 气量对混匀时间的影响

3．1．2 底吹位置对混匀时间的影响

3．2 弥散型砖混匀时间的实验结果

3．3 狭缝型砖与弥散型砖对钢包内混匀时间的影响

3．3．1 两种透气砖的单孔喷吹

3．3．2 两种透气砖的双孔喷吹

3．4 本章小结

第4章 钢包内夹杂物去除行为实验结果与分析

4．1 气量对夹杂物去除行为的影响

4．1．1 弥散型砖单孔吹气夹杂物去除

4．1．2 弥散型砖双孔吹气夹杂物去除

4．1．3 狭缝型砖双孔吹气夹杂物去除

4．1．4 狭缝型砖单孔吹气夹杂物去除

4．2 底吹位置对夹杂物去除行为的影响

4．3 透气砖类型对夹杂物去除行为的影响

4．3．1 双孔吹气时不同类型透气砖对夹杂物去除行为的影响

4．3．2 单孔吹气时不同类型透气砖对夹杂物去除行为的影响

4．4 渣层对夹杂物去除行为的影响

4．5 夹杂物去除过程粒径变化规律

4．6 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢

文中包含图、表、公式及文献