鋼包長水口對(duì)小氣泡形成及中間包內(nèi)鋼液流動(dòng)特性的影響.pdf

1、隨著對(duì)鋼材質(zhì)量要求的不斷提高，鋼液中非金屬夾雜物需要控制在極低水平。利用鋼包長水口內(nèi)湍急的鋼流將吹入的氬氣打碎成小氣泡，并使其彌散分布于中間包內(nèi)，是去除鋼液中微小夾雜物的一種很值得研究的方法。目前，冶金領(lǐng)域?qū)︿摪L水口內(nèi)小氣泡的形成機(jī)理尚不清晰，且通過水模實(shí)驗(yàn)得出的控制鋼包長水口內(nèi)小氣泡形成的最佳操作參數(shù)為很小吹氣量和小孔徑，這就導(dǎo)致了在中間包內(nèi)雖然能得到小氣泡，但形成的氣泡數(shù)量少，達(dá)不到較好的去除微小夾雜物的目的。因此，深入研究鋼包長

2、水口內(nèi)小氣泡的形成過程，對(duì)中間包小氣泡精煉技術(shù)的實(shí)現(xiàn)具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文通過借鑒化工領(lǐng)域?qū)ν牧饕后w中小氣泡形成機(jī)理的研究，并將其用于分析鋼包長水口內(nèi)小氣泡的形成機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新型鋼包長水口。通過物理模擬并輔以數(shù)值模擬的方法，采用對(duì)比的方式，比較了使用新型鋼包長水口和傳統(tǒng)直通型鋼包長水口對(duì)小氣泡的形成及中間包內(nèi)鋼液流動(dòng)特性的影響。
　　通過分析鋼包長水口內(nèi)小氣泡的形成機(jī)理發(fā)現(xiàn)：為了使長水口內(nèi)氬

3、氣泡破碎，在中間包內(nèi)形成彌散分布的小氣泡，應(yīng)該增大長水口內(nèi)氣泡破碎程度，減少氣泡合并。氣泡在長水口內(nèi)的破碎需要滿足兩個(gè)條件：一是具有超過氣泡破碎所需的湍動(dòng)能，二是具有一定的氣泡破碎過程所需的湍流液體中停留時(shí)間。傳統(tǒng)直通型鋼包長水口內(nèi)具有較高湍動(dòng)能，但是氣泡在其內(nèi)的停留時(shí)間很短（約0.02-0.04s），達(dá)不到將吹入的氬氣破碎為大量小氣泡的要求。因此，延長吹入的氬氣泡在長水口內(nèi)湍流區(qū)的停留時(shí)間，是破碎氬氣泡，在中間包內(nèi)得到大量小氣泡的關(guān)鍵

4、。為了避免破碎后的小氣泡重新合并為大氣泡，應(yīng)使中間包內(nèi)氣泡盡可能的分散。
　　不同鋼包長水口對(duì)小氣泡形成影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：使用新型鋼包長水口，吹氣量為1.5L/min時(shí)，氣泡在湍流區(qū)的停留時(shí)間為0.4s，達(dá)到了氣泡破碎的要求。此時(shí)，中間包內(nèi)氣泡尺寸小于0.3mm。該條件下，在中間包內(nèi)形成的小氣泡數(shù)量是前人使用傳統(tǒng)直通型長水口在中間包內(nèi)形成小氣泡數(shù)量的18倍，且氣泡尺寸更小。相同條件下，使用新型鋼包長水口后比使用直通型鋼包長水口，