氣泡在冶金熔體中遷移行為的物理模擬研究.pdf

1、電弧爐冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵含有大量有毒物質(zhì)，這些粉塵無(wú)論在運(yùn)輸過(guò)程中還是堆積存放過(guò)程中都會(huì)造成環(huán)境污染。此外，在電弧爐冶煉車間產(chǎn)生粉塵的位置較多，患呼吸系統(tǒng)疾病人數(shù)占據(jù)鋼廠中發(fā)病率的比例最高。選用除塵器以及填埋方式處理電弧爐粉塵都無(wú)法避免或消除粉塵的產(chǎn)生。本文以CO產(chǎn)生的氣泡破裂導(dǎo)致粉塵產(chǎn)生的機(jī)理為理論基礎(chǔ)，從源頭減少粉塵產(chǎn)生量為目的，研究了氣泡在熔體中遷移行為以及其飛濺破裂的影響因素，提出控制電弧爐粉塵產(chǎn)生的措施，為電弧爐冶煉工藝中控

2、制粉塵產(chǎn)生提供理論指導(dǎo)。
　　采用HX-7高速攝像機(jī)（日本NAC公司）拍攝氣泡在靜水中運(yùn)動(dòng)軌跡，鋼渣界面運(yùn)動(dòng)行為以及在渣液面運(yùn)動(dòng)行為過(guò)程;定量探討氣泡在不同吹氣時(shí)間、氣量、收集裝置高度等工藝因素情況下，對(duì)液滴（即粉塵）產(chǎn)生量的影響以及氣泡形狀等物理性質(zhì)的變化情況。研究結(jié)果表明，氣泡在熔體的表面行為主要包括:氣泡在液面移動(dòng)、表面氣泡融合、膜狀液滴的產(chǎn)生和飛濺液滴的產(chǎn)生。氣泡大小隨著底吹孔徑的增大而增大，氣泡上升過(guò)程中，不斷的翻轉(zhuǎn)，并

3、且氣泡越大運(yùn)動(dòng)軌跡演變的越劇烈。氣泡移動(dòng)時(shí)間隨著溶液粘度指數(shù)增加而增長(zhǎng)，粘度越大，氣泡在液體表面到破裂時(shí)間越長(zhǎng)。液體粘度指數(shù)越低，氣泡在表面越不穩(wěn)定，容易破裂;隨著粘度指數(shù)的增加，表面氣泡易于融合;當(dāng)粘度指數(shù)進(jìn)一步增大，氣泡相互接觸，但并不融合為整體，直到破裂。適當(dāng)增大渣層粘度，可能會(huì)防止液滴飛濺，避免粉塵的產(chǎn)生。食用油粘度較小，氣泡在水-油界面基本直接通過(guò)，經(jīng)歷時(shí)間較短，并且?guī)鹨欢屋^長(zhǎng)的液體，其高度約為41.5mm。
　　氣泡

4、大小隨著底吹孔徑的增大而逐漸增大，其增加量逐漸變小。氣泡越小，其形狀越穩(wěn)定，基本呈現(xiàn)正圓形，氣泡越大，越容易發(fā)生變形。氣泡速度與半徑的平方根成正比例關(guān)系，隨著氣泡半徑的增大，氣泡平均速度略有增加。收集板大于12mm高度，吸收飛濺液滴含量隨著高度增加變化較小，可能是因?yàn)槠鋬H吸收破裂小顆粒膜狀液滴。底吹氣量的增加，容易導(dǎo)致粉塵的產(chǎn)生。渣粘度指數(shù)越大，越不利于粉塵的產(chǎn)生。并且，粘度指數(shù)越大，產(chǎn)生粉塵的量隨著渣厚度的增加而減小;粘度指數(shù)越小，產(chǎn)