底吹精炼钢包的混匀特性和夹杂物去除行为模拟研究

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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。
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