随着工业界对钢材质量的要求越来越严格,许多高性能钢种必须控制夹杂物≤10μm.为了使钢液中非金属央杂物去除到最低.从铁水预处理、炉外精炼、中间包处理直到结晶器过程,应把握每一步去除夹杂物的机会.尽管如此,目前的钢中央杂物水平仍不能满足要求,需要进一步寻求更有效、更彻底的去除途径.从工艺本身和生产实践来看,RH真空精炼处理是纯净钢生产行之有效的手段之一,因此开展RH真空精炼反应器内的除杂行为研究具有非常重要的意义.在RH真空精炼过程中,RH系统的循环流量是个重要的工艺参数,它能够最直接地体现RH的精炼效率.循环流量增大,可提高RH的处理能力,增强钢液组份的均匀性,并能提高脱碳的速度,因此增大循环流量一直是研究者追求的目标之一.为了增加RH系统的循环流量,加速夹杂物的去除,该研究在RH装置的水模型上升管中通过采用平直叶式叶轮和轴流式叶轮产生旋流施加旋流以提高RH装置的循环流量,进而提高精炼效率.该研究以相似原理为基础,按1:7的几何比例,设计了RH设备的水模型,水模型是采用透光性较好的有机玻璃制成的.通过水模型实验,比较有旋流和无旋流上升管中气液两相流体流动现象的差别.采用晶体管稳压电源来控制叶轮的输入功率,利用超声波流量计和示踪粒子法测量在不同喷气量和不同的叶轮输入功率下RH系统的循环流量,采用丝线法显示上升管内的流体的流动状况,利用摄像机记录气液两相流动状态.该文研究结果表明:RH系统循环流量随喷气量的增大而增大.与无旋流情况相比,施加旋流后循环流量随叶轮的输入功率的增加而增大.由于离心力作用,密度小于液体的气泡和央杂物同时积聚在管道中心区域,在那里它们相互碰撞、合并和吸附的机会大大增加,然后随不断膨胀的氮气泡移向表面渣层,因此能够提高除杂的效率,同时能避免气泡吸附在管壁上腐蚀上升管管壁,没有施加旋流时,气泡主要贴近上升管壁面上浮,因而来源管壁侧填充气泡空位的流体缺乏.当施加旋流时,气泡被推移至上升管的中心线附近,因而气泡流下的空位四周均为流体,能充分填充空位,有助于系统循环流量提高,并且能够防止夹杂物贴壁,腐蚀上升管,从而提高了RH真空精炼装置的寿命.