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钢包底吹氩和钙处理工艺是LF精炼操作过程的重要内容。无论是针对钢水脱硫还是央杂物去除都要基于钢包内钢水良好的混合和均匀化,因此,系统地研究钢包底吹氩和钙处理工艺参数对钢包内流体混合特征的影响,对指导生产操作和工艺优化具有实际意义。本课题以相似理论为基础,在实验室建立了某钢铁厂150t钢包炉的物理模型,系统研究了底吹氩和钙处理工艺参数对钢包内流体流动和混合特征的影响。取得的主要研究成果如下:
1.在本实验条件下,单孔偏心吹氩时,随底吹氩流量增大,钢包熔池均混时间明显减小。该钢厂150t钢包底吹氩临界气体流量为0.911m<3>·h<-1>,均混时间23s。与单孔吹氩相比,三孔吹氩方式下熔池均混时间增加。
2.在相同吹氩流量下,随模型钢包熔池深度增加,钢包内均混时间增加。在一定底吹气量范围内,模拟电极的存在会增加熔池均混时间,且随底吹气量的不断增大,影响程度也越大。
3.夹杂物模拟实验表明,随底吹流量的增加,液面波动剧烈,向下返流增强。央杂物上浮流动加快,均混时间缩短,但由于液面卷返,新的夹杂增加。
4.物理模拟实验研究表明,该钢厂150t钢包炉在不同精炼时期应施以不同的氩气流量。即在合金化和脱硫期,氩气流量控制在30.08m<3>·h<-1>左右;在精炼后期,为有效去除钢中央杂物,氩气流量应控制在小于18.06m<3>·h<-1>。
5.钙处理物理模拟研究表明,熔池均混时间随吹气量增加而减小,随示踪剂加入位置改变而显著变化:在一定示踪剂加入位置和恒定气量条件下,随示踪剂加入深度增加,钢包均混时间先减小后增大,当示踪剂加入深度为0.6H~0.7H时,钢包均混时间最短。
6.针对该厂150t钢包炉,本研究推荐的最佳钙处工艺参数为:最佳喂线位置在两透气砖对称中心线另一侧1/2R处,最佳底膨沲气流量为12m<3>·h<-1>,最佳喂线深度为866mm~2177mm。