RH真空裝置內(nèi)頂槍噴粉過(guò)程的物理與數(shù)學(xué)模擬.pdf

1、RH真空精煉裝置的多功能化，使得許多高性能鋼生產(chǎn)成本大大降低，其功能的進(jìn)一步發(fā)展已經(jīng)成為鋼鐵冶金界的重要研究?jī)?nèi)容。作為其中一個(gè)重要的發(fā)展方向，RH真空精煉裝置內(nèi)噴粉工藝解決了鋼水深脫碳和深脫硫技術(shù)中存在的生產(chǎn)周期延長(zhǎng)，溫度損失大，鋼水容易增氮和增碳等問(wèn)題。 本論文利用物理模型研究了RH真空精煉裝置內(nèi)頂槍噴粉工藝過(guò)程，對(duì)頂槍在真空室內(nèi)中心位置、上升管位置上方和下降管位置上方噴粉進(jìn)行了研究，考察了上升管的驅(qū)動(dòng)氣量、頂槍氣量、項(xiàng)槍高度

2、和液面高度(真空度)等工藝因素對(duì)鋼液的混合特性和粉劑的穿透特性的影響規(guī)律，結(jié)果表明： (1)頂槍在真空室內(nèi)鋼液上方中心位置噴粉時(shí)，頂槍氣量增加，鋼液的均混時(shí)間隨之增大，并具有最大值。頂槍噴吹時(shí)形成的沖擊坑，影響鋼液的均混時(shí)間，影響的大小與沖擊坑的深度和形狀有關(guān)。驅(qū)動(dòng)氣量增大，達(dá)到一定值后，繼續(xù)增加驅(qū)動(dòng)氣量，均混時(shí)間不再減少。真空度越高，均混時(shí)間越少。噴入粉劑的穿透比隨頂槍高度的提高而逐漸減少，并在液面以下時(shí)減少較快。頂槍槍位越高

3、，驅(qū)動(dòng)氣量對(duì)噴入粉劑的穿透比影響越大。頂槍槍位低于液面時(shí)，驅(qū)動(dòng)氣量的增加對(duì)粉劑的穿透比影響較小。當(dāng)驅(qū)動(dòng)氣量較大時(shí)，槍位的高低對(duì)粉劑的穿透比幾乎沒(méi)有影響。頂槍氣量增加，噴入粉劑的穿透比隨之增大，并具有最大值。 (2)頂槍在上升管位置上方噴粉時(shí)，隨著液面高度的增加，頂槍氣量對(duì)鋼液均混時(shí)間的影響逐漸減小，當(dāng)液面高度增加到一定值后，頂槍氣量幾乎不影響鋼液的均混時(shí)間。驅(qū)動(dòng)氣量對(duì)鋼液的均混時(shí)間的影響與頂槍在中心位置噴吹時(shí)一致。存在一個(gè)最佳頂

4、槍氣量，該氣量下噴入粉劑的穿透比最大。 (3)頂槍在下降管位置上方噴粉時(shí)，驅(qū)動(dòng)氣量在達(dá)到較大值時(shí)，真空度對(duì)均混時(shí)間影響極小；隨著頂槍槍位的提升，鋼液的均混時(shí)間縮短。隨著頂槍高度的提高，頂槍槍位位于液面以下時(shí)粉劑的穿透比增加，高出液面以后穿透比逐漸減少；粉劑的穿透比隨驅(qū)動(dòng)氣量的增加而增加；隨著頂槍氣量的增加，噴入粉劑的穿透比隨之增加；下降管上方液面產(chǎn)生的漩渦增加了噴入粉劑的穿透比。 (4)頂槍在下降管位置上方噴粉時(shí)，鋼液的

5、混合特性和粉劑的穿透特性優(yōu)于頂槍在上升管和中心位置上方噴粉。本文根據(jù)動(dòng)量定理，建立RH精煉裝置內(nèi)頂槍噴粉時(shí)，進(jìn)入流動(dòng)鋼液內(nèi)的粉氣流行為的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)計(jì)算表明，粉氣液三相流軸向速度沿水平方向先減小后增加，弗勞德數(shù)越大，粉氣液三相軸向速度達(dá)到最小值的水平距離越遠(yuǎn)。粉氣液三相流軸向橫斷面直徑沿著水平方向逐漸增大，三相流軸向橫斷面直徑隨弗勞德數(shù)的增加而減小。 在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文提出RH真空室下降管位置上方噴粉新工藝的設(shè)想，為生產(chǎn)超低