研究熔池溅渣动力学过程及优化溅渣的工艺参数

机器人

　　通过水力学模型试验和理论分析，研究了熔池溅渣动力学过程，初步提出优化溅渣的工艺参数。　　 　1、水模型测定 　　(1)喷吹工艺对溅渣高度的影响　　 　　1)对不同的介质，不同高度条件下的溅渣量的分布基本相似，随着溅渣高度的升高，溅渣量逐渐降低。　　 　　2)当溅渣高度hs/D=1.0时，不同高度下的溅渣量的分布规律发生变化。当hs/D≤l.0时，溅渣量的比例高达总渣量的30%~60%，随着高度的增加，溅渣量将迅速降低。在hs/D≥1.0以后溅渣量随高度增加，溅渣量减少的速率降低。在这一高度的范围内，溅渣量约占溅渣总量的0~20%。由此推论，炉内溅渣存在两个反应区：当hs/D≤1.0时，溅渣以渣液面波动为主，溅渣量大，并随溅渣高度增加迅速降低。当hs/D>1.0时，溅渣主要通过反射的高速氮气射流夹带的渣液为主。溅渣量低，但随高度的增加，溅渣量衰减比较缓慢。　 　　3)枪位对溅渣高度有较为明显的影响。在同样气源压力下，采用较低的枪位易于造成渣液面的剧烈搅动，有利于转炉下部(hs/D≤1.0)溅渣；高枪位，易于炉渣的破碎、乳化，有利于转炉上部(hs/D>1.0)溅渣。　　 　　(2)炉渣物性的影响为了测定炉渣物性对溅渣效果的影响，水模中分别采用水、盐水和水玻璃模拟炉渣。溅渣介质的变化对转炉下部、以渣液面波动为溅渣机制的影响较大。随炉渣密度和粘度的升高，渣液面波动造成溅渣量迅速降低。说明对于密度、粘度较高的炉渣，将消耗更多的射流冲击能才能造成液面的剧烈波动。而对于转炉上部溅渣，溅渣介质的变化对溅渣量的影响不大，说明炉渣表面张力的变化对射流乳化和携带液体炉渣能力影响较小。由于熔池溅渣总量主要决定于下部溅渣(约占60%~70%)量，因而在不同压力和喷吹枪位下，盐水溅渣的总溅渣量明显高于水玻璃。　　 　　(3)喷吹压力与枪位的影响　　 　　炉内溅渣决定于两种不同的机制：液面波动溅渣与射流携带溅渣。高枪位利于渣滴的乳化与飞溅，适用于转炉的上部溅渣。低枪位利于熔池波动溅渣，适用于转炉下部溅渣。因此，对于不同的气源压力，有一最佳枪位使两种溅渣机制有机地协调配合，达到最佳的溅渣效果。　　 　2、理论分析　　 　　根据能量守恒定律可以确定氮气射流与渣池间的能量关系： 　　 　　E∑=Es+EI+Eб+ER (1) 　　 　　即喷吹射流的总能量等于射流对熔池作用的表面功Es与射流对熔池的冲击功EI、射流对熔池的搅拌能Eб以及携带渣滴的反射射流的能量ER的总和。　　 　　化简式(1)可求出炉内浅渣平均高度儿与各种工艺参数的关系式(1)。