钢包底吹氩的循环搅拌机理及透气砖的使用
发布日期： 2019-07-17 10:28:31 阅读量（552） 作者：刘梓明钢包底吹氩是一项简单而且经济有效的精炼技术，有效的搅拌较好地提高熔池中的反应动力学，可以很好地均匀钢液温度和成分，去除有害气体、夹杂物，净化钢水、改善钢水质量等加速钢液的传质和传热。了解钢包底吹底氩过程中钢包溶池的混合机理，能够为冶炼提供理论依据和实践指导，提高精炼效率、改善钢液纯净度。
通过对钢包底吹氩流场结构的大量研究，前辈们提出了许多不同的模型和结构。其中朱苗勇、肖泽强等人提出的全浮力模型是钢包流场模型中圾为典型的，被研究人员广泛接受。全浮力模型结构如图1所示。
图1全浮力模型
朱苗勇、肖泽强等人提出了全浮力模型来研宄钢包底吹过程中引起的气泡泵现象。该模型的提出更好地揭示了钢包底吹所引起的钢水搅动从而搅拌混匀目的的本质现象，使钢包底吹工艺的冶炼效果最化为钢水混匀时间、循环流最等指标。为了更好的描述钢包底吹过程中气泡上浮过程中的变化情况，研究人员将钢包底吹过程分为四种不同的情况，如2所示：
(1)当供气量较小时，只有少量的气泡间断地上浮，气泡周围的液体宏观上相对静止;
(2)当供气量逐渐增大时，透气砖区形成气泡数量增多，并不断上浮，此时气泡所受浮力较大，气流的原始动量可以忽略不计;
(3)当供气量较大时，透气砖上方气体呈喷射状并形成一段气柱，气泡裂解区上移，此时气体原始动能较大：
(4)当吹气量进一步增大时，透气砖上方气体的喷射现象增强，气柱穿透液面并引起喷鹏，气体原始动量远大于气体所受浮力。
图2 钢包底吹氩的不同情况
钢包底吹过程中要求供气量的大小控制在不引发喷溅现象的同时并要求钢包内足以产生大量气泡的范围内，以上四种情况中只有(2)符合上述。也就是说钢包底吹过程中透气砖出口处到该截面气-液所受的浮力等于气-液两相流区某一截面的气体动量通量，这就是全浮力模型。通过全浮力模型可以看出，钢包底吹氩过程中钢包内钢水的流动行为具有以下特点：
(1)钢包底吹过程中钢水流动的驱动力是气泡浮力，而非钢水的粘性力;
(2)在气泡上浮过程中，由于直径教大的气泡运动紊乱，这使得直径较小的气泡被向浸渍管边缘运动。气泡对其周围的钢液起着驱动作用;气泡上升过程中导致压降推动气-液两相区周围的钢液向气泡移动区域运动。
(3)气泡上浮至液面后由于压力差而被排出。由于气泡的排出，随气泡运动的钢水受到的驱动力迅速减小，在惯性力的作用下继续向上流动而造成钢水液面的隆起，形成直径一定的圆形隆起区域。液面隆起到一定高度后动能为零，在不断上涌的钢水和重力的作用下圆形隆起区域的钢水向四周流动，到达钢包壁时沿包壁向下流动。因此在钢包内形成了从气液两相区到钢水液面、钢水液面到钢包器壁、钢包器壁到钢包底部，钢包底部到气液两相区的循环流路线。
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