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钢包钢包底吹氩实验方案1吹氩精炼的影响因素氩气的精炼效果与吹氩量、吹氩压力、吹氩时间等因素有关。
1.1吹氩量搅拌气体进入熔池时，首先在喷嘴上形成气泡。
在气流动能的推动下到液相中，分散成无数的小气泡而上浮，同时在高温钢水中气体被加热而膨胀，从而产生了强烈的搅拌作用。
随着吹气量的增加，搅拌强度增大，而吹气量的增加是有一个I临界值的，如果吹气量超过某一临界值，吹入的气体从钢包底部向上部形成所谓的贯穿流，容易引起钢水发生喷溅，造成钢液表面覆盖的渣卷入钢液内部。
造成对钢液的污染。
另外当吹氩量偏低时，就限制了氩气的精炼作用，从而使氨气的脱氧、去气和保护钢水的作用都得不到充分发挥。
吹入气量是与吹气压力、吹气喷嘴结构等因素有关，可由试验决定。
在生产中通常根据不冲破钢包渣层裸鼹钢水为原则来确定吹气量和压力。
1.2氩气压力氩气的压力大，搅动力也大，气泡上升速度快，但压力过大时，氩气流涉及范围越来越少，氩气泡与钢液的接触面减小，而且如压力过大时，气体会迅速地冲出钢液，要冲破钢液上覆盖的渣层，使钢液受到大气的氧化，对精炼效果反而不利。
为此要求吹入的氩气压力不要太大，一般以能克服钢液的静压力，刚好能在透气砖表面上形成气泡为合适。
如钢液深，刚所需的氢气压力大，反之，所需氩气压力小。
理想状态是使氩气流遍布全钢包，增加接触面积和延长氩气流上升的流程和时间。
1.3吹氩时间目前，普遍认为吹氩时问不宣太长，否则钢液温度下降太多，且由于耐材受冲刷而使非金属夹杂物出现率增加，但吹氩时间不足，气体及非金属夹杂物不能很好地去除，吹氩效果不明显。
所以必须根据现场实际生产情况，以及要达到的精炼效果，从而确定合适的吹氩时间。
2实验原理物理模拟的理论基础是相似原理。
应用相似原理建立模型和进行实验时，必须保证两系统几何相似、物理相似。
对于钢包底吹氩系统来说，引起体系内流动的动力主要是气泡浮力而不是湍流的粘性力，因此保证模型与原型的修正弗鲁德准数相等，就能基本上保证它们的动力相似，根据这一原则，选用修正的Fr’,就可以确定模型中吹气量的范围。
影响钢包底吹气孔口处底吹气泡上浮的因素摘要：运用气泡形成的两阶段模型，分析在一定气体流量下，静止钢液中通过孔口连续溢出气泡的形成过程。
通过MATLAB编程计算得到气泡的脱离直径。
对影响气泡脱离尺寸的气体流量、孔口直径和表面张力因素进行分析，并将气泡直径的理论计算值与数值模拟结果进行比较。
从理论计算结果以及与数值模拟对比得出：随着气体流量的逐渐增大，气泡的脱离直径总体变化趋势为由缓慢增大到迅速增大；在较小的气体流量下，气泡脱离直径受孔口直径和表面张力影响显著，随着流量的增加其影响越来越小；孔口边缘的润湿性对气泡脱离尺寸的大小起决定性作用。
关键词：气泡；二阶段模型；钢液；孔口直径；润湿性本文在气体流量恒定条件下，应用气泡形成的两阶段模型，通过力平衡方程和牛顿运动第二定律，分析静止钢液中底部孔口处气泡的形成过程。
利用MALAB编程计算得到气泡的脱离直径，对影响气泡直径大小的操作条件、物性参数条件和孔径进行分析，为气泡浮选去除夹杂物的理论研究提供参考。
1 静止钢液中气泡的形成假设在钢包底部中心位置有一个直径为d h的圆形水平孔口，孔口边缘被钢液完全润湿，在恒定流量下氩气通过孔口形成连续的气泡。
在气孔直径较小（<5~6mm）时，根据气体流量不同，气泡形成方式有三种状态：当气体流量很小，Re≤500时，形成离散的单个气泡，气泡仅受浮力和表面张力的作用，假设气泡为球形，有（1）（2）式中：d b为气泡直径，d h为孔口直径，σ为表面张力，μ为钢液的黏度，u0为孔口气速，ρl、ρg分别为液相、气相密度，Re为雷诺数，g为重力加速度。
由式（1）可以求出气泡的脱离直径。
当气体流量增大，500当气体流量增加至Re≥2100时，气体呈射流状喷吹到钢液中，随后分裂为尺寸各异的的气泡。
在钢包底吹氩过程中，其Re远远大于500。
因此，浮力、表面张力、粘性阻力和惯性力对气泡的形成都有作用。
两阶段模型表现为气泡的形成先后经历膨胀和脱离两个阶段。
底吹氩钢包精炼中钢渣界面行为物理模拟曹震;艾新港;李胜利;张少勇;王鑫【摘要】为了选择合适的钢包吹氩参数,以某厂100 t钢包为原型,建立模型与原型尺寸比为1:4的物理模型.通过水模实验对钢包临界卷渣吹氩量进行测量,得到单孔及双孔吹气时的临界卷渣气量是标态450L/min和400 L/min,双孔吹气更容易卷渣.讨论了渣层裸露面积的影响规律,单孔和双孔吹气底吹气量分别在大于标态500 L/min和400 L/min时,渣层表面裸露面积增加不明显.【期刊名称】《辽宁科技大学学报》【年(卷),期】2013(036)002【总页数】4页(P117-119,123)【关键词】底吹氩;卷渣;物理模拟【作者】曹震;艾新港;李胜利;张少勇;王鑫【作者单位】辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山 114051【正文语种】中文【中图分类】TF769.2钢包底吹氩气是当今被广泛采用的一种简单的炉外精炼方法［1－3］。
搅拌强度与去除夹杂物、均匀温度和钢液成分等都密不可分［4］。
在生产实践中喷吹操作不正常会导致钢液顶渣卷混，出现大颗粒夹杂物，污染钢质；同时，底吹氩造成钢液面暴露，易于造成钢液的二次氧化，恶化钢液质量［5－7］。
本文介绍依据相似原理在实验室进行的钢包吹氩的水模试验，研究卷渣及钢液面裸露的影响规律，为选择合适的钢包吹氩参数提供依据。
渣钢界面的流动状态主要受到液体表面张力的影响。
实验研究在满足几何相似和动力学中的Fr准数相等之外，还需要保证动力学中的We准数相等［1］以某厂100 t钢包为原型，制作相似比例为1∶4的有机玻璃模型，钢包模型的具体尺寸见表1。
主要设备还有转子流量计，空气压缩机，储气罐等。
实验用水模拟钢液，空气模拟氩气，油模拟渣。
70t钢包单吹氩流场数值模拟王宁峰;李晓红;贾红光【摘要】通过数值模拟分析70t钢包单孔底吹氩流场,与水模型试验对比发现试验的弱流区与模拟预测一致,根据模拟分析了不同流量下的流场变化.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2012(000)010【总页数】3页(P44-46)【关键词】数值模拟;钢包;流场【作者】王宁峰;李晓红;贾红光【作者单位】青海大学,西宁810016;青海大学,西宁810016;青海大学,西宁810016【正文语种】中文【中图分类】TB5321 引言钢包底吹氩精炼过程中，通过氩气的搅拌主要起到混匀作用同时使钢液氧中脱除，上浮的氩气泡不仅能够吸收钢液中的气体，还会粘附悬浮于钢液中非金属夹杂物上，把这些粘附的夹杂带至钢液表面被渣层吸收，从而影响到与此有关的炼钢反应。
所以需要研究钢包吹氩过程中钢液的流动行为，优化钢液流动状态。
2 基本条件及水模型试验原型为青海西宁特钢钢轧分厂的70t 钢包，钢包原型设有一个底吹透气砖，为偏心位置距离包底中心0.58R 处（如图1）。
实际工作时吹氩压力为0.3MPa，每次50min，钢液密度（1600℃以上）7.0×103kg/m3；钢液粘度在（5.2～6.7）×10-3Pa·s，实际吹气流量为35～60m3/h。
实验采用与原型几何比例为1∶4的有机玻璃制作的钢包，几何尺寸见表1。
采用示踪剂显示流场弱流区域，同时使用LGY 智能流速测定液面表面速度。
为保证水模型实验中的流动和实际钢液流动的动力学相似，原型和实验模型的修正弗罗德准数Fr′必须相等［1，2］，这样可以确定实验中底吹气体的流量。
图1 钢包底吹氩开孔示意图表1 原型与水模型的主要物理参数参数高度/mm底部直径/mm顶部直径/mm钢水装入深度/mm钢包实际参数2900 2340 2580 2200水模型实验1054.5 850.9 645 5503 数值模拟条件及边界条件钢包内的流场为湍流，数值模拟的湍流模型目前较普遍使用的是k-ε 双方程模型和雷诺应力模型，这两种模型都建立在半经验的基础上［3-5］。
钢包吹氩时钢液循环流动过程数学模型研究钢包吹氩是钢液净化的一种常用方法，本研究旨在建立钢包吹氩过程中钢液循环流动的数学模型。
钢包吹氩时，氩气从钢包底部喷出，对钢液进行搅拌和冷却。
钢液经过搅拌后，会形成旋涡和漩涡，对整个钢包中的钢液产生强烈的涡动。
该涡动会带动钢液整体产生循环流动，从而实现钢液的混匀和净化。
本研究通过对钢包吹氩过程中钢液循环流动的分析，建立了一种基于流体力学理论的数学模型。
该模型考虑了钢液的物理性质、流体力学基本方程、流量方程和动量方程等因素，能够较为准确地描述钢液的循环流动。
通过该数学模型的分析，我们发现钢液的循环流动受到很多因素的影响，如氩气喷射速度、钢液密度、钢液表面张力等。
同时，我们可以通过调节氩气喷射速度、改变钢包设计等手段，来优化钢液的循环流动效果，从而提高钢液的混匀度和净化效率。
综上所述，本研究的数学模型对于理解和优化钢包吹氩过程中钢液的循环流动起到了重要的作用，有望为钢铁制造工业的发展提供一定的参考价值。
辽宁科技大学学士学位论文论文题目钢包底吹氩工艺水模研究院(部)名称：材料与冶金学院学生姓名：王学渊专业：冶金工程学号： 120113202014指导教师姓名：刘海啸论文提交时间：论文答辩时间：学位授予时间：摘要通过对钢包底吹氩的水模实验，对钢包双孔底吹精炼过程中钢包内钢液的流场及混合特性进行了研究。
以钢包原型为基础，设计加工了几何相似比为1:4的水模型实验系统。
采用电导法测定钢包内钢液的混匀时间，考察了钢包吹气孔位置，供气量等主要参数对钢包内钢液的流动和传质的影响。
通过水模实验，讨论分析了钢包精炼过程中不同位置和不同供气量单孔喷吹及双孔喷吹的不同组合对钢包内钢液的混匀效果及影响，并对不同组合的喷吹影响效果进行了对比分析，以此探究影响双孔底吹氩钢包内钢液流动行为的因素，寻求合理的钢包底吹氩的工艺参数。
实验结果分析表明：（1）单喷嘴底吹与双喷嘴底吹相比，双喷嘴底吹时，钢包内液体的搅拌混匀效果效果更好，所以本实验水模型对应的原型钢包适合采用双喷嘴底吹（2）单喷嘴底吹的最佳位置是距包底中心0.6R处，双喷嘴底吹的最佳位置为距包底中心0.6R，夹角135°。
（3）对于单喷嘴和双喷嘴底吹时，都从在一临界供气量。
钢包底吹超过此临界供气量，混匀时间变化不大，但会造成卷渣等一些问题。
关键词：钢包吹氩；水模型；混匀时间；双孔底吹AbstractThrough water model experiment of argon blowing in ladle bottom, of ladle double bottom blowing refining process of molten steel in ladle and tundish flow field and mixing properties were studied. Based on the ladle prototype, the water model experiment system of the geometric similarity ratio of 1:4 is designed and processed.The effect of the main parameters such as the gas flow and the mass transfer of the steel in the ladle was investigated by using the conductance method.. Through water model experiment, discuss and analysis the ladle refining process in different position and different supply quantity of single hole blowing and double hole injection of different combinations inside the ladle liquid steel mixed mixing effect and influence, and combination of different spray blowing effect are analyzed and compared, in order to study the effect of the double bottom blowing argon ladle liquid steel flow behavior factors, to seek a reasonable ladle bottom blowing argon process parameters.Experimental results show that:(1) single nozzle bottom blowing and the bottom of the double nozzle blowing compared to bottom blowing double nozzle and ladle liquid mixing uniformity effect better, so corresponding to the water model prototype ladle for the double nozzle blowing.(2) single nozzle blowing the best position is center 0.6R from the bottom of the bag and double nozzle blowing the best position is from the bottom of the package center 0.6R, the angle of 135.(3) for a single nozzle and a double nozzle bottom blowing, both from a critical gas supply. The bottom blowing of ladle is more than this critical gas supply, but the mixing time is not big, but it can cause some problems such as slag.Keywords: Argon blowing; Water model; Mixing time; Double bottom blowing目录第一章绪论 (1)1.1本课题研究意义 (1)1.2 本课题研究方向、内容和方法 (1)第二章文献综述 (3)2.1炉外精炼技术的发展现状 (3)2.1.1 炉外精炼的方式 (5)2.1.2钢包底吹的主要炉外精炼工艺 (7)2.2钢包吹氩 (10)2.2.1钢包吹氩工艺概述 (11)2.2.2钢包底吹氩的工作原理 (11)2.3吹氩精炼的影响因素 (12)2.3.1吹氩量 (12)2.3.2 氩气压力 (12)2.3.3吹氩时间 (13)2.4 钢包底吹氩钢液流动行为的研究意义和方法 (13)2.4.1钢包内钢液流动行为的物理模拟 (13)2.5改善钢包内钢液流动状况的研究 (14)2.6课题背景及本文的主要工作 (15)第三章钢包底吹氩喷嘴的合理布置方式的水模研究 (16)3.1实验原理 (16)3.1.1几何相似 (16)3.1.2动力学相似 (16)3.2 实验参数确定 (17)3.2.1水模型的建立 (17)3.2.2喷吹气体流量计算 (17)3.3 实验方案设计 (18)3.3.1工艺参数的影响 (18)3.3.2实验方案 (19)3.3.3实验装置及相关设备 (21)3.3.5实验方法 (22)第四章实验结果分析 (24)4.1供气量、吹气位置对单嘴底吹钢液混匀时间的影响 (24)4.2 双喷嘴底吹供气量、吹气位置对混匀时间的影响 (26)4.3 单喷嘴底吹与双喷嘴底吹的对比 (29)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (34)第一章绪论1.1 本课题研究意义目前，科技的不断进步和发展引起社会对优质钢的需求量的不断增加，面对用户对钢高度纯净、品种多样的需求，传统的钢铁冶炼技术已不能满足，所以必须探寻更好更便利的冶炼优质纯净钢的技术方法。
钢包底吹氩模拟研究进展材冶2010.2班 102080602119顾宪宇钢包底吹氩模拟研究进展顾宪宇（辽宁科技大学，研究生院，材冶2010.2班，102080602119）摘要本文介绍了，钢包底吹氩的原理、钢包底吹氩存在的问题及影响因素以及提高低吹成功率的改进措施。
并且简略介绍了两种水模方法：⑴.钢包底吹氩水模实验研究，其结论为：示踪剂偏向中心位置加入，混匀时间较短；对于同样的底部送气量，两块透气砖对称分布在同一直径上时，混匀时间较短；混匀时间随气体流量的增大而减少；⑵.钢包底吹氩性能优化水模型实验。
关键词钢包底吹氩水模混匀时间Progress of Simulation Studies of Argon Blowing from Bottom of LadleGu Xianyu(University of Science and Technology LiaoNing,Graduate school, Materials and metallurgy2010.2,102080602119 )Abstract This paper introduces the principle of Argon Blowing from Bottom of Ladle,the existing questions of Argon Blowing from Bottom of Ladle and factors of influences.It also contains the improved measures to increase the success rates.And it introduces two kinds of water mould briefly: ⑴.The research of the experimental water mould,the conclusion is that tracer is turned to the center position.The time of blending is much shorter.To the same as the number of gases of blowing from bottom.The two rent bricks are distributed into the same diameter symmetrically.The time of blending ismuch shorter; With the number of blowing gases increasing,the time of blending id reducing.⑵.The experimented water mould of performance optimization of argon blowing from bottom of ladle.Key words ladle,argon blowing from bottom,water mould,time of blending钢包吹氩是目前国内外采用最广泛的一种炉外精炼方法，目前我国的转炉配连铸的车间，一般都配有钢包吹氩设施。
