RH精炼去除微小夹杂物冶金专业本科毕业设计40设计41

RH炼去除微夹杂物摘

要随着科技进步对钢的净度就提出更高的要求控制夹杂物成为了一个要的研究项，作为炉外炼有效手段RH精炼的研究就非常必要了。主阐述了洁净概况RH技术的发展、精炼夹杂概况和去除夹物水模实验究。实验模在几何相似1:4、聚丙作为模拟夹杂和NaHCO作为模拟CaCO的模型上进水模实验，究了3上升腿中升气量上升腿浸钢液深度和钢包中加入NaHCO的量对去夹杂物影响得出结论如1较大提升气的去夹杂物果好于较小提升气的，但是存一个最优值2）从去杂物的角度虑，浸深度存在一最优值从去夹角度并考虑成和引入新杂量等因素。4）验中向钢包加入NaHCO对夹杂物的除有所提升去除率从78.26%升到85.41%，除率提升7.15%关键字

洁净钢；空精炼；杂物；水模

Withtheandadvancedindustrialqualityisaseffectivemeansrefiningtheisverystudy.Thisgeneralsituation,progressoftechnology,profilewatermodelexperimentinclusions.experimentmodelRH-TBastheprototype,thegeometricsimilarratio(λ)is1:4,polypropyleneassimulationNaHCOassimulationofCaCOonof3watermodelexperiment,theairtheintoliquidandamountofNaHCOtogotheoftheisaslargerworksasmallergasascension,thereismos.2)ontheexistabestvalue.3)theviewpointofconsiderthecostandqualityfactors,NaHCOoptimalinputsis120mol,806ofdataisCaCOaddNaHCOtointheexperimenttoremovethe；；NaHCO；

；

目

录摘

要

.................................................................................................................................ABSTRACT

.........................................................................................................................目

录

.................................................................................................................................献述

.............................................................................................................................洁净钢发展.............................................................................................................洁净钢概......................................................................................................生产洁净的主要技术.................................................................................RH精炼概况..............................................................................................RH精的发展.........................................................................................................RH精炼术发展..........................................................................................我国精炼术.........................................................................................RH精炼术的完善....................................................错误！未定书签。生产中RH杂物概况..........................................................................................夹杂物的来................................................................................................夹杂物去除径.............................................................................................影响夹杂去除的因素...............................................................................钢中夹杂去除技术...................................................................................1课题由...................................................................................................................验理方

.............................................................................................................实验原..................................................................................................................1

几何相似和力相似...................................................................................微小气泡产生............................................................................................1模拟介质的定............................................................................................1气泡去夹物机理........................................................................................实验设与参数.......................................................................................................2实验装置材料............................................................................................2实验参数选定............................................................................................2实验方...................................................................................................................提升气量夹杂物去除影响的实验.......................................................2浸入深度夹杂物去除影响的实验.......................................................2加入量对杂物去除率响的实验...........................................................2验果分

.............................................................................................................提升气实验的结与分析..................................................................................浸入深实验的结与分析..................................................误！未定义书签。加入量验的结果分析......................................................错！未定义书签。实验过程析...............................................................错误！未定义书签。实验结果分析............................................................误！未定义书签。结

论

...............................................................................................错误！未义书签。致

谢

...............................................................................................错误！未义书签。参文

...............................................................................................................................3附

录

...............................................................................................错误！未义书签。

[[文献综述1.1洁钢发到了21世纪科学技术和济都发展到比较高端的度，随之而的就是先高端质量的业产品日益多，人们对钢材质量的求更加严格。为改善钢材的量，须提高水的洁净度在建筑、汽、机械制造、油等工业方都呈现出新发展趋势，质量、超洁的钢铁设备产品应用日益增，并且钢铁临着新材料品的严峻挑，例如塑料制品铝合金、璃。加之当前界钢铁市场趋于饱和，争十分激烈，国一些钢铁厂了占据钢铁场，纷纷采技术措施，产高附加值的产，例如优质冲钢，超低钢等。因此，9年代，洁净钢的生产术是世界炼界的一个热。国内外一钢铁企业都积极地开发应用洁净钢生产技术，取得了明显经济效益，例日本新日铁吨钢销售额美元但是我国比较先进钢铁厂的吨销售额仅为295元。我国经是世界第产钢国，但我大多数钢铁尚未很好的握洁净钢的产技术，每都要从国外进口量钢材。因，开发、应洁净钢的生技术势在必，这对于我国由铁大国转变钢铁强国具十分重要的义。洁净钢概1962年Kieshng在给国钢铁学会草的特别报中，首提出了洁净钢（）一词，泛O、、PH、N以、、、Zu等

质元素含低的钢。提洁净钢的概是为了能够效率、低成、成批地生产出以稳定地满用户加工和用要求的优商品钢材[5]。在洁净钢洁净度是一非常重要的念。洁净度这样理解，钢中要尽量去除有害组，而且在冶熔体、铸坯钢材中要求非常均匀的分布有了钢材的洁净度才能得令人满意微观组织，而保证了钢的使性能。钢的净度是反映的总体质量平的重要标，是钢的内在质的保证指标钢的洁净度常由钢中有元素含量以非金属夹杂物的量、形态和寸来评价。“洁净钢和“纯净钢是两个不同概念。洁净并不意味着纯越好，洁钢应定义为:钢中的非属夹杂物或它有害物质接或间接地影响品的加工性或使用性能，该钢就不洁净钢；而果钢中的非金属杂物和有害物的数量、寸或分布对品的加工性、使用性能都没不良影响，这种钢就可被认为是洁钢，这一定是比较恰当而准的，因为不钢种的钢材在不同加工程和使用过中，对其所要求性能以及与相应的洁净是不同的3,6]。五十多年科学技术的断进步钢铁产品临被新型工材料如铝、塑料、玻等取代的巨压力，提高的洁净度越越成为钢铁金技术研究的重课题，提高的洁净度已为每一个钢产品的任务比如，为了满足线钢不断提的韧性要求特别是酸性体输送管道HIC性能的提高，过去0里，钢中S量有不断低的要求。对车板（轿车外壳要求CT.O小于2而饮罐不仅要求.小于010，同时要求杂物直径必小于20µm轮胎钢芯、夹杂物直要求小于，而电视机幕荫罩钢要求夹杂物径更小，即5。又如对滚珠轴承钢说，为了提接触疲劳性，使钢中全降低到1010以下，

甚至更低正是由于这巨大的压力使提高钢的净度的冶金术得以飞速发展至80代末，钢中P、C、、T、H可降低到5010左右[。生产洁净的主要技术洁净钢生技术涉及多工序环节，转炉流程为，通常由铁脱硫处理、底复吹转炉炼、出钢挡、脱氧、钢包内沪渣改、氩气搅拌、真空处理其它方式炉外精炼、护浇铸、中包冶金、结器保护渣结晶器内钢流动控制等成[。目前国内本具备生产净钢条件的铁企业主要宝钢、武钢攀钢和部分钢厂。武钢炼钢厂具备KR水脱硫、TN喷粉、80t顶复吹转炉、KTB4台坯连铸机及CAS等设；宝钢有铁脱硫处理，CAS—OBKIP、2台板坯铸机及座300t的底复吹转炉其三期工程建成具有新术的现代化炼钢设备的二炼钢厂；攀具有脱硫、LF炉外处理、120t的顶底吹转炉、板连铸机、炉精炼装置等备。其中宝钢、武钢攀钢等都具生产高纯净的深冲钢的件。除此之鞍钢、太钢等都引进先进技及设备，鞍的精炼现在取得了不小成果。近年，我国的钢非常注重洁钢的生产及验研究，在久将来也具备生高质量洁净钢的设备条及生产能力国外的一技术成果，外只有日本少数工厂采了结晶器钢电磁制动、结晶器等新技术，几年来美、、韩、台钢企业洁净钢生产水平提高实际上要是靠严格炉渣管理和工艺环节的细操作获得的。美国内陆钢公司第4氧气炉炼钢厂为，该厂有两容量底复吹转，一台RH—OB空精炼装和两台板坯铸机，年产

[[300吨钢，全为深冲用钢，其3为钛稳定的极碳I钢20%超低钢，45%为低碳铝静钢，美国陆钢铁公司产洁净钢的践非常令人深思。美内陆钢铁公、阿姆柯钢公司、LTV铁公司、Weirton钢[[公司、德蒂森钢铁公等用的就是些与国内宝、武钢相当装备生产出了总含量在510

—3010

的一流汽板、DI罐钢等除深冲钢以外，外管线钢的号已发展到X80硫含量已降低到010—，甚至少于010优质造船板硫含量低于010总氧含已降低到010

—2510以下。RH精炼概况在洁净钢生产技术中有一项技术不得不提的自从它诞生现在50年来，它的术不断的被善，并且应于生产洁净中，它就是精炼。炼全称为RH真空循环脱精炼法1959年由国和Hutlenwerke司联合开发成，其中这两家德厂家名称第一个字母RH将真精炼与钢水环流动结合来，进而具了处理时间短、效高、精炼效好、能够与炉连铸匹配优点而被转工序大量采用。现在RH已经由原来单的脱气设备变为包含真脱碳、吹氧脱碳、喷脱硫温度补偿、均匀度和成分等功能的炉外炼设备。而且随着术的进步和炼功能的扩，在生产超碳钢方面表出了显著的优越，是现代化厂中一种重的炉外处理置主要结构图：图炼炉的主要结构图

。RH

精炼炉的

系统备是一种用生产优质钢钢水二次精工艺装备它是吸入和排钢水的浸渍和真空槽以真空排气装所组成。整钢水冶金反应是砌有耐火衬真空槽内进的，真空槽下部是两个耐火衬的浸渍管上部装有热管，被抽气由热弯管经体冷却器至空泵系统排到厂外。钢水处理，先将浸渍浸入待处理钢包钢水中是钢包和真室形成密闭统。真空排系统启动，真空槽抽真时，钢水表的大气压力迫使水从浸渍管入真空槽内与真空槽连的两个浸渍，一个为上升管一个为下降。由于上升不断向钢液入氩气或氮，相对没有吹气的下降管产了一个较高静压差，使水从上升管入并通过真空槽部流向下降，如此不断环反复。在空状态下，经真空槽钢水中氩气氢气氮气一氧化碳等体在钢液循过程中被抽。同时，进真空槽内的水还进行一列的冶金反，比如碳氧应；如此循环脱精炼使钢液到净化[。1.2RH精的展RH精炼术发展是由国两家公司同开发的真脱气装置即将空精炼和钢循环流动合起来于正式用大型生产后该技术入日本，英语年在新日铁广田建第一台RH置并投入用此后日将该技术扩展现在已经具脱碳、脱氢脱氧、成份整等多功能精炼设备。具有炼周期短、率高、生产力大、精炼果好等优点适合特点与之相的转炉钢厂泛采用。纵RH的发，大致可以为以下几

个阶段：（11959年，基础术研究及功开发阶段。阶段的主要果是：1）RH工作原理及反机理基本已探明；2）一基本公式及艺控制参数以大致的推出；3）计一些设备参，并可以扩一些功能。装备技在全世界得认可并广泛用。根据1976统计，世共计投入生的RH备有台着转炉越越大型化RH也之大型化，目前世界最大的H精设备为。（）—1980，多功能RH精炼术发展并扩技术，与连相结合并进大规模处理段。这一时RH的术发展趋势要是：1优化RH工艺备参数扩大处理力，使部钢水处理更加彻底；2开发多功H精炼艺和装备，使R具有脱硫、脱等功能；3）开RH热补偿升温技术减少热损失提高处理质。经过这一期，RH术达到了加完美的地。日本在这时期还先后开发出RHOB法—PB和KTB法等名新工艺，技术全面提高，并且进处理优质殊钢为主转大生产常规处理。（31980年，功能大并实现多能：通过这阶段的开发践，RH已经发成为具有脱脱碳脱氧、杂物分离成份精度制、铁合会节、钢水升温脱硫和夹杂形态控制的功能装置。（1990—至今对功能进行化，达到反极限。随着铸技术迅速发展连铸的拉逐步提高转炉随吹强度提高吹时间也大大短，因此错误！找到引用源。作为中工序必须缩处理时间。于一些特

[殊钢材，深脱碳，那为了解决极碳钢(错误！未找到引源。[炼难题，要进一步克钢水的静压，以提高脱速度。但是极低碳区，真空已不再决定应的热力学件，而是反层钢水深度(即钢水静压力)决了反应速度由于反应层来越浅如何大反应界面提高反应速度限制环节。决这一问题日本川崎公采用喷吹氢向钢水增氢，进利用真空脱产生的微气提高脱碳的应面积，达深脱碳的目的。本新日铁公研究开发的误！未找到引用源。艺采用直型浸渍罩替错！未找到引用源。浸渍管进行空处理，是水的循环流量大幅提高，解决极低碳钢的炼困难。采上述两种工错！未找到引用源。

，RH可以生误！未找到引用源。错误！未找到用源。

的极低碳

[。通过以上研究和发展RH已经成了高效率、功能的装置和现在的钢铁品种、质量高效、低成、低污染的展需求想适。我国精炼技中国钢铁业的快速发，产品结构断调整，质的不断提高高附价值产的不断研发不但促进了RH生产技的发展，而促进了RH精炼设备研发团队数迅速增长，水的RH真精炼比的不提高。近十年来，通引进消化吸先进技术中国大型厂掌握了RH炼的生产、操作维护工艺并不断地在地钢厂推，使RH各项功能得了很好应用提高了产能力带动了H更效地投入大模的生产使。通过自主新，研发了R大型真空，顶枪技术真空槽预热钢包升降装置等心技术和装，实现了设国产化，工设备设计，件设计控制设备制造技设备安装调等技术和工总包等能力不断提高，使设备配更合理灵活，设功能更完备，运更稳定操作维护方便，

[10]实现了高低耗环保产达到了国际平促进了R稳定提高质量，也大大降了RH建设和运成本，售后务更便捷。我国在RH炼技术上有个非常有典的钢铁企业他们水平代表了国在RH上的术能力[10]（1宝钢在产研发、生产技改计划中一直将满足场和客户需求摆在首，努力挖潜高品种钢生能力，加大附加值产品生产规模。公司产的O5、镀锡板DI材、中高牌号电钢、耐高温压锅炉管；X列管线钢钢帘线等重品种钢的质和各项技术济指标已经达到世一流水平别是在宝炼钢厂的升换代和系列术改造中，将提升自的RH工艺技术生产能力摆十分重要的置，经过历几年的系列造，宝钢RH技术和装在生产中已效应用，并具备自主集成和成输出能力。1985年宝钢投产第一套真空循环脱气装置是宝钢一期程投资上马的备。，宝钢分司对其进了全方位的术改造，涉真空槽系、真空泵系、顶枪系统预热枪系统。它的成功造，大大提高了水的循环速以及炉外精的生产效率对提高“双”产品比例以及升企业综合争力做出重贡献。宝钢的第套RH真空循环脱气装于1999年投入产宝钢在该置上采用主技术集成自主创新的艺技术共开发了个子系统，成了具有主知识产权炉外精炼核工艺技术。RH真空循环脱气装置除真空统、顶枪系以及预热枪统等关键设从国外引进，其余设备均由国自行制造该项目曾荣2004年度国科学技术步二等奖。宝钢的第套RH真空循环脱气装是1998年投产两套RH真

空循环脱装置生产的要产品是连的高级别管钢、超低碳及模铸的钢帘线模具钢、T91、油钻杆钢以及他高附加值种，而第三真空环脱气装置产的主要产则是硅钢。年，这3RH真空循环脱装置的产量别为万吨、229万吨和200万吨，真比达到56.7%。宝钢4号RH置由真空统、顶枪及热枪系统等17个系组成，真空泵系末级将采用环泵形式，枪及预热枪统的燃气将用焦炉煤气方案宝钢号RH真空精练用“三工位的布置形式实现了钢水交替处理，大缩短了待时间。真空统采用四级汽喷射泵，大循环气体流量技术手段提高了钢的循环速度通过采多功能顶枪术，提高了脱处理的效率并可进行钢脱硫处理。宝钢的RH精炼技术也表了中国钢企业RH的先进技术现在宝钢的RH精炼效果常好，例如宝钢特殊钢业部，RH起到了非常要的作用（2鞍钢目前3座精炼装。其中二炼有座RH—TB，三炼钢有22005年8月鞍钢建成的空处理装置，也第RH真空处理置，最大单处理容量达2602006年月份，国、国际钢材市开始出现价双双回升、势趋同的良发展态势，2007年2月国内钢生产继续保适度增长，材市场需求盛，钢铁企产销两旺，国际材市场全面动，钢材需转旺，库存显消化，价强劲反弹，国际场价格明显涨，国内外材价差扩大鞍钢紧紧抓有利机会，再次建第三座RH—TB真空精练炉，在拓展公司品种，提高场竞争力其主要进行低碳钢、管钢等专用钢的生产。

（3）钢有3座RH真空装置，其二炼钢厂两处理能力为吨，三炼一座，最大理能力为吨。二炼钢的两台RH真空理装置，1号RH配置KTB顶枪系统和WPB粉系统；根公司产品定和市场需为了优化产结构降低生产成提高产品场竞争能力2005年月号新增一套MFB顶枪装置。改造后号—MFB顶枪装置有处理及非理的在线加、去除真空结瘤、吹氧碳、钢水加铝升功能。武钢炼钢厂现生钢种多达450，中经RH精炼的钢种达350个，二钢厂已成为钢品种钢生基地。（4）2006月日唐钢一钢轧新建成的精炼炉开始真空循环处理也成为河北历史上第一经炼炉冶炼的质量钢水。唐钢精炼设计生产汽制造、家用气和石油化等领域所需的优质钢板150万吨，用了具有国先我国RH炼取得这的成果是钢企业普遍对水炉外精炼术的应用比较视，投入大资金并且上进的炉外精技术装备。何在今后建设和产中持续优和开发H工设备以及制技术更经济合的生产工满足产品的求挖掘现有R设备潜力建设更高效低成本，低能耗，保的H精炼置，将是中RH发展重点工作1.3生中RH夹物况

[9-13]。钢中存在些，如氧化、硫化物、化物等非金化合物都是独立相存在，统称为非属夹杂物。们在钢种的在形态可以为化合物形态和合物形态。这些非金夹杂物的存，破坏了钢基体连续性这样就造成钢组织不均，从而导致的韧性和塑降低，形成裂缝和应力中，降

[4,5,8]-3低钢材的劳性能，恶钢材的表面量，降低钢加工性能及[4,5,8]-3等，因此部分钢种对杂物都是有格的控制要。但是个别种，夹杂物对它的性能有利如可控制钢的本晶粒度改善切削性等[。夹杂物的来对于精炼来说，钢中的杂物主要来于以下几个面：（1脱氧剂、金、冷却材脱硫剂及喂等外来添加；（2）包中的熔渣，耐材料侵入，如包耐材真空室本耐材等；（3前期初炼入的夹杂，浇及凝固过程二次氧化剂来接触物侵入；（4各种非金夹杂物间互形成的复合杂等。其中（1）（2）H处理过中夹杂物形的主要途径。夹杂物去除径处理过中夹杂物去方式是由钢自身运动规所决定的。钢中夹杂物除的主要环为夹杂物的大、上和分离主要途径有个：（1钢液中尺较小的夹杂颗粒不足以浮去除，就过处理过程中钢液环搅拌动力促夹杂物微粒相撞聚集成大微粒上浮渣中，或加快单夹杂物颗粒浮至渣中，而离开钢液并且在强湍下，夹杂物聚合常迅速，例在0.1m·s的强湍流件下，夹杂半径长大到100µm只要2。直为1的A1O，夹杂物钢液表面下上浮到钢液表需要，直径为0µm的杂物，上浮间增加到19min从钢液中离夹杂物的要途径包括种：）被表面的层吸附；2）壁面耐火料吸附。

（2）部夹杂物去除通过熔池内升的气泡，如A气泡或碳反应一氧化碳泡，钢中夹物被气泡俘去除的效率定于吹入钢中气泡数量和气尺寸。在此况下，夹杂依附于气泡面后被下降中下降的钢液带钢包炉渣表。例如钢包吹氩就会产直径为1020mm气泡，但有效去除夹物的最佳气直径为—15mm并且气泡上浮过程会迅膨胀。因此底吹氩产生气泡捕获小粒夹杂物概很小，对细小夹物去除效果太好，并且钢包底吹氩程中，过强搅拌功会导致钢的二次氧化卷渣，为了除钢中的细夹杂物颗粒钢液中就一定要造直径更小气泡。将氩引入到足够流强度的钢中，依靠湍流波速度梯度产的剪切力将泡击碎将大气泡碎成小气泡细小的气捕获夹杂物概率很高。种方法可显提高氩气泡除夹杂物的效率[。影响夹杂去除的因素基于RH杂物的来，我们就可有方向的对杂物的含量行控制，去除杂物的影响素主要有两：（）由于处理有空、无渣、氧状态下添脱氧剂和合化的特点，那过程本身引的夹杂物是于其他冶炼，精炼出来产品质量还是非卓越的。脱和合金化烧是夹杂物生的主要途径那么就可以把氧含量降至最水平，方法是用碳来脱和控制渣中化铁的含量，这夹杂物的含就会明显的少。（）钢中夹杂的上浮决定夹杂物尺寸:大颗夹杂上浮去，而小颗粒夹通过碰撞聚后才能上浮除。适当的强钢液的搅，这样可以加快杂物的长大上浮，可以过增加环流流量来实现并且添

加料的时要尽早，这纯脱气的时就会变长，利于降低夹物的含量[。钢中夹杂去除技术（1气体搅拌1）钢吹氩吹氩搅拌钢包炉重要精炼手段之，钢中夹杂被气泡俘获除的效率决于吹入钢液气泡数量和泡尺寸。向吹入不同尺的气泡来去除不大小的杂质细小的夹杂微粒就要用径小的气泡2）中包气幕挡墙在中间包部的透气管透气梁向钢中吹入气泡与流经此处液中的夹杂颗粒相互碰，那么它们会聚合吸附同时也增加夹杂物的垂直向运动，从而到净化钢液目的。3）采顶吹喷枪和底透气砖向水中强制性吹氮和氢，其溶解在钢水中使钢中的氮氢增到(150—400误！未找到引用源。10，然后在R装置中脱去除夹杂在迅速减过程中钢中过饱和氮或氢析出，就形成微小气促使夹杂物浮。（2电磁净化1）钢电磁搅拌和钢包吹类似，只不换成了电磁相比于气体拌，对钢渣面的搅动强还不够大，是电磁搅拌钢液的流动较稳定、均，这样就避免了水流速过大致的卷渣，电磁搅拌不提供促使夹物上浮的气泡。2）中包离心分离

利用夹杂与钢液的密差，可以用心场中分离杂物。通过转磁场产生钢液旋转，么在旋转的液中，由于杂物密度比液小，夹杂物会心运动，在液中心聚集大、上浮。3）结器电磁制动利用向上电磁力阻止浸入式水口出的钢液并变其方向，此减小钢液穿透深度，使夹杂物上分离，还可抑制弯月面波动，防止卷渣（3渣洗渣洗是通控制炉渣成来处理钢液由于精炼渣以吸附夹杂，为了保证洗的效果，般要进行搅，所以渣洗常与其它工操作配合使用，而达到更加想的效果。（4过滤器过滤器主通过机械拦、表面吸附作用去除夹物。夹杂物去除率与过器的材质、滤器孔径和水流速有关。1.4课由现在社会济和科学技这么发达，展的还非常猛，人们对料的要求越越高，钢铁不例外，所洁净钢现在的非常广泛那么在冶炼洁净的过程中，要有非常高标准，尤其一些特殊钢，要对一些元素量有非常高要求，精炼就是炼洁净钢的个非常重要的环节，于RH精炼技术研究就变得分有必要了对于钢种的杂物来说，钢中的是夹物对钢的性和质量会产严重影响，此在炼钢、精炼连铸过程中应该最大限的降低钢液夹杂物的含，控制它们的形和尺寸

[3-5]。

夹杂物作钢中的杂质对钢的加工能、疲劳性、表面质量腐蚀性能产生不利影，尽可能多去除夹杂物炼钢的目的一

。某些钢产不仅对全氧要求还氧化物夹颗粒尺寸有苛刻的要求如发动机门弹簧钢要夹杂物尺寸于直径为0.1—的子午线轮胎钢丝，要求杂物直径小µm；显像管钢和IC引线框用钢，夹杂直径要求小，对轨钢要求T.O小于2010，单个夹物尺寸小，状夹杂物寸小于200µm。液中的夹物大部分是通过互碰撞长大成较大的颗然后自然上去除的，这情况在整个冶金程中一直在行。但是，钢是大规模续性的生产自然上浮的效率低，根本无满足生产要，因此常常用专门手段例如炉外精炼、滤等，强化杂物的去除目前，去夹物技术主要：吹氩、渣洗、过法、离心分等。虽然上方法能在一程度上去除大的夹杂物颗粒但是对微小杂物的去除果很差。钢中微小夹杂的去除问题是目各种炉外精技术所不能效解决的问，也是近年炼钢、连铸新技的热点问题[。在所有除夹杂物的法中，向钢中引入微小气泡去夹杂物是一十分有效的施

[15-16]。钢包吹氩炼方法是一有效的并被广泛用的钢液炉精炼工艺。吹气精炼液的过程中通常借助风、喷枪和多砖将气体导熔池。虽然许多金工作者做种种努力，现有的技术不能提供最条件以达到有效除夹杂物的的，尤其去除直径小50μm的小夹杂物因为风嘴、枪和多孔砖生的气泡尺处于1020mm间，这些大的气泡和夹物之间的碰概率低，而加气体流量会导致气泡加粗大和形成大袋，造成严的卷渣现象

[16]。吹精炼钢液工的发展方向是细小气的产生及其匀分布。那微小夹杂物去除是一个常值得

研究的课。鞍钢首创利用CaCO微粒在水中产生微小气泡来除微小夹杂并且CaCO受热分解产的aO造渣剂，本身也是渣剂，所是一举多得这项技术已取得了比较观的效果，以研究向RH液中添加杂物去除的助物质的量非常必要了本实验在孔数确定的况下，响RH炼夹杂物去效果的因素处理时间真空度、上腿中提升气、浸入深度加入夹杂物除的辅助物质的，根据原型的数据来确以上参数。型是以鞍钢炼钢厂175吨R—为原型采用1的比例来模优化上升中的提升气、浸入深度加入夹杂物除的辅助物的量。

[16-18][20-21][16-18][20-21]实验原理及方法2.1实验理几何相似和力相似的操过程是先对空室抽真空，形一定的真空后钢水由于室内外压作用而上升入真空室，于上升管中提升气体，泡与钢水相混合，从降管流出，钢水这样循环流因此这是一强迫流动，可以认为于钢包内的动状态和混特性起决定作用的是流的惯性力和重力所以就要保模型及原型几何相似和正弗鲁德准相等，就能基本证它们的动相似。本验是以鞍钢炼钢厂钢包RH设备为原，对于175t炼装置，本实确定几何相比例为14，有机玻璃制，模和原型的要参数见表:钢水包深度上部内径下部内径钢水装入深度真空室直径真空室高度浸入管长度浸入管直径

表2.1原型和模型的主要参数原型尺寸4428324426564000193038521660560

单位：mm模型尺寸11078116641000482.5963415140

---+-2---+-223-[22]微小气泡产生本实验产微小气泡的理有三个：（1NaHCO液中存在的水解平衡又存在的电离平衡，其水解平衡占导地位，因，水溶液呈性，反应如下：⇋HCOHOHCOOHHCOHO+CO2H+OH错误未找到用源。H2

-

））2.3））（2.1（（（）得总衡：2HCO

（aq）误！未找到引用源CO

（）CO（aq）+Hl）反应吸热应着CO的，平移动NaCl加热至沸，有于碳氢钠水解电离从而CO逸并解来的气体分压要空气中的CO气体分压所分2放出的反应能自进行。（2把微小固颗粒投入水，也会诱发生微小气泡而且微小气泡的尺寸加入物质的粒大小有着切的关系。过控制固体粒尺寸来控制气尺寸的大小此种方法所生的气泡尺可达到微米，甚至纳米级，夹杂的直径越大，泡越小接触角越钢液表面张越小，夹杂物的除效率越高这对去除钢小颗粒夹杂有非常好的果（3在受热的况下会分解发生下面的应：

m=NaCOO+CO↑（）2mNaHCO的分解温度约是60°C，在热溶中有一部分会受热分解，生气体进而生气泡。综合上述点，那么选颗粒微小的，一方面由NaHCO3的水解和离作用，一面颗粒微小NaHCO还会诱发生微小的气泡，另一面在热溶液中就会热分解，这方面产生的小气泡就可以研微小气泡去杂物了。模拟介质的定本实验中采用溶液模拟液上升腿中空气模拟氩向钢水中投入CaCO产生的微小泡用在溶液中产生的小气3泡来代替产生的CO和原型产生的气体同。对于夹物的模拟，型和原型夹杂物的尺和夹杂物密、溶液密度在一个定量系：mRinc

p

（2.7）式中半径；几何相似比；密下标m、分别代表模原型；代表夹杂；st、w分别代表钢液NaCl溶液由式（）可知，模与原型中杂物密度不严格满足相第二定律要求，模拟夹杂物溶液的密之比等于夹物与钢液的度之比实验采用丙烯模拟夹物型与模型质的有关参见表：表原型和模拟介质的有关参数项目

原型

模型

-3-33-1-3-33-1液体密度

7.010

3(钢水

)

1.0010

（

NaCl溶液

）夹杂物密度kg·m

3.910（AlO）23或（SiO）2

0.9110

（

聚丙烯

）提升气体密度L·min

（Ar模型）

（空，模型）微小气体物质

CO

2

CO

2将及表中有关据代入式（）可以得到型与原型夹物尺寸的对应系：对于AlO夹杂：，即（2.8）对于SiO夹杂：，即（2.9）式（2.8和（）中的D为直径实验中的丙烯的形态在NaCl溶中的状态如.1图2.2示其当量直径，则由式（）和2.9）可以得到聚烯可以模拟始当量直为107.9µm的图聚丙烯的形图聚丙烯在NaCl溶液中的形态气泡去夹物机理气泡带着杂物上浮有种情况：（1气泡粘附除我们以单夹杂物颗粒单个气泡为究对象，那单个夹杂物粒被单个气粘附去除的程可分为六微过程，分是气泡与夹接近、

[液膜形成夹杂在气泡面振荡或滑、液膜变薄破裂、气泡夹杂稳定的粘附一起、气泡夹杂一起上[当固体颗与液体的接角大于90°时几乎有到达气泡面的固相颗都能被气粘附而且与触角的大小关钢液常见的脱氧物AO和iO与钢的接触角别是144°和115°，因，对于A1O和iO这样232的夹杂物很容易粘附气泡上图2夹杂物与气泡碰撞粘附示意图（2大气泡尾捕捉去除大气泡后存在尾流区熔池中的夹物一方面随液流动，一面由于自身度与钢水密差而做斯托斯上浮，当杂物靠近快上浮的大气泡尾区时，由于区压力比较，夹杂物很易被卷入尾区，而且由于尾区的湍流强比较大，夹物做循环流并同时随气一起上浮。可见单个夹杂物粒被单个气尾流捕捉去的过程可分3个微过程，即杂靠近气泡流区、夹杂入气泡尾流、夹杂在气尾流区作循环流并随起跑一上浮。气泡尾流的意图如图2.4：图气泡流示意图在上升腿的气泡基本是较大的气，所以去除杂物是大气尾流去除，会有一小部是小气泡粘去除。钢包中投NaHCO微小颗粒，产的气泡几乎部都是小气，小气泡碰产生的大气数量微乎其微，以就将大气忽略，故由aHCO产生的气泡除的夹杂物基本都是气泡粘附去，去除的夹物中还会有多的微小夹物。即在有上升中提升气量带着的大气的同时，NaHCO颗粒产的小气泡

[15,16]。在实验中，NaHCO的加入以在RH精炼个程中实现。RH真

[20-21]空室在3600Pa以下时，入NaHCO，颗粒在下落程中不[20-21]3加速以至球体在与NaCl溶液碰时能够侵到NaCl溶液内部。于循环过程NaCl溶液的流较高，进入NaCl溶液后的球体随着溶液循到钢包底部在钢包深处爆裂释出细小的气以及微小渣滴，渣与气泡上浮将会在NaCl溶液中形一个动态过网筛，将溶液中非金属夹杂带到NaCl溶液表面的渣层从而净化钢[25]微小气泡去杂物在装置的反应状态图

：图微小气泡去泡夹杂物示意图2.2实设与数实验装置材料本实验要到的实验装简图如图：图RH精炼水模实装置简图图中：1—储罐；2—转流量计；—提升气体配室—上升腿管；—真空室6—降腿管；7真空泵；8钢包；9—放阀；10——溶液。实验中用的材料有NaHCO超细颗粒食盐NaCl、丙烯、水，黏合剂。实验参数选定（1模拟提升量的选定本实验用的是修正弗德准数来确模型与实际产中提升气之间的关系

Q'l修正Fr数：Q'l

（）式中：—特征速—分别是液和气体密度—特征长。当>，L取吹孔深度（H为气体出口度，有（2.11）由于动力似，则修正鲁德准数相，得：（）由上式可得到：（）又提升气的流量和速之间的关系：（）式中：—上升腿气孔数；—吹气孔径。模型中供量和原型的气量之比为

d'''d'2

Hd''H'4lg

（）因为（为何相似比则模型与型气量关系，m

·、和Schulze等进行了简研究，其中Y开发的模型相对来说合理，而且夹杂物颗粒气泡之间的对速度考虑内，导出了碰撞率为：PC

32

D'

20.7215

D'

'

，（2.46）（）（）式中，和别是夹杂物粒和气泡的动速度。对于水模实验来说，原下降管中钢的最小流速0.48m·s，

C故下降管的为C

0.560.70

3.84

6

5000

（）此值大于二自模化区临界值，则型下降管中液的流动处第二自模化。湍流保证型与原型的象相似，又保证模型与型的Fr相等，模型按比利缩小则：（）则从而模型下降管的流为：

（2.52）·

（）则模型下管的Re

g''

0.240.14

3.36

4

（）故模型的也大第二临界值，处第二自模区，模与原型同处第二自模区，所以本验不比考虑Re并且主要取于P，模型和原型的转中值与Re有关原型中；入（2.46得：P'321

（）模型中；入（2.46得：

15[15[

46.9

（2.56）模型中的NaHCO和型中的CaCO，在生成CO方面考虑是一3个分子中一个原子产生CO的比例都是1:1在各自的反应况下，在分解率两者也是相不多，因此可以根据几相似比碰撞概率来建模型和原型关系，向模中（）（5模拟时间的选定精炼处理在30min之内基本全部完，原型中的理时间就是，处理）模拟夹物含量的选根据钢水达RH精炼时夹杂物含量，本实选择了向里入的模拟夹物聚丙烯，个加入量和拟钢包中的溶液形成模拟钢液是非接近实际的2.3验案实验的总步骤是：向包内加满密略大于夹杂NaCl溶液加入模拟夹杂将夹杂在NaCl溶液搅匀上升腿和降腿浸入钢水中，打开真空供上升腿中提升气体将真空室内液面深度调0.367m，整个RH工正常后，开计时并记数。去率的计算公就是：（）式中：m去除夹杂的质量；M-投入夹物的总质量

3-13提升气量夹杂物去除影响的实验3-13为了研究升气量对夹物去除率的响，选了10个提升量值来进行研究实验的参数处理时间是30min，浸入深是，真空度是，夹杂物加质量是200g。为实验数据的确性，对每提升气量值三次，然后平均值来进夹表模拟气量和实际气量对应表提升气量模型

原型

Nm

-13.03.23.43.63.84.04.24.44.64.8

70758084889296102106110浸入深度夹杂物去除影响的实验为了研究入深度对夹物去除率的响，选择了个浸入深度来进行研究实验中的提气量值是根在之前做的升气量对夹物去除

率的影响验得到的提气量最佳值，真空度，夹杂物加入质量是200g为了实验数的准确性，每个提升气值测三次，后取平均值表模型和原型浸入深度对应表浸入深度

mm模型75100125150175加入量对杂物去除率响的实验

原型300400500600700为了研究NaHCO加入量对杂物去除率影响先NaHCO颗粒，利用黏合制成小球。溶液有利产生，因此在2验前先将NaCl溶液的温度加热到以上然后选择了10个加入量来行研究。实中的提升气值是根据在前做的提升量对夹杂物去除的影响实验到的提升气最优值4.2，真空是3600Pa，夹杂物加质量是，为实验数据的确性，每个NaHCO加入测三次，后取表模型和原型