·778· 工程科学学报，第38卷，第6期 气泡则会合并.因此，碰撞气泡内部压力差是导致气 泡合并的动力，合并后单个气泡体积增加，合并后的气 泡再与其他气泡继续碰撞，单个气泡体积不断增加. 随着气泡体积的增加，渣中大气泡增多，同时气泡之间 的渣相在重力作用下析液，析液将导致气泡间的几何 结构重排，气泡间的几何拓扑关系发生变化四，如图 10所示. 由图10可见，气泡之间渣相的析液使得气泡之间 的渣相减少，伴随着气泡直径的变大，泡沫渣的孔隙率 增加.由于炉渣底部不断有气体进入，炉渣体积逐渐 图9气泡碰撞时内部压力差 膨胀，达到一定高度后即可倒渣.倒渣时，首先倒出的 Fig.9 Intemal pressure difference during bubble collision 是孔隙率较高的上层泡沫渣，之后泡沫渣孔隙率逐渐 重力 图10气泡析液几何拓扑结构变化示意图 Fig.10 Schematic diagram of geometric topology change during bubble drainage process 减小，底部泡沫渣孔隙率最低，但由于炉渣和钢液之间大量C0/C0,气泡进入渣中，气泡之间不断碰撞、合 的黏附力，底部泡沫渣难以从炉内分离. 并，上部气泡被下部气泡抬挤且由于气泡本身的浮力 因此，转炉泡沫渣的形成过程为：随着Si、Mn氧化 作用，气泡不断上升，气泡在上升同时由于重力作用， 结束，碳氧反应到来，大量C0/C02气泡进入渣中，气 气泡之间的渣相在重力作用下析液，气泡的拓扑结构 泡之间不断碰撞、合并，由于气泡不断进入，上部气泡 不断发生变化，最后形成上部气泡直径大、孔隙率高， 被下部气泡抬挤且由于气泡本身的浮力作用，气泡不 下部气泡直径小、孔隙率低的泡沫渣 断上升，气泡在上升同时由于重力作用，气泡之间的渣 相在重力作用下析液，气泡的拓扑结构不断发生变化， 参考文献 气泡之间不断碰撞、合并，最后形成上部气泡直径大、 孔隙率高，下部气泡直径小、孔隙率低的泡沫渣.可 [1]Ito K,Fruehan R J.Study on the foaming of Cao-Si02-Fe0 slags:Part I.Foaming parameters and experimental results. 见，析液是影响泡沫形成过程的一个重要因素，析液导 Metall Mater Trans B,1989,20(4):509 致气泡之间的渣相减少，降低析液速度或减少析液时 Ito K,Fruehan R J.Study on the foaming of Cao-Si0,-Fe0 间有利于得到孔隙率更低的泡沫渣.显然，相同体积 slags:Part I.Dimensional analysis and foaming in iron and 泡沫渣，孔隙率越低则倒渣量越大 steelmaking processes.Metall Mater Trans B.1989,20(4):515 B]Ito K,Fruehan R J.Slag foaming in electric fumace steelmaking 3结论 1&SM,1989,16(8):55 4]Lahiri A K,Seetharaman S.Foaming behavior of slags.Metall (1)转炉泡沫渣的气泡平均当量直径分布特点是 Mater Trans B,2002,33 (3):499 上部>下部>底部，泡沫渣从上至下气泡直径逐渐减 [5] Cheng GG,Niu S T,Zhang J,et al.Slag foaming in the process 小.孔隙率分布特点为上部>下部>底部，泡沫渣孔 of reduction and refining.J Iron Steel Res,1996,8(5):12 (成国光，牛四通，张鉴，等.还原精炼条件下炉渣的泡沫化 隙率分布至上而下逐渐降低 钢铁研究学报，1996,8(5)：12) (2)转炉泡沫渣的形成过程为：碳氧反应形成的 6]Yue K X,Dong Y,Wang S J,et al.Experimental study on foa-工程科学学报，第 38 卷，第 6 期 图 9 气泡碰撞时内部压力差 Fig． 9 Internal pressure difference during bubble collision 气泡则会合并． 因此，碰撞气泡内部压力差是导致气 泡合并的动力，合并后单个气泡体积增加，合并后的气 泡再与其他气泡继续碰撞，单个气泡体积不断增加． 随着气泡体积的增加，渣中大气泡增多，同时气泡之间 的渣相在重力作用下析液，析液将导致气泡间的几何 结构重排，气泡间的几何拓扑关系发生变化［13］，如图 10 所示． 由图 10 可见，气泡之间渣相的析液使得气泡之间 的渣相减少，伴随着气泡直径的变大，泡沫渣的孔隙率 增加． 由于炉渣底部不断有气体进入，炉渣体积逐渐 膨胀，达到一定高度后即可倒渣． 倒渣时，首先倒出的 是孔隙率较高的上层泡沫渣，之后泡沫渣孔隙率逐渐 图 10 气泡析液几何拓扑结构变化示意图 Fig． 10 Schematic diagram of geometric topology change during bubble drainage process 减小，底部泡沫渣孔隙率最低，但由于炉渣和钢液之间 的黏附力，底部泡沫渣难以从炉内分离． 因此，转炉泡沫渣的形成过程为: 随着 Si、Mn 氧化 结束，碳氧反应到来，大量 CO /CO2 气泡进入渣中，气 泡之间不断碰撞、合并，由于气泡不断进入，上部气泡 被下部气泡抬挤且由于气泡本身的浮力作用，气泡不 断上升，气泡在上升同时由于重力作用，气泡之间的渣 相在重力作用下析液，气泡的拓扑结构不断发生变化， 气泡之间不断碰撞、合并，最后形成上部气泡直径大、 孔隙率高，下部气泡直径小、孔隙率低的泡沫渣． 可 见，析液是影响泡沫形成过程的一个重要因素，析液导 致气泡之间的渣相减少，降低析液速度或减少析液时 间有利于得到孔隙率更低的泡沫渣． 显然，相同体积 泡沫渣，孔隙率越低则倒渣量越大． 3 结论 ( 1) 转炉泡沫渣的气泡平均当量直径分布特点是 上部 ＞ 下部 ＞ 底部，泡沫渣从上至下气泡直径逐渐减 小． 孔隙率分布特点为上部 ＞ 下部 ＞ 底部，泡沫渣孔 隙率分布至上而下逐渐降低． ( 2) 转炉泡沫渣的形成过程为: 碳氧反应形成的 大量 CO /CO2 气泡进入渣中，气泡之间不断碰撞、合 并，上部气泡被下部气泡抬挤且由于气泡本身的浮力 作用，气泡不断上升，气泡在上升同时由于重力作用， 气泡之间的渣相在重力作用下析液，气泡的拓扑结构 不断发生变化，最后形成上部气泡直径大、孔隙率高， 下部气泡直径小、孔隙率低的泡沫渣． 参 考 文 献 ［1］ Ito K，Fruehan Ｒ J． Study on the foaming of CaO--SiO2 --FeO slags: Part Ⅰ． Foaming parameters and experimental results． Metall Mater Trans B，1989，20( 4) : 509 ［2］ Ito K，Fruehan Ｒ J． Study on the foaming of CaO--SiO2 --FeO slags: Part Ⅱ． Dimensional analysis and foaming in iron and steelmaking processes． Metall Mater Trans B，1989，20( 4) : 515 ［3］ Ito K，Fruehan Ｒ J． Slag foaming in electric furnace steelmaking． I ＆ SM，1989，16( 8) : 55 ［4］ Lahiri A K，Seetharaman S． Foaming behavior of slags． Metall Mater Trans B，2002，33( 3) : 499 ［5］ Cheng G G，Niu S T，Zhang J，et al． Slag foaming in the process of reduction and refining． J Iron Steel Ｒes，1996，8( 5) : 12 ( 成国光，牛四通，张鉴，等． 还原精炼条件下炉渣的泡沫化． 钢铁研究学报，1996，8( 5) : 12) ［6］ Yue K X，Dong Y，Wang S J，et al． Experimental study on foa- · 877 ·