第36卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.36 Suppl.1 2014年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2014 LF喂铝线过程参数优化 张鹏巴，程树森，陈 川 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:13661195105@163.com 摘要在铝镇静钢LF精炼过程中，准确控制钢水中的酸溶铝含量及氧含量，同时减少铝线消耗对钢铁企业有重要的经济 价值.本文建立了LF喂线过程中，铝线在钢液中熔化的一维传热数学模型，并利用文献中的实验结果验证了模型的准确性. 利用该模型分析了喂线速度、铝线直径以及钢液过热度对铝线熔化过程的影响.计算结果表明，喂线速度和钢液过热度对铝 线喂入深度影响较大，在高过热度时应选用较粗的铝线以较低的喂线速度进行喂线. 关键词铝镇静钢：精炼：喂线：数学模型：传热 分类号TF769.2 Parameter optimization of aluminum wire feeding process during LF refining ZHANG Peng≌，CHENG Shu--sen,CHEN Chuan School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:13661195105@163.com ABSTRACT In LF refining process of Al-killed steel,the accurate control of acid-dissolved aluminum content and oxygen content and the less consumption of aluminum wire provide substantial economic value to steel plants.A one-dimensional heat transfer mathe- matical model was proposed to describe the melting behavior of aluminum wire injected into molten steel during LF refining process. The model was validated by experimental results from previous literatures.The effects of wire speed,wire diameter and bath superheat on the melting of aluminum wire were investigated by using the model.It is found that wire speed and bath superheat seem to be the most important factors affecting the travelled distance of aluminum wire.In addition,large wire diameter and small wire speed are rec- ommended under high bath superheat. KEY WORDS aluminum-killed steel:refining:wire feeding:mathematical models:heat transfer 在铝镇静钢精炼过程中，通常采用喂铝线法加 依据. 入铝以达到脱氧以及微调合金成分的目的.喂线工 艺具有设备轻便、操作简单、治金效果突出、生产成 1数学模型 本低廉等优点，通过控制铝线直径以及喂线速度，可 1.1控制方程 精确地控制加铝量.为了尽可能地提高铝的收得 圆柱坐标系下，对固定在空间内的任一控制容 率，应保证A1线在适当的深度熔化，生产中出于对 积，其非稳态导热微分控制方程如下式： 保护钢包包底的考虑，喂入深度一般控制在钢包内 钢水深度的0.6~0.75处1-.铝线在钢液中的熔 (A:韶)+品(A韶)+是(A)+ 化是一个涉及移动边界的相变导热问题，本文依据 。a(eT) aT 传热学原理建立了铝线熔化过程的数学模型，分析 S-pen =pC O (1) 了喂线速度、A!线直径以及钢液过热度对铝线熔化 式中：w为Al的喂线速度，ms1;c,为定压比热容， 过程的影响，为生产中喂线参数的选择提供了理论 Jkg1K-1;S为热源项，W·m3;r为时间，s;A为 收稿日期：2013-11一12 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.s1.009:http:/jourals.ustb.edu.cn第 36 卷 增刊 1 2014 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 Suppl． 1 Apr． 2014 LF 喂铝线过程参数优化 张 鹏，程树森，陈 川 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083  通信作者，E-mail: 13661195105@ 163． com 摘 要 在铝镇静钢 LF 精炼过程中，准确控制钢水中的酸溶铝含量及氧含量，同时减少铝线消耗对钢铁企业有重要的经济 价值． 本文建立了 LF 喂线过程中，铝线在钢液中熔化的一维传热数学模型，并利用文献中的实验结果验证了模型的准确性． 利用该模型分析了喂线速度、铝线直径以及钢液过热度对铝线熔化过程的影响． 计算结果表明，喂线速度和钢液过热度对铝 线喂入深度影响较大，在高过热度时应选用较粗的铝线以较低的喂线速度进行喂线． 关键词 铝镇静钢; 精炼; 喂线; 数学模型; 传热 分类号 TF769. 2 Parameter optimization of aluminum wire feeding process during LF refining ZHANG Peng ，CHENG Shu-sen，CHEN Chuan School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: 13661195105@ 163． com ABSTＲACT In LF refining process of Al-killed steel，the accurate control of acid-dissolved aluminum content and oxygen content and the less consumption of aluminum wire provide substantial economic value to steel plants． A one-dimensional heat transfer mathe￾matical model was proposed to describe the melting behavior of aluminum wire injected into molten steel during LF refining process． The model was validated by experimental results from previous literatures． The effects of wire speed，wire diameter and bath superheat on the melting of aluminum wire were investigated by using the model． It is found that wire speed and bath superheat seem to be the most important factors affecting the travelled distance of aluminum wire． In addition，large wire diameter and small wire speed are rec￾ommended under high bath superheat． KEY WOＲDS aluminum-killed steel; refining; wire feeding; mathematical models; heat transfer 收稿日期: 2013--11--12 DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． s1． 009; http: / /journals． ustb． edu． cn 在铝镇静钢精炼过程中，通常采用喂铝线法加 入铝以达到脱氧以及微调合金成分的目的． 喂线工 艺具有设备轻便、操作简单、冶金效果突出、生产成 本低廉等优点，通过控制铝线直径以及喂线速度，可 精确地控制加铝量． 为了尽可能地提高铝的收得 率，应保证 Al 线在适当的深度熔化，生产中出于对 保护钢包包底的考虑，喂入深度一般控制在钢包内 钢水深度的 0. 6 ～ 0. 75 处［1--2］． 铝线在钢液中的熔 化是一个涉及移动边界的相变导热问题，本文依据 传热学原理建立了铝线熔化过程的数学模型，分析 了喂线速度、Al 线直径以及钢液过热度对铝线熔化 过程的影响，为生产中喂线参数的选择提供了理论 依据． 1 数学模型 1. 1 控制方程 圆柱坐标系下，对固定在空间内的任一控制容 积，其非稳态导热微分控制方程如下式: 1 r   ( r λr T  ) r + 1 r 2   ( θ λ T  ) θ +   ( z λ T  ) z + S － ρcp ( wT) z = ρcp T τ ． ( 1) 式中: w 为 Al 的喂线速度，m·s － 1 ; cp 为定压比热容， J·kg － 1 ·K － 1 ; S 为热源项，W·m － 3 ; τ 为时间，s; λ 为