增刊1 张鹏等：LF喂铝线过程参数优化 ·45· 6 、一熔化时间喂人深度、 6 4 5 3 4 ● 熔池深度 al 3装 -=20mm ●-中=16mm ▲p=13mm 0 84060810214161828 0.6 0.81.01.2141.6 18 0 速度/m·s月 速度(ms) 图7A!线直径对喂入深度的影响 图6喂线速度对A!熔化时间及喂入深度的影响 Fig.6 Effect of Al wire speed on melting time and travelled distance Fig.7 Effect of Al wire diameter on travelled distance 度随速度增大呈线性增加，且A!线喂入深度均超过 变.图9给出了直径为13mm的Al线在不同过热 熔池深度，出于保护钢包包底的考虑，生产中合理的 度下的合理喂线速度.从图中可以看出，在过热度 喂线速度不应落在此区域内. 较高时，为保证A!利用率，应选取较小的喂线速度 以确保A!线依照第二种熔化路线进行熔化，同时为 在a和b两线之间的区域，Al线的熔化以第二 保证生产进度，此时应使用较粗的A线 种路线进行，其熔化时间在1.5s左右，喂入深度约 为2m.前文提到合理的喂入深度应在0.6H~ 9.0 一40K -·60 0.75H处(H为钢液深度)，因此对熔池深度3m的 --80K 钢包，其合理的喂线速度应控制在第二熔化路线区 域内.在此区域内，喂入深度随速度增大而减小. 80 在b线右侧区域，因速度较高，外部对流传入的 热量过多，极难形成钢壳，A!线依照第三种熔化路 线进行熔化，此时喂入深度不足10cm,生产中应避 免该现象的发生. 时间/s 图中两次大的转折，是由A!线熔化路线发生改 图8过热度对A1线熔化的影响 变引起，A!线的熔化路线取决于其喂线速度、过热 Fig.8 Effect of bath superheat on the shell thickness 度以及界面热阻的大小 5.2Al线直径 4.0 图7给出了三种不同直径A!线的喂入深度随 3.5 喂线速度的变化.从图中可以看出，在α线左侧区 30l 域，即第一种熔化路线区域内，A线喂入深度随其 2.0 直径的增大而显著增加，在其他两区域，A1线直径 1.5 变化对喂入深度的影响较小.前面述及A线的熔 1.0 ● 化形式取决于其喂线速度、过热度以及界面热阻，与 0.5 40 60 80 100120 AI线直径无关，因此图中三种直径的Al线，其熔化 过热度K 形式发生改变时的临界喂线速度是一致的.另外， 图9不同过热度下合理的喂线速度 分析发现半径分别为和2的两种A线，其他条件 Fig.9 Reasonable wire speeds under different superheats 完全一致时，其熔化时间存在以下关系： 6结论 (18) (1)本文建立了喂A!线过程中A1线熔化的传 5.3钢液过热度 热数学模型，并利用文献中的实验结果验证了模型 钢液过热度对A!线外壳厚度及熔化时间的影 的准确性. 响如图8所示.过热度的增加会大幅减小外壳厚度 (2)模型计算结果表明A1线的熔化有三种路 以及熔化时间，同时还会引起A!线熔化路线的改 线：A1线外部有钢壳形成，A!线在外部钢壳尚未熔增刊 1 张 鹏等: LF 喂铝线过程参数优化 图 6 喂线速度对 Al 熔化时间及喂入深度的影响 Fig． 6 Effect of Al wire speed on melting time and travelled distance 度随速度增大呈线性增加，且 Al 线喂入深度均超过 熔池深度，出于保护钢包包底的考虑，生产中合理的 喂线速度不应落在此区域内． 在 a 和 b 两线之间的区域，Al 线的熔化以第二 种路线进行，其熔化时间在 1. 5 s 左右，喂入深度约 为 2 m． 前文提到合理的喂入深度应在 0. 6H ～ 0. 75H 处( H 为钢液深度) ，因此对熔池深度 3 m 的 钢包，其合理的喂线速度应控制在第二熔化路线区 域内． 在此区域内，喂入深度随速度增大而减小． 在 b 线右侧区域，因速度较高，外部对流传入的 热量过多，极难形成钢壳，Al 线依照第三种熔化路 线进行熔化，此时喂入深度不足 10 cm，生产中应避 免该现象的发生． 图中两次大的转折，是由 Al 线熔化路线发生改 变引起，Al 线的熔化路线取决于其喂线速度、过热 度以及界面热阻的大小． 5. 2 Al 线直径 图 7 给出了三种不同直径 Al 线的喂入深度随 喂线速度的变化． 从图中可以看出，在 a 线左侧区 域，即第一种熔化路线区域内，Al 线喂入深度随其 直径的增大而显著增加，在其他两区域，Al 线直径 变化对喂入深度的影响较小． 前面述及 Al 线的熔 化形式取决于其喂线速度、过热度以及界面热阻，与 Al 线直径无关，因此图中三种直径的 Al 线，其熔化 形式发生改变时的临界喂线速度是一致的． 另外， 分析发现半径分别为 r1和 r2的两种 Al 线，其他条件 完全一致时，其熔化时间存在以下关系: τ2 τ1 = r2 r1 ． ( 18) 5. 3 钢液过热度 钢液过热度对 Al 线外壳厚度及熔化时间的影 响如图 8 所示． 过热度的增加会大幅减小外壳厚度 以及熔化时间，同时还会引起 Al 线熔化路线的改 图 7 Al 线直径对喂入深度的影响 Fig． 7 Effect of Al wire diameter on travelled distance 变． 图 9 给出了直径为 13 mm 的 Al 线在不同过热 度下的合理喂线速度． 从图中可以看出，在过热度 较高时，为保证 Al 利用率，应选取较小的喂线速度 以确保 Al 线依照第二种熔化路线进行熔化，同时为 保证生产进度，此时应使用较粗的 Al 线． 图 8 过热度对 Al 线熔化的影响 Fig． 8 Effect of bath superheat on the shell thickness 图 9 不同过热度下合理的喂线速度 Fig． 9 Ｒeasonable wire speeds under different superheats 6 结论 ( 1) 本文建立了喂 Al 线过程中 Al 线熔化的传 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． ( 2) 模型计算结果表明 Al 线的熔化有三种路 线: Al 线外部有钢壳形成，Al 线在外部钢壳尚未熔 ·45·