邓建军等：邯钢250t转炉吹炼参数对传质能力影响的实验研究 215 ○○，压力表+ 流量计 CO:压力表 顶吹气体 流量计 储气罐 旋拧阀 转炉 D个 安全阀 安全阀 空气压缩机 电导率仪 油水分离器 水 K入 计算机 旋拧阀 44 底吹气体 图2实验装置流程 Fig.2 Flow chart of the experimental apparatus 钢 表3容量传质系数测定的实验方案 Table 3 Capacity experiment scheme for determining the mass transfer 22.59 coefficient 氧枪枪位/ 顶吹流量/ 底吹供气强度/ 0479 序号 方案 mm (m3.h-1) (m3.t-1.min-1) 5 (1) 256 92.16 0.04 8孔对称 (2) 256 92.16 0.06 8孔对称 (3) 256 92.16 0.08 8孔对称 (4) 256 92.16 0.06 4孔对称 (5) 256 92.16 0.06 6孔对称 (6) 256 92.16 0.06 8孔对称 下2 (7) 256 92.16 0.06 12孔布置 兑铁侧 (8) 189 89.28 0.08 12孔布置 图3底吹供气元件布置图 (9) 189 97.92 0.08 12孔布置 Fig.3 Device layout of bottom blowing gas supply (10) 256 97.92 0.08 12孔布置 1.3实验方案及方法 本实验采用水、机油和苯甲酸分别模拟钢水、熔渣 测得熔池水溶液中V.值，结果如表4所示.而溶解在 和钢中溶质元素.通过测定溶于机油中的苯甲酸向水 水中苯甲酸浓度与V值之间的关系如下式： 中的传递速率，进而得到不同条件时钢中溶质元素在 [C]。=9.19×10-6+9.84×10-6V. (10) 两相中的传递速率，从而来考察工艺参数（底吹流量、 式中：[C.为溶解在水中的苯甲酸浓度，molL:V 顶吹流量、氧枪枪位、底枪布置方式等)对钢中溶质元 为熔池水溶液的氧化还原电位 素在渣一钢间的传质速率。本实验机油中苯甲酸浓度 由于钢中传质过程为渣一钢反应限制性环节，可 为0.033mol/L,实验方案如表3所示. 知油一水两相间传质过程总速率可表示如下： 实验时，将模型中注入一定量水，水液面高203 (11) mm,随后分别依次设定氧枪枪位、底气孔个数、顶吹流 G=6()G-c)=k.c-G. 量、底吹流量等工艺参数.待吹气后模型内状态保持 积分后可得容量传质系数如下： 稳定后，向模型中熔池加入已配置好的含一定苯甲酸 n【c.-C)/(C。-C)] k= (12) 浓度的机油：同时考虑到优化转炉加入物料的熔化过 程的方案，用颗粒状苯甲酸模拟物料在吹炼过程中在 为了更直观地分析苯甲酸从机油向水中的传递速 耳轴两侧加入，加入时用事先放置在熔池底部的酸度 度，将式(12)中苯甲酸浓度差比值的对数定义为无因 仪采集数据，数据采集时间为l0min. 次量C,即有 2实验结果分析及讨论 Cx =In- C.-C (13) C.-Co 实验采用酸度仪在不同实验方案、不同时刻分别 式中：C。为与油水平衡时水中苯甲酸的浓度，molL;邓建军等: 邯钢 250 t 转炉吹炼参数对传质能力影响的实验研究 图 2 实验装置流程 Fig． 2 Flow chart of the experimental apparatus 图 3 底吹供气元件布置图 Fig． 3 Device layout of bottom blowing gas supply 1. 3 实验方案及方法 本实验采用水、机油和苯甲酸分别模拟钢水、熔渣 和钢中溶质元素． 通过测定溶于机油中的苯甲酸向水 中的传递速率，进而得到不同条件时钢中溶质元素在 两相中的传递速率，从而来考察工艺参数( 底吹流量、 顶吹流量、氧枪枪位、底枪布置方式等) 对钢中溶质元 素在渣--钢间的传质速率． 本实验机油中苯甲酸浓度 为 0. 033 mol / L，实验方案如表 3 所示． 实验时，将模型中注入一定量水，水液面高 203 mm，随后分别依次设定氧枪枪位、底气孔个数、顶吹流 量、底吹流量等工艺参数． 待吹气后模型内状态保持 稳定后，向模型中熔池加入已配置好的含一定苯甲酸 浓度的机油; 同时考虑到优化转炉加入物料的熔化过 程的方案，用颗粒状苯甲酸模拟物料在吹炼过程中在 耳轴两侧加入，加入时用事先放置在熔池底部的酸度 仪采集数据，数据采集时间为 10 min． 2 实验结果分析及讨论 实验采用酸度仪在不同实验方案、不同时刻分别 表 3 容量传质系数测定的实验方案 Table 3 Capacity experiment scheme for determining the mass transfer coefficient 序号 氧枪枪位/ mm 顶吹流量/ ( m3 ·h － 1 ) 底吹供气强度/ ( m3 ·t － 1·min － 1 ) 方案 ( 1) 256 92. 16 0. 04 8 孔对称 ( 2) 256 92. 16 0. 06 8 孔对称 ( 3) 256 92. 16 0. 08 8 孔对称 ( 4) 256 92. 16 0. 06 4 孔对称 ( 5) 256 92. 16 0. 06 6 孔对称 ( 6) 256 92. 16 0. 06 8 孔对称 ( 7) 256 92. 16 0. 06 12 孔布置 ( 8) 189 89. 28 0. 08 12 孔布置 ( 9) 189 97. 92 0. 08 12 孔布置 ( 10) 256 97. 92 0. 08 12 孔布置 测得熔池水溶液中 Vm值，结果如表 4 所示． 而溶解在 水中苯甲酸浓度与 Vm值之间的关系如下式: ［C］B = 9. 19 × 10 － 6 + 9. 84 × 10 － 6Vm ． ( 10) 式中: ［C］B为溶解在水中的苯甲酸浓度，mol·L － 1 ; Vm 为熔池水溶液的氧化还原电位． 由于钢中传质过程为渣--钢反应限制性环节，可 知油--水两相间传质过程总速率可表示如下: dCi dt = ( k ) A V ( Ce － Ci ) = ka ( Ce － Ci ) ． ( 11) 积分后可得容量传质系数如下: ka = ln［( Ce － Ci ) /( Ce － C0) ］ t ． ( 12) 为了更直观地分析苯甲酸从机油向水中的传递速 度，将式( 12) 中苯甲酸浓度差比值的对数定义为无因 次量 Ck，即有 Ck = ln Ce － Ci Ce － C0 ． ( 13) 式中: Ce 为与油水平衡时水中苯甲酸的浓度，mol·L － 1 ; · 512 ·