·120 北京科技大学学报 第36卷 90r 吹气体的搅拌能力增强，促进钒铁液的更快混合 ·一底吹流量 -★底吹位置2 85 -◆一底吹位置1 -★底吹位置3 而三个底吹气孔在不同选择时对混匀时间的影响比 较复杂.由于3个吹气孔同时底吹N2会造成相互干 75 扰，使每个吹气孔在单独观察时，并不与其位置的选 择呈现一定规律.这也从一定程度上说明了3股底 吹气体相互之间存在影响，进而对流场产生一定影响. 65 2.2方差分析及显著性检验 对表4中所得实验数据进行方差分析，选出对 混匀时间影响最显著的因素，其结果如表6所示. 50 A,A.A,A.A,B,B,B,B,B.C C:C,C.C,D,D,D,D,Ds 四个因素中底吹流量、底吹位置1和底吹位置3对 图4底吹氮气参数与混匀时间的关系 混匀时间有显著性影响，底吹位置2无显著性影响. Fig.4 Relationship between bottom blowing parameters and mixing 方差分析能准确地估计误差，并在合并误差后提高 time 了检验的准确性，因而方差分析得出的结论较为准 吹流量)时，混匀时间随着底吹氮气流量的增大而 确，并且与极差分析得出的四个因素中底吹位置2 减少.不难得出以下观点：随着吹气流量的增大，底 对混匀时间的影响最小的结果一致 表6方差分析表 Table 6 Variance analysis table 来源 平方和，S 自由度，f 方差，V F比 显著性 底吹流量(A) 3597.2168 ￥ 899.3042 6.09 ★★ 底吹位置1(B) 4317.3581 4 1079.3395 7.31 女★ 底吹位置2(C) 759.2728 189.8182 1.28 底吹位置3(D) 17942.4348 4 4485.6087 30.39 必★ e 8706.6262 59 147.5699 一 总和 35322.91 74 注：Fas(4,59)=2.53,Fa0m(4,59)=3.65. 2.3底吹流量、底吹位置与混匀时间的相互关系 式中：T为混匀时间，Q为模型底吹气体流量，L,为 由正交分析可知，底吹流量和底吹位置对混匀 模型中底吹点和中心点之间的距离，R为模型半径. 时间均有显著性影响，而且从图4可以看出三个底 从图5可以看出，根据式(4)拟合出来的混匀 吹位置点对混匀时间的作用比较复杂，因此，在进行 时间与实验测得的混匀时间具有一定的偏差，范围 混匀时间的相关性分析中，需要考虑底吹位置点的 在+28.7%和-19.1%之间.混匀时间与底吹气体 相互作用.两点底吹实验研究中得出混匀时间与底 流量呈负指数幂关系，指数的绝对值为0.5211，高 吹点的距离(L/R)和底吹点之间的夹角()有关 于两点底吹水模型实验推导出来的值⑨ 系0.本实验采用三点底吹，底吹点之间的夹角固 120 28.7% 定为120°，只有底吹点的距离为变化参数.实验中 100 可以观察到采用三孔底吹时，钢包内存在两种环流， *不+ + 种位于三个底吹点所形成的汽液两相区内部，另 ++t·19.1% 种位于底吹点所形成的气液两相区与侧壁之间， 在这两种环流的作用下，熔池逐渐混合均匀.因此， 40 可以认为三个底吹点所形成的气液两相区内部的面 20 积大小以及底吹流量与混匀时间存在密切关系.基 406080100120 于以上思路，通过拟合得出的混匀时间T的经验 实测混匀时间/s 公式如下： 图5预测混匀时间与实测混匀时间的关系 Tm=1683.72Q-a521凸凸L1-a2 Fig.5 Comparison of the predicted mixing time with experimental (4) R RR values北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 4 底吹氮气参数与混匀时间的关系 Fig． 4 Ｒelationship between bottom blowing parameters and mixing time 吹流量) 时，混匀时间随着底吹氮气流量的增大而 减少． 不难得出以下观点: 随着吹气流量的增大，底 吹气体的搅拌能力增强，促进钒铁液的更快混合． 而三个底吹气孔在不同选择时对混匀时间的影响比 较复杂． 由于 3 个吹气孔同时底吹 N2会造成相互干 扰，使每个吹气孔在单独观察时，并不与其位置的选 择呈现一定规律． 这也从一定程度上说明了 3 股底 吹气体相互之间存在影响，进而对流场产生一定影响． 2. 2 方差分析及显著性检验 对表 4 中所得实验数据进行方差分析，选出对 混匀时间影响最显著的因素，其结果如表 6 所示． 四个因素中底吹流量、底吹位置 1 和底吹位置 3 对 混匀时间有显著性影响，底吹位置 2 无显著性影响． 方差分析能准确地估计误差，并在合并误差后提高 了检验的准确性，因而方差分析得出的结论较为准 确，并且与极差分析得出的四个因素中底吹位置 2 对混匀时间的影响最小的结果一致． 表 6 方差分析表 Table 6 Variance analysis table 来源 平方和，S 自由度，f 方差，V F 比 显著性 底吹流量( A) 3597. 2168 4 899. 3042 6. 09 ＊＊ 底吹位置 1( B) 4317. 3581 4 1079. 3395 7. 31 ＊＊ 底吹位置 2( C) 759. 2728 4 189. 8182 1. 28 底吹位置 3( D) 17942. 4348 4 4485. 6087 30. 39 ＊＊ e 8706. 6262 59 147. 5699 — — 总和 35322. 91 74 — — — 注: F0. 05 ( 4，59) = 2. 53，F0. 01 ( 4，59) = 3. 65． 2. 3 底吹流量、底吹位置与混匀时间的相互关系 由正交分析可知，底吹流量和底吹位置对混匀 时间均有显著性影响，而且从图 4 可以看出三个底 吹位置点对混匀时间的作用比较复杂，因此，在进行 混匀时间的相关性分析中，需要考虑底吹位置点的 相互作用． 两点底吹实验研究中得出混匀时间与底 吹点的距离( L /Ｒ) 和底吹点之间的夹角( θ) 有关 系［10］． 本实验采用三点底吹，底吹点之间的夹角固 定为 120°，只有底吹点的距离为变化参数． 实验中 可以观察到采用三孔底吹时，钢包内存在两种环流， 一种位于三个底吹点所形成的汽液两相区内部，另 一种位于底吹点所形成的气液两相区与侧壁之间， 在这两种环流的作用下，熔池逐渐混合均匀． 因此， 可以认为三个底吹点所形成的气液两相区内部的面 积大小以及底吹流量与混匀时间存在密切关系． 基 于以上思路，通过拟合得出的混匀时间 τmix的经验 公式如下: τmix = 1683. 72Q ( － 0. 5211 L1 Ｒ L2 Ｒ L3 ) Ｒ － 0. 2093 ． ( 4) 式中: τmix为混匀时间，Q 为模型底吹气体流量，Li为 模型中底吹点和中心点之间的距离，Ｒ 为模型半径． 图 5 预测混匀时间与实测混匀时间的关系 Fig． 5 Comparison of the predicted mixing time with experimental values 从图 5 可以看出，根据式( 4) 拟合出来的混匀 时间与实验测得的混匀时间具有一定的偏差，范围 在 + 28. 7% 和 － 19. 1% 之间． 混匀时间与底吹气体 流量呈负指数幂关系，指数的绝对值为 0. 5211，高 于两点底吹水模型实验推导出来的值［9］． ·120·