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 椭圆形钢包底吹氩的流动特征 阮文康12，包燕平12四，王敏1)，林路12，李翔2 1)北京科技大学钢铁治金新技术国家重点实验室，北京1000832)北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 3)北京科技大学国家板带生产先进装备工程技术研究中心，北京100083 ☒通信作者，E-mail:baoyp@usth.cdu.cn 摘要以一种150t椭圆形钢包为原型建立1：4的钢包水模型，在相似原理基础上，以氮气模拟现场用氩气进行底吹，以水 模拟钢液，进行水模型实验。分析了底吹气孔位置、吹气量对钢液混匀及流动的影响.结果表明：原型方案两吹气孔位置距离 近，相互干扰性强，动能耗散大，影响钢液搅拌效果.底吹气量存在临界值(327.6Lh),超过临界值后气量增加的动能主要 消耗在鼓动液面和吹开渣面上，对钢液混匀的效果较小.优化后两底吹气孔分别位于长轴0.6R处，呈180°分布，优化后钢液 混匀时间整体下降，相同吹气量下混匀效果更好.采用优化后方案，相同吹气量下钢液面裸露面积大大降低，减少了钢液二次 氧化，钙处理过程全氧从58×10~6降低到47×106，软吹过程平均增N量<3×10-6. 关键词精炼：钢包：吹氩：液体流动：水模拟 分类号T℉769.9 Flow characteristics of argon bottom blowing in an ellipse ladle NGUYEN Van-thang,BAO Yan-ping WANC Min,LIN,LI Xiang 1)State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3)National Engineering Research Center of Flat Rolling Equipment,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:baoyp@ustb.edu.cn ABSTRACT The blowing hole location and the gas flow in a 150t elliptic ladle were optimized by establishing a 1:4 water model. Based on the similarity criterion,high pressure nitrogen was used to simulate argon in the water modelling experiment.Experimental re- sults show that the mixing of liquid steel is weak in the original ladle because the two blowing holes are close to each other.A critical gas flow exists at different locations.Beyond the critical value,the increase in kinetic energy mainly is used to stir liquid steel and blow the slag surface.After optimization,the two blowing holes distribute in 180 and are arranged at the 0.6 radius of the major axis re- spectively.The mixing time of liquid steel shortens and the exposed area of liquid steel reduces greatly compared with the original ladle with the same gas flow.Moreover,the total oxygen decreases to 47 x 10from 58 x10during calcium treatment,and the average nitrogen pick-up amount is less than 3x10during the soft stirring process. KEY WORDS refining:ladles:argon blowing:flow of fluids:water modelling 钢包吹底吹Ar可以有效地均匀钢液温度、成 效果不好反而会造成卷渣，加重包壁冲刷或导致 分和去除夹杂物，因其简单易操作且成本较低， 因液面裸露而形成的二次氧化6-0.本文以某厂 被广泛采用.不同包型其合理的吹气孔布置 150t椭圆形钢包为原型，通过水模型的方法探索 和吹气流量存在较大差异性.合理的吹气搅拌可 适合该厂的底吹Ar控制方案，为改善底吹Ar效 以有效地净化钢液，去除夹杂物，但是如果吹气 果提供依据. 收稿日期：2013-11-20 基金项目：博士后特别资助基金资助项目(2013T60062):钢铁治金新技术国家重点实验室基金资助项目(41602014，KF1309):国家自然科学 基金资助项目(51274029)：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20130006110023) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.s1.001:http://joumals.ustb.edu.en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 椭圆形钢包底吹氩的流动特征 阮文康1，2) ，包燕平1，2) ，王 敏1，3) ，林 路1，2) ，李 翔1，2) 1) 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083 2) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 3) 北京科技大学国家板带生产先进装备工程技术研究中心，北京 100083  通信作者，E-mail: baoyp@ ustb． edu． cn 摘 要 以一种 150 t 椭圆形钢包为原型建立 1∶ 4的钢包水模型，在相似原理基础上，以氮气模拟现场用氩气进行底吹，以水 模拟钢液，进行水模型实验． 分析了底吹气孔位置、吹气量对钢液混匀及流动的影响． 结果表明: 原型方案两吹气孔位置距离 近，相互干扰性强，动能耗散大，影响钢液搅拌效果． 底吹气量存在临界值( 327. 6 L·h － 1 ) ，超过临界值后气量增加的动能主要 消耗在鼓动液面和吹开渣面上，对钢液混匀的效果较小． 优化后两底吹气孔分别位于长轴 0. 6Ｒ 处，呈 180°分布，优化后钢液 混匀时间整体下降，相同吹气量下混匀效果更好． 采用优化后方案，相同吹气量下钢液面裸露面积大大降低，减少了钢液二次 氧化，钙处理过程全氧从 58 × 10 － 6 降低到 47 × 10 － 6 ，软吹过程平均增 N 量 ＜ 3 × 10 － 6 ． 关键词 精炼; 钢包; 吹氩; 液体流动; 水模拟 分类号 TF769. 9 Flow characteristics of argon bottom blowing in an ellipse ladle NGUYEN Van-khang1，2) ，BAO Yan-ping1，2)  ，WANG Min1，3) ，LIN Lu1，2) ，LI Xiang1，2) 1) State Key Laboratory of Advanced Metallurgy，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 3) National Engineering Ｒesearch Center of Flat Ｒolling Equipment，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: baoyp@ ustb． edu． cn ABSTＲACT The blowing hole location and the gas flow in a 150 t elliptic ladle were optimized by establishing a 1∶ 4 water model． Based on the similarity criterion，high pressure nitrogen was used to simulate argon in the water modelling experiment． Experimental re￾sults show that the mixing of liquid steel is weak in the original ladle because the two blowing holes are close to each other． A critical gas flow exists at different locations． Beyond the critical value，the increase in kinetic energy mainly is used to stir liquid steel and blow the slag surface． After optimization，the two blowing holes distribute in 180° and are arranged at the 0. 6 radius of the major axis re￾spectively． The mixing time of liquid steel shortens and the exposed area of liquid steel reduces greatly compared with the original ladle with the same gas flow． Moreover，the total oxygen decreases to 47 × 10 － 6 from 58 × 10 － 6 during calcium treatment，and the average nitrogen pick-up amount is less than 3 × 10 － 6 during the soft stirring process． KEY WOＲDS refining; ladles; argon blowing; flow of fluids; water modelling 收稿日期: 2013--11--20 基金项目: 博士后特别资助基金资助项目( 2013T60062) ; 钢铁冶金新技术国家重点实验室基金资助项目( 41602014，KF13--09) ; 国家自然科学 基金资助项目( 51274029) ; 高等学校博士学科点专项科研基金资助项目( 20130006110023) DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． s1． 001; http: / /journals． ustb． edu． cn 钢包吹底吹 Ar 可以有效地均匀钢液温度、成 分和去除夹杂物，因其简单易操作且成本较低， 被广泛采用［1--5］． 不同包型其合理的吹气孔布置 和吹气流量存在较大差异性． 合理的吹气搅拌可 以有效地净化钢液，去除夹杂物，但是如果吹气 效果不好反而会造成卷渣，加重包壁冲刷或导致 因液面裸露而形成的二次氧化［6--10］． 本文以某厂 150 t 椭圆形钢包为原型，通过水模型的方法探索 适合该厂的底吹 Ar 控制方案，为改善底吹 Ar 效 果提供依据．