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第9期 韩建军等：钢包底吹氩搅拌特性 .1089. 120 平均到单位质量的钢水的搅拌功减小，使得混匀时 100 间变长 4结论 560 40 (1)影响钢包底吹氩过程的熔池搅拌特性的因 30 素很多，本研究考虑了修正弗劳德准数、液气密度 比、熔池深径比和吹气位置.研究结果表明，各因素 300 60090012001500 0/Lh) 对评价指标的影响均显著， 图7Q。一的关系图 (2)在本研究中各因素的变化幅度下，各因素 Fig 7 Relationship beween Qm and t 按显著性大小排序为：液气密度比、修正弗劳德准 数、熔池深径比和吹气位置，实验若采用单种气体 平均值)从图中可以看出随着密度比的增加，谐时 进行模拟，实验结果与原型之间必然存在误差. 性准数也增大，即吹入气体量一定时，气体密度越 (3)评价指标与各影响因素之间的函数关系为 小，混匀时间越长 H=3.133π852(Fr'X10)025w0.17元73 原型的液气密度比（钢液密度与氩气密度之 (4)本研究的钢包吹气位置设在单孔0.5R处 比)为3993则对应的H约为2674结合图7可 搅拌效果最好；随着气体流量的增加，特别是气体流 知，实验过程中若采用单种气体进行模拟，实验结果 量较小时，混匀时间显著减小 与原型之间势必会存在误差 (5)本研究选用的评价指标和影响因素均为量 6000 纲为1的特征数，所得结论同样适用于与本研究中 5000 钢包内部几何结构相似的其他LF炉钢包， 4000 3000 参考文献 2000外 [1]Feng JH.LiB B WeiG Z etal Effect of different bottom blo- 1000外P wing argon methods on LF mefinng J Univ Sci Technol Beijng 2009,31(Suppl1):7 4000 8000 12000 元。 (冯聚和，李博斌，魏国增，等.钢包底吹氩方式对LF精炼的 影响.北京科技大学学报，2009.31（增刊1）：7) 图8Ho的关系图 [2]Zhu M Y.Xiao Z Q Ma thenatical and Physical Siultion of Fig8 Relationship beween Ho and e Molten Steel for Refning Process Beijing Metallurgical Industry Press 1998 3.3.4深径比 (朱苗勇，萧泽强。钢的精炼过程数学物理模拟，北京：冶金 图9为深径比与谐时性准数之间的关系图，气 工业出版社，1998) 体流量一定时，熔池越深，气体具有的浮力势能越 [3]NakanishiK.Fujii T.Szekely J Quality and yiel mprovenent 大，且气体上浮到钢渣界面因压力减小恒温膨胀做 using method of blw ing argon stirring Irommaking Stemaking 199522(2):193 功增大，有利于提高气体的搅拌能力：而熔池深度增 [4]K rishnakumarK.BallalN B Effect of vacuum on m ixing behavior 加，钢液总质量增加，降低了气体的比搅拌功率，即 n a ladk a watemodel shidy SI Int 1999.39(11):1120 2000 [5]Helle L W.The Calculation of the tie required to m ix liqud met al in a ldle by gas rinsing J S Afr Inst M in Metall 1981.81 1600 (12):329 1200 [6]LiB X.Gao W E.Yan ZG.et al Experinental study on argon 800 bbw ing from botion of ladle by water model Stcemaking 2001. 17(4):44 400 (李碧霞，高文芳，颜正国，等，大包底吹氩水模试验研究.炼 钢，2001,17(4)：44) 0.51.01.52.02.53.0 元 [7]Xing W,NiH W.Shen QZ etal Experinent on optinum bca- 图9π，与H的关系图 tion of botio nozzle n a 130 targon stired adle by watermodel Spee Steel 2007.28(4):13 Fg9 Relationship beteen Ho and T (倖伟，倪红卫，沈巧珍，等.10钢包底吹氩喷嘴布置模式优第 9期 韩建军等： 钢包底吹氩搅拌特性 图 7 Ｑｍ--ｔ的关系图 Ｆｉｇ．7 ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＱｍ ａｎｄｔ 平均值 ）．从图中可以看出随着密度比的增加谐时 性准数也增大．即吹入气体量一定时气体密度越 小混匀时间越长． 原型的液气密度比 （钢液密度与氩气密度之 比 ）为 3993则对应的 Ｈ0约为 2674．结合图 7可 知实验过程中若采用单种气体进行模拟实验结果 与原型之间势必会存在误差． 图 8 Ｈ0--πρ的关系图 Ｆｉｇ．8 ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＨ0ａｎｄπρ 3∙3∙4 深径比 图 9 πＨ与 Ｈ0的关系图 Ｆｉｇ．9 ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＨ0ａｎｄπＨ 图 9为深径比与谐时性准数之间的关系图．气 体流量一定时熔池越深气体具有的浮力势能越 大且气体上浮到钢渣界面因压力减小恒温膨胀做 功增大有利于提高气体的搅拌能力；而熔池深度增 加钢液总质量增加降低了气体的比搅拌功率即 平均到单位质量的钢水的搅拌功减小使得混匀时 间变长． 4 结论 （1）影响钢包底吹氩过程的熔池搅拌特性的因 素很多本研究考虑了修正弗劳德准数、液气密度 比、熔池深径比和吹气位置．研究结果表明各因素 对评价指标的影响均显著． （2）在本研究中各因素的变化幅度下各因素 按显著性大小排序为：液气密度比、修正弗劳德准 数、熔池深径比和吹气位置．实验若采用单种气体 进行模拟实验结果与原型之间必然存在误差． （3）评价指标与各影响因素之间的函数关系为 Ｈ0＝3∙133π 0∙524 ρ （Ｆｒ′×10 4 ） 0∙295Ｗ 0∙177π 1∙073 Ｈ （4）本研究的钢包吹气位置设在单孔 0∙5Ｒ处 搅拌效果最好；随着气体流量的增加特别是气体流 量较小时混匀时间显著减小． （5）本研究选用的评价指标和影响因素均为量 纲为 1的特征数所得结论同样适用于与本研究中 钢包内部几何结构相似的其他 ＬＦ炉钢包． 参 考 文 献 ［1］ ＦｅｎｇＪＨＬｉＢＢＷｅｉＧＺｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｏｔｔｏｍｂｌｏ- ｗｉｎｇａｒｇｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｎＬＦｒｅｆｉｎｉｎｇ．ＪＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌＢｅｉｊｉｎｇ 200931（Ｓｕｐｐｌ1）：7 （冯聚和李博斌魏国增等．钢包底吹氩方式对 ＬＦ精炼的 影响．北京科技大学学报200931（增刊 1）：7） ［2］ ＺｈｕＭ ＹＸｉａｏＺＱ．ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌａｎｄＰｈｙｓｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ ＭｏｌｔｅｎＳｔｅｅｌｆｏｒＲｅｆｉｎｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ1998 （朱苗勇萧泽强．钢的精炼过程数学物理模拟．北京：冶金 工业出版社1998） ［3］ ＮａｋａｎｉｓｈｉＫＦｕｊｉｉＴＳｚｅｋｅｌｙＪ．Ｑｕａｌｉｔｙａｎｄｙｉｅｌｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｕｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｂｌｏｗｉｎｇａｒｇｏｎｓｔｉｒｒｉｎｇ．ＩｒｏｎｍａｋｉｎｇＳｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ 199522（2）：193 ［4］ ＫｒｉｓｈｎａｋｕｍａｒＫＢａｌｌａｌＮＢ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｖａｃｕｕｍｏｎｍｉｘｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒ ｉｎａｌａｄｌｅ：ａｗａｔｅｒｍｏｄｅｌｓｔｕｄｙ．ＩＳＩＪＩｎｔ199939（11）：1120 ［5］ ＨｅｌｌｅＬＷ．ＴｈｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｉｍｅｒｅｑｕｉｒｅｄｔｏｍｉｘｌｉｑｕｉｄｍｅｔ- ａｌｉｎａｌａｄｌｅｂｙｇａｓｒｉｎｓｉｎｇ．ＪＳＡｆｒＩｎｓｔＭｉｎＭｅｔａｌｌ198181 （12）：329 ［6］ ＬｉＢＸＧａｏＷ ＦＹａｎＺＧｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎａｒｇｏｎ ｂｌｏｗｉｎｇｆｒｏｍｂｏｔｔｏｍｏｆｌａｄｌｅｂｙｗａｔｅｒｍｏｄｅｌ．Ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ2001 17（4）：44 （李碧霞高文芳颜正国等．大包底吹氩水模试验研究．炼 钢200117（4）：44） ［7］ ＸｉｎｇＷＮｉＨＷＳｈｅｎＱＺｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎｏｐｔｉｍｕｍｌｏｃａ- ｔｉｏｎｏｆｂｏｔｔｏｍｎｏｚｚｌｅｉｎａ130ｔａｒｇｏｎｓｔｉｒｒｅｄｌａｄｌｅｂｙｗａｔｅｒｍｏｄｅｌ． ＳｐｅｃＳｔｅｅｌ200728（4）：13 （幸伟倪红卫沈巧珍等．130ｔ钢包底吹氩喷嘴布置模式优 ·1089·