增刊1 刘文娟等：钒铁电弧炉底吹增氨的水模型实验研究 ·119· NaCl溶液作为刺激信号，在钢包滞留处测量该信号 进行极差分析的结果，从中得出各因素对混匀时间 的输入，加入信号的同时开始记录输出，从响应曲线 影响的大小顺序为底吹位置1，底吹流量，底吹位置 中得到混匀时间回.混匀时间测定装置如图2所 3,底吹位置2. 示，图3为本次实验的实物装置.实验过程中底吹 表4正交实验表 气体采用氯气，钒铁液用水模拟.在钢包底吹位置 Table 4 Orthogonal experiment table 一侧的壁面作为饱和KCI溶液加入点，实验中使用 编号组合方式混匀时间s 编号组合方式混匀时间/s 两个电极，分别安置在示踪剂加入位置一侧及正对 1 A B:C2D4 72±11 14 AB:CsD2 73±6 面，由于熔池较浅，其中一个电极探头插入在钢包底 2 A2B CsDs 71±8 15 As B:CaDa 53±9 部，一个电极放在钢包中部，如图3所示 3 A:B CaD 91±16 16 A BaC4D2 105±25 实验中先打开氮气阀，通入氮气，然后加水至规 4 ABCD: 80±6 17 A2 BaC Da 103±3 定的液面高度，再调整气体流量计控制流量至预定 5 AsB C3D2 83±8 18 A:BaC Ds 51±13 的流量，喷吹几分钟后待模型中液体流动稳定后，将 6 A1 B2C3D3 101±4 19 ABaC2 D 87±13 20mL饱和KCl溶液（示踪剂）通过漏斗靠溶液自重 7 A2B2C2D2 66±6 20 AsBaCsD: 50±6 注入水中，漏斗放置在钢包壁面，液面上方.示踪剂 8 A:B2CsD4 73±21 21 A BsCs D 76±12 经漏斗开始加入包内的同时，D800数据采集仪开 9 A B2CaDs 41±12 22 A2 Bs Ca D: 57±16 始记录，测量点的电导率值随时间的变化而变化，混 o AsB2CID 76±4 23 A:BsCI D2 47±9 匀时间根据电导率的变化不超过稳定值的±5%来 11 A B:CD5 67±8 24 A BsC Da 51±7 确定可.每个方案做3次实验，取所测得的平均值 12 A2B3CaD 85±22 25 AsBsC2Ds 63±16 为该方案下的混匀时间 13 A:B3C2D3 95±9 及 注：按L(5)正交表安排的25个处理组合进行试验，下脚标 表示各因素的不同水平：每组实验方案重复测定3次 表5Ls(5)正交实验极差分析 Table 5 Range analysis of Ls(5)orthogonal test A C 处理组合 底吹流量底吹位置1底吹位置2底吹位置3 1258 1190 118 1242 1一氮气瓶2一气阀3一流量计4一底吹喷嘴5一电极 K 1145 1069 1149 1123 6一漏斗7一钢包模型8一电脑 1072 1116 1113 1150 图2混匀时间测定实验装置 Ka 996 1189 1038 1054 Fig.2 Sketch of the experimental apparatus for mixing time measure- 5 974 881 1028 981 ment k 84 9 75 83 76 75 71 74 74 77 66 69 70 65 59 69 65 R值 19 21 8 17 最佳水平 5 5 4 5 注：K,代表各因素i水平下混匀时间的和：k代表K的平均值. 图3实物装置图 应用极差分析的结果可以得出各因素的最优水 Fig.3 Experimental devices 平，直观分析结果见图4.A因素的最优水平是5， 2实验结果及分析 即底吹流量为1306Lh;B、C和D因素的最优水平 分别是5、4和5，即底吹位置为e(0.7R)、d(0.6R) 2.1正交实验结果的极差分析 和e(0.7R). 混匀时间的结果见表4.表5是对表4的数据 由图4可以看出，在仅考虑因素A(模型单孔底增刊 1 刘文娟等: 钒铁电弧炉底吹增氮的水模型实验研究 NaCl 溶液作为刺激信号，在钢包滞留处测量该信号 的输入，加入信号的同时开始记录输出，从响应曲线 中得到混匀时间［9］． 混匀时间测定装置如图 2 所 示，图 3 为本次实验的实物装置． 实验过程中底吹 气体采用氮气，钒铁液用水模拟． 在钢包底吹位置 一侧的壁面作为饱和 KCl 溶液加入点，实验中使用 两个电极，分别安置在示踪剂加入位置一侧及正对 面，由于熔池较浅，其中一个电极探头插入在钢包底 部，一个电极放在钢包中部，如图 3 所示． 实验中先打开氮气阀，通入氮气，然后加水至规 定的液面高度，再调整气体流量计控制流量至预定 的流量，喷吹几分钟后待模型中液体流动稳定后，将 20 mL 饱和 KCl 溶液( 示踪剂) 通过漏斗靠溶液自重 注入水中，漏斗放置在钢包壁面，液面上方． 示踪剂 经漏斗开始加入包内的同时，DJ800 数据采集仪开 始记录，测量点的电导率值随时间的变化而变化，混 匀时间根据电导率的变化不超过稳定值的 ± 5% 来 确定［9］． 每个方案做 3 次实验，取所测得的平均值 为该方案下的混匀时间． 1—氮气瓶 2—气阀 3—流量计 4—底吹喷嘴 5—电极 6—漏斗 7—钢包模型 8—电脑 图 2 混匀时间测定实验装置 Fig． 2 Sketch of the experimental apparatus for mixing time measure￾ment 图 3 实物装置图 Fig． 3 Experimental devices 2 实验结果及分析 2. 1 正交实验结果的极差分析 混匀时间的结果见表 4． 表 5 是对表 4 的数据 进行极差分析的结果，从中得出各因素对混匀时间 影响的大小顺序为底吹位置 1，底吹流量，底吹位置 3，底吹位置 2． 表 4 正交实验表 Table 4 Orthogonal experiment table 编号 组合方式 混匀时间/s 编号 组合方式 混匀时间/s 1 A1B1C2D4 72 ± 11 14 A4B3C5D2 73 ± 6 2 A2B1C5D5 71 ± 8 15 A5B3C4D4 53 ± 9 3 A3B1C4D1 91 ± 16 16 A1B4C4D2 105 ± 25 4 A4B1C1D3 80 ± 6 17 A2B4C1D4 103 ± 3 5 A5B1C3D2 83 ± 8 18 A3B4C3D5 51 ± 13 6 A1B2C3D3 101 ± 4 19 A4B4C2D1 87 ± 13 7 A2B2C2D2 66 ± 6 20 A5B4C5D3 50 ± 6 8 A3B2C5D4 73 ± 21 21 A1B5C5D1 76 ± 12 9 A4B2C4D5 41 ± 12 22 A2B5C4D3 57 ± 16 10 A5B2C1D1 76 ± 4 23 A3B5C1D2 47 ± 9 11 A1B3C1D5 67 ± 8 24 A4B5C3D4 51 ± 7 12 A2B3C3D1 85 ± 22 25 A5B5C2D5 63 ± 16 13 A3B3C2D3 95 ± 9 注: 按 L25 ( 56 ) 正交表安排的 25 个处理组合进行试验，下脚标 表示各因素的不同水平; 每组实验方案重复测定 3 次． 表 5 L25 ( 56 ) 正交实验极差分析 Table 5 Ｒange analysis of L25 ( 56 ) orthogonal test s 处理组合 A 底吹流量 B 底吹位置 1 C 底吹位置 2 D 底吹位置 3 K1 1258 1190 1118 1242 K2 1145 1069 1149 1123 K3 1072 1116 1113 1150 K4 996 1189 1038 1054 K5 974 881 1028 981 k1 84 79 75 83 k2 76 71 77 75 k3 71 74 74 77 k4 66 79 69 70 k5 65 59 69 65 Ｒ 值 19 21 8 17 最佳水平 5 5 4 5 注: Ki代表各因素 i 水平下混匀时间的和; ki代表 Ki的平均值． 应用极差分析的结果可以得出各因素的最优水 平，直观分析结果见图 4． A 因素的最优水平是 5， 即底吹流量为 1306 L /h; B、C 和 D 因素的最优水平 分别是 5、4 和 5，即底吹位置为 e( 0. 7Ｒ) 、d( 0. 6Ｒ) 和 e( 0. 7Ｒ) ． 由图 4 可以看出，在仅考虑因素 A( 模型单孔底 ·119·