D0I:10.13374/1.issnl00103.2009.s1.016 第31卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.31 Suppl.1 2009年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2009 钢液中气泡和夹杂物的去除 赵晶晶程树森陶涛 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要熔池中钢液的流动、气泡以及夹杂物的大小都影响着钢液中夹杂物的去除率。研究表明，向上流动的钢液有利于夹 杂物的上浮，几乎所有的夹杂物都能在钢液上升流中上浮·向下流动的钢液对夹杂物和气泡的上浮有阻碍作用，当气泡的直 径小于1mm时其在钢液中将无法上浮.在钢包精炼吹氩过程中，应使用较小的吹氩量，一方面避免产生过大的气泡而降低底 吹气体的利用效率，另一方面减小熔池内的钢液流速，促进气泡和夹杂物的上浮。但吹氩量也不宜过小，必须使气泡保持一定 的尺寸来保证其充分上浮，在钢包精炼过程中选择吹氩量时，应综合考虑钢液流速和气泡大小的影响· 关键词洁净钢：钢包精炼：吹氩：气泡；夹杂物 Bubble and inclusion removal in molten steel ZHAO Jing-jing.CHENG Shu-sen,TAO Tao School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT The inclusion removal rate in molten steel is influenced by molten steel flow and the bubble/inclusion size.As the re- search results shown,the upward movement of molten steel is in favor of the inclusion floatation.and almost all of the inclusions can float up.Inclusion and bubble flotation is hindered by the downward molten steel flow.Bubbles whose diameters are smaller than 1 mm can not float up when the molten steel flows downward.In the ladle refining process.small gas injection rate should be used to avoid forming excessive big bubbles,which will reduce the gas"injection efficiency,and to reduce the molten steel velocities.which is good for the bubble/inclusion flotation.But the gas injection rate also should not be too small,which ensures that bubbles in molten steel maintain a certain size to fully float up.In the ladle refining process.both the molten steel velocity and the bubble size should be considered when choosing the gas injection rate. KEY WORDS clean steel:ladle refining:argon gas injection:bubble;inclusion 洁净钢治炼的目的就是控制钢中的夹杂物，在 1数学模型 冶炼工序中，精炼和连铸是去除夹杂物的主要场 所山，夹杂物在钢液中的上浮主要有两种方式：依 夹杂物、气泡颗粒在流体中主要受到3个力的 靠自身浮力上浮、黏附在气泡表面上浮，在钢液运 作用：重力、浮力、流体作用于颗粒上的阻力 动过程中，夹杂物之间会碰撞凝聚成大颗粒夹杂来 (1)浮力F: 依靠自身浮力上浮；还有一部分夹杂物会粘附在气 R=吉吗 (1) 泡表面，依靠气泡的浮力来上浮)，因此，夹杂物以 及气泡的大小对钢液中夹杂物的去除有着非常重要 (2)重力G: 的影响，本文通过分析钢液中夹杂物和气泡的受 G=日xd09 (2) 力，研究了钢包精炼和连铸过程中夹杂物和气泡大 小、以及不同的钢液流速对夹杂物上浮的影响，探讨 (3)阻力Fa1: 了三者之间的关系 Fa=女Cplu-wl(u-,) (3) 收稿日期：2009-06-30 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。-60672145) 作者简介：赵晶晶(1986-)，女，项士研究生，E-mail:jingjing032@126.com:程树森(1964一)，男，教授，博士钢液中气泡和夹杂物的去除 赵晶晶 程树森 陶 涛 北京科技大学冶金与生态工程学院‚北京100083 摘 要 熔池中钢液的流动、气泡以及夹杂物的大小都影响着钢液中夹杂物的去除率．研究表明‚向上流动的钢液有利于夹 杂物的上浮‚几乎所有的夹杂物都能在钢液上升流中上浮．向下流动的钢液对夹杂物和气泡的上浮有阻碍作用‚当气泡的直 径小于1mm 时其在钢液中将无法上浮．在钢包精炼吹氩过程中‚应使用较小的吹氩量‚一方面避免产生过大的气泡而降低底 吹气体的利用效率‚另一方面减小熔池内的钢液流速‚促进气泡和夹杂物的上浮．但吹氩量也不宜过小‚必须使气泡保持一定 的尺寸来保证其充分上浮．在钢包精炼过程中选择吹氩量时‚应综合考虑钢液流速和气泡大小的影响． 关键词 洁净钢；钢包精炼；吹氩；气泡；夹杂物 Bubble and inclusion removal in molten steel ZHA O Jing-jing‚CHENG Shu-sen‚T A O T ao School of Metallurgical and Ecological Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT T he inclusion removal rate in molten steel is influenced by molten steel flow and the bubble／inclusion size．As the re￾search results shown‚the upward movement of molten steel is in favor of the inclusion floatation‚and almost all of the inclusions can float up．Inclusion and bubble flotation is hindered by the downward molten steel flow．Bubbles whose diameters are smaller than1 mm can not float up when the molten steel flows downward．In the ladle refining process‚small gas injection rate should be used to avoid forming excessive big bubbles‚which will reduce the gas-injection efficiency‚and to reduce the molten steel velocities‚which is good for the bubble／inclusion flotation．But the gas injection rate also should not be too small‚which ensures that bubbles in molten steel maintain a certain size to fully float up．In the ladle refining process‚both the molten steel velocity and the bubble size should be considered when choosing the gas injection rate． KEY WORDS clean steel；ladle refining；argon gas injection；bubble；inclusion 收稿日期：2009-06-30 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．60672145） 作者简介：赵晶晶（1986—）‚女‚硕士研究生‚E-mail：jingjing032＠126．com；程树森（1964—）‚男‚教授‚博士 洁净钢冶炼的目的就是控制钢中的夹杂物．在 冶炼工序中‚精炼和连铸是去除夹杂物的主要场 所［1］．夹杂物在钢液中的上浮主要有两种方式：依 靠自身浮力上浮、黏附在气泡表面上浮．在钢液运 动过程中‚夹杂物之间会碰撞凝聚成大颗粒夹杂来 依靠自身浮力上浮；还有一部分夹杂物会粘附在气 泡表面‚依靠气泡的浮力来上浮［2］．因此‚夹杂物以 及气泡的大小对钢液中夹杂物的去除有着非常重要 的影响．本文通过分析钢液中夹杂物和气泡的受 力‚研究了钢包精炼和连铸过程中夹杂物和气泡大 小、以及不同的钢液流速对夹杂物上浮的影响‚探讨 了三者之间的关系． 1 数学模型 夹杂物、气泡颗粒在流体中主要受到3个力的 作用：重力、浮力、流体作用于颗粒上的阻力． （1）浮力 Ff： Ff＝ 1 6 πd 3 pρg （1） （2）重力 G： G＝ 1 6 πd 3 pρp g （2） （3）阻力 Fd ［3］： Fd＝ πd 2 p 8 CDρ｜u— up｜（ u— up） （3） 第31卷 增刊1 2009年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31Suppl．1 Dec．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．s1．016