D0I:10.13374/i.issnl00113.2009.12.005 第31卷第12期 北京科技大学学报 Vol.31 No.12 2009年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2009 铁水包吹气排渣过程的模拟 赵新宇 张炯明吴苏州 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要设计喷枪置于铁水包后部（相对于扒渣嘴），在扒渣开始前，通过此喷枪向铁水内喷吹气体，气体上浮后排开一定面 积渣层，使表面渣向扒渣嘴方向聚集，为下一步扒渣机的操作提供便利条件，从而减少扒渣次数，提高效率，降低铁损·使用 1:3.5比例设计铁水包水模型，模拟不同工况下，气体排渣的效果.同时采用数值模拟的方法验证水模实验结果。实验表明喷 枪浸入深度从200mm变到400mm,无渣比（无渣区域占总面积的百分比）从10%增加到30%：气体流量从4m3.h-1变到 6m3h-1,无渣比从30%增加到37%.说明浸入深度越大，吹气量越大，排渣的效果越好.数值模拟与水模型符合较好. 关键词铁水包：扒渣；喷枪：水模拟：数值模拟 分类号TF535.2 Simulation of gas blowing slag in a hot metal ladle ZHA O Xin-yu,ZHA NG Jiong-ming:WU Su-zhou School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACI A new type of spray gun was placed at the wall of a hot metal ladle(relative to the outlet of slag removal).Before slag removal,high pressure N2 was injected and floated,and slag on the ladle surface was pushed aside to the ladle outlet.The operation is positive to removing slag from the ladle,the efficiency improves,and the loss of hot metal and the time of slag removal decrease.A model in a proportion of 1:3.5 was made to simulate the hot metal ladle.Air was injected to blow slag.The simulation was operated with various parameters.At the same time,numerical simulation was made to testify the result.It is shown that when the submerged depth varies from 200mm to400mm the ratio of lack slag area tosum area rises from10%to0%.When the flux of gas changes from 4mh to 6mh,the ratio of lack"slag area to sum area increases from 30%to 37%.The increases of submerged depth and gas-blowing flux are positive to the quantity of slag removal.The result of water modelling is well accorded with the numerical simulation. KEY WORDS hot metal ladle:slag removal:spray gun:water modelling:numerical model 铁水包主要功能是脱硫、扒渣山，铁水脱硫后， 型，模拟铁水包，用水模拟铁水，在水表面使用油和 铁水表面有一层含硫渣，为了防止回硫，应把这层含 聚苯乙烯粒子的混合物模拟含硫渣，制作喷枪，用 硫渣去除)]，实验采用一种用喷枪向铁水包内部喷 气体压缩机向喷枪内供气，从而搅拌水表面的含硫 吹气体的方法，搅动铁水包上部的含硫渣，形成一定 渣，以达到使渣聚集的效果 面积的无渣区，使渣尽量聚集，继而再用扒渣机将其 水模拟实验装置如图1，喷枪形状如图中放大 扒掉，这样可以很大程度上提高渣的去除率和工作 部分所示. 效率，降低铁损 通过准数相等得出实际和模型之间的比例关 1研究方法与内容 系，从而得到模拟中的各项工况在实际中的对应数 据，通过水模拟研究流场的状况，得出更优工艺， 1.1水模研究方法 影响流体流动的主要因素有流体速度、设备尺 按模型与实际之比为1：3.5的比例制作水模 寸和重力加速度。因此，研究流体流动最重要的准 收稿日期：2009-03-04 基金项目：国家自然科学基金及宝钢联合资助项目(Na.50774109) 作者简介：赵新字(1980一)男，博士研究生；张炯明(1964一)，男，教授，博士生导师，Emai:jm203 @sina-com铁水包吹气排渣过程的模拟 赵新宇 张炯明 吴苏州 北京科技大学冶金与生态工程学院‚北京100083 摘 要 设计喷枪置于铁水包后部（相对于扒渣嘴）‚在扒渣开始前‚通过此喷枪向铁水内喷吹气体‚气体上浮后排开一定面 积渣层‚使表面渣向扒渣嘴方向聚集‚为下一步扒渣机的操作提供便利条件‚从而减少扒渣次数‚提高效率‚降低铁损．使用 1∶3∙5比例设计铁水包水模型‚模拟不同工况下‚气体排渣的效果．同时采用数值模拟的方法验证水模实验结果．实验表明喷 枪浸入深度从200mm 变到400mm‚无渣比（无渣区域占总面积的百分比）从10％增加到30％；气体流量从4m 3·h －1变到 6m 3·h －1‚无渣比从30％增加到37％．说明浸入深度越大‚吹气量越大‚排渣的效果越好．数值模拟与水模型符合较好． 关键词 铁水包；扒渣；喷枪；水模拟；数值模拟 分类号 TF535∙2 Simulation of gas blowing slag in a hot metal ladle ZHA O Xin-yu‚ZHA NG Jiong-ming‚W U Su-z hou School of Metallurgical and Ecological Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT A new type of spray gun was placed at the wall of a hot metal ladle （relative to the outlet of slag removal）．Before slag removal‚high pressure N2 was injected and floated‚and slag on the ladle surface was pushed aside to the ladle outlet．T he operation is positive to removing slag from the ladle‚the efficiency improves‚and the loss of hot metal and the time of slag removal decrease．A model in a proportion of 1∶3∙5was made to simulate the hot metal ladle．Air was injected to blow slag．T he simulation was operated with various parameters．At the same time‚numerical simulation was made to testify the result．It is shown that when the submerged depth varies from 200mm to400mm‚the ratio of lack-slag area to sum area rises from 10％ to30％．When the flux of gas changes from 4m 3·h －1to6m 3·h －1‚the ratio of lack-slag area to sum area increases from 30％ to37％．T he increases of submerged depth and gas-blowing flux are positive to the quantity of slag removal．T he result of water modelling is well accorded with the numerical simulation． KEY WORDS hot metal ladle；slag removal；spray gun；water modelling；numerical model 收稿日期：2009-03-04 基金项目：国家自然科学基金及宝钢联合资助项目（No．50774109） 作者简介：赵新宇（1980－）‚男‚博士研究生；张炯明（1964－）‚男‚教授‚博士生导师‚E-mail：jmz203＠sina．com 铁水包主要功能是脱硫、扒渣［1］．铁水脱硫后‚ 铁水表面有一层含硫渣‚为了防止回硫‚应把这层含 硫渣去除［2］．实验采用一种用喷枪向铁水包内部喷 吹气体的方法‚搅动铁水包上部的含硫渣‚形成一定 面积的无渣区‚使渣尽量聚集‚继而再用扒渣机将其 扒掉‚这样可以很大程度上提高渣的去除率和工作 效率‚降低铁损． 1 研究方法与内容 1∙1 水模研究方法 按模型与实际之比为1∶3∙5的比例制作水模 型‚模拟铁水包．用水模拟铁水‚在水表面使用油和 聚苯乙烯粒子的混合物模拟含硫渣．制作喷枪‚用 气体压缩机向喷枪内供气‚从而搅拌水表面的含硫 渣‚以达到使渣聚集的效果． 水模拟实验装置如图1‚喷枪形状如图中放大 部分所示． 通过准数相等得出实际和模型之间的比例关 系‚从而得到模拟中的各项工况在实际中的对应数 据．通过水模拟研究流场的状况‚得出更优工艺． 影响流体流动的主要因素有流体速度、设备尺 寸和重力加速度．因此‚研究流体流动最重要的准 第31卷 第12期 2009年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．12 Dec．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．12．005