D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1982.01.004 北京钢铁学院学报 1982年第4期 顶、底、复合吹炼转炉熔池流场 及循环流量的试验研究 技能工程系王尚槐 摘 要 对顶吹、中心底吹及复合吹三种工艺，在不同的气体流量条件下，用铝粉示踪 法研究了熔池内的流谱，用频闪光照象法测定了涡环中的速度分布。流谱试验指 出：熔池内形成一个封闭的涡环，三者都可当作轴对称二维流场。由测定结果计算出 涡环中心的位量为合=0,57,2级=0.83。还计第出不同的限火流量和不同的底 吹流量条件下的循环流量，回归出它们之问的定量关系式为，Q:=0.659Q,+ 5.175Q8-0.051Qr2-4.975Q:2-0.22QrQ。依此对熔池内的搅拌规律进行了分 析。在试验的参数值范围内，循环流量与顶吹气体流量之间的关系为具有一极大值 的曲线，循环流量和底吹气体流量之间的关系为一条逐渐变缓的上升曲线。复合吹 炼的循环流量小于单纯顶吹和单纯底吹时间两者循环流量的代数和。附加底吹所增 加的循环流量随顶吹量的增加而减小。 一、前言 近几年，转炉顶底复合吹炼炼钢新工艺受到广泛重视。它综合了顶、底吹的优点，是一 种很有前途的方法。实现复合吹炼的基本思想是在顶吹的基础上，附加小流量的底吹以强化 搅拌。众所周知，搅拌过程对转炉的熔炼过程起着重要作用，弄清搅拌规律对控制冶炼过程 有重要意义。多年来不少人都很重视对转炉熔池内搅拌规律的研究。 直接研究转炉熔池内的混合过程是很困难的，目前主要用物理模型或数学模型进行研 究。现已建立的数学模型所得的结果对指导实际过程还有相当大的距离，而物理模型的研究 结果可以为指导生产提供参考数据。利用模型试验研究转炉熔池搅拌混合规律的常用方法是 测“混合时间”，即向模拟钢液的水中加入一定量的电解质溶液，测加入后电导率的变化， 判断混合均匀所需的时间。这种方法简便、直观，是判断混合快慢的一种有效方法。但混合 时间只是表示最终的混合效果，而没有揭示搅拌混合过程。要了解搅拌混合过程就需研究熔 池流场，即研究熔池内的流动图象及速度分布。由速度分布可计算“循环流量”、“循环周 期”等判断混合快慢的重要指标。研究速度场是研究传热和传质过程的基础。速度场的实测 数据是建立和检验数学模型的依据。 用测混合时间的方法研究转炉熔池内的搅拌规律国内外都作过不少工作，而对转炉熔池 25北 京 钢 铁 学 院 学 报 年第 期 顶 、 底 、 复合吹炼转炉熔池流场 及循环流量的试验研究 热能工 程 系 王 尚槐 摘 要 对顶 吹 、 中心 底 吹及 复合 吹三 种工 艺 ， 在不 同 的气体流量 条件下 ， 用 铝 粉示 踪 法研 究 了熔 池 内的流谱 ， 用 频 闪光 照象法 测 定 了涡 环 中的速 度分 布 。 流谱 试验 指 出 熔 池 内形成 一 个封 闭的涡 环 ， 三 者 都可 当作 轴对称 二 维流场 。 由测定 结果 计算出 涡 环 中心 的位 置为浦一 ， 。 、 ‘ ‘ 一 ‘ 一 ， 一 ， 山 一百 一 二 · 还计 算 出 币 同 的 视 吠 况 和 小 问 时 低 吹流量 条件 下 的循 环 流量 ， 回 归 出它们 之 间 的 定 量 关 系式为 。 “ ， 。 一 忍 一 。 一 。 恢 此对熔池 内的搅拌规律进 行 分 析 。 在 试 验 的参数值 范 围 内 ， 循 环 流量 与顶 吹气体流 之 间的关 系为具有一 极大值 的 曲线 ， 循 环 流量 和底 吹气体流 量之 间的关 系为一 条 还 渐 变缓 的上 升 曲线 。 复合 吹 炼的循 环 流 量 小 于 单纯顶 吹和 单纯底 吹时 间两者循 环 流量 的代 数 和 。 附加底 吹所增 加 的循 环 流量 随顶 吹量 的增加 而 减 小 。 一 、 前 一中 玉目，一目目 口 近 几 年 ， 转炉顶 底复 合吹 炼炼钢 新工 艺受 到广 泛 重 视 。 它综 合 了顶 、 底吹 的 优点 ， 是一 种很有前途 的方 法 。 实现 复合吹炼的基 本思想是在顶 吹 的基 础 上 ， 附加小流量 的底 吹 以强 化 搅拌 。 众所 周 知 ， 搅拌过 程 对 转炉 的熔炼过 程 起 着重 要 作用 ， 弄清搅拌规律 对控 制冶炼过 程 有重 要意义 。 多年来 不 少人都很重视对转炉熔池 内搅拌规律 的研究 。 直接研究 转 炉熔池 内的 混合 过 程是很 困难 的 ， 目前主 要 用 物理模 型 或数学 模 型 进 行研 究 。 现 已建 立 的 数 学 模型所得 的 结果 对指 导实 际过 程还有 相 当大 吮距 离 ， 而物理模型 的 研究 结 果可 以 为指 导生 产提 供 参考数据 ， 利 用模型 试 验研究 转炉 熔池搅拌混 合规律的常用方 法 是 测 “ 混合 时 间 ” ， 即 向模 拟钢液 的水中加 入 一 定量 的 电解质 溶液 ， 测加入 后 电导率 的 变化 ， 判断 混 合 均匀所需的 时 间 。 这种方法简便 、 直 观 ， 是判 断混 合 快慢 的一种 有效方 法 。 但混合 时 间只是 表示 最 终的 混 合效果 ， 而没有揭示 搅拌混 合过 程 。 要 了解搅拌 混 合过 程就需研究熔 池 流场 ， 即研究 熔池 内的 流动图 象及速度分布 。 由速 度分布可计 算 “ 循环 流量 ” 、 “ 循环周 期” 等判 断 混 合 快慢 的 重要 指 标 。 研究速 度场是 研究 传 热 和传质 过 程 的 基础 。 速 度场 的实测 数据是建立和 检验数学模 型 的 依据 。 用测混 合 时 间的 方 法 研究 转炉熔 池 内的 搅拌规律国 内外 都作过不 少工 作 ， 而对转炉熔池 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1982．04．004