第36卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.36 Suppl.1 2014年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2014 钒铁电弧炉底吹增氮的水模型实验研究 刘文娟)，董凯四，王饶” 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000832)北京科技大学机械工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:dongkaismanker(@163.com 摘要通过1：2的比例建立水力学模型并应用正交表L(5)设计正交实验，对国内某公司的3t钒铁炉进行底吹N2模拟， 研究三点底吹条件下不同底吹位置和底吹流量对钒铁液混匀时间的影响。结果表明，最佳的底吹方案为：模型底吹流量为 1306L/h,底吹点位置为e(0.7R)、d(0.6R)、e(0.7R);底吹流量和底吹位置对混匀时间均有显著性影响，对混匀时间进行拟 合可知混匀时间与底吹流量呈幂指数关系，指数值为-0.5211. 关键词电弧炉：水模拟：正交试验：混匀时间 分类号T℉646 Water modeling study on the bottom blowing of N,in a ferrovanadium electric arc furnace LIU Wen-juan,DONG Kai,WANG Rao 1)School ofMetallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Mechanical Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:dongkaismanker@163.com ABSTRACT A water model of 1:2 scale was established to simulate the bottom blowing of N,in a 3t ferrovanadium electric arc fur- nace (EAF).The Ls(5)orthogonal matrix was adopted to investigate the influence of different blowing positions and nitrogen blo- wing rates on the mixing time of liquid.Results show that the optimal bottom blowing conditions are as the following:the flow rate of bottom blowing is 1306L/h and the positions of porous plugs are e(0.7R),d(0.6R),and e(0.7R)in the model.Both the position of porous plugs and the gas flow rate have significance on mixing time.The mixing time fitting result indicates that there is an exponen- tial relationship between mixing time and gas flow rate,and the index value is-0.5211. KEY WORDS EAF:water modeling;orthogonal experiment:mixing time 钒铁合金是一种广泛应用的钢铁添加剂，主要 作有机玻璃模型，对钒铁电弧炉底吹N治炼含氮钒 用于钒微合金钢的生产口.氮是含钒微合金钢中一 铁工艺进行初步水模型实验研究，以优化熔池流场. 种十分有效的合金元素，通过沉淀强化作用可提高 通过设计25组正交试验，研究底吹孔位置与底吹流 钢的强度、韧性，且减少钒的使用量，降低生产成 量对流场的影响并进行显著性分析，得出最佳底吹 本-.在治金过程中吹入气体搅拌，可以提高熔液 孔位置和底吹流量，并对混匀时间与底吹位置和底 搅拌能力，加快冶金反应速率，均匀熔池温度和钢水 吹流量的关系进行了公式拟合. 成分，去除夹杂等，目前已成为治炼的常用手 段5.在钒铁治炼的过程中，通过底吹八，进行液 1实验原理及研究方法 相渗氮生产含氮钒铁合金可以降低生产成本，提高 1.1相似原理 产品质量. 模拟实验研究的理论基础是相似原理，在本实 本文以国内某公司3t的钒铁电弧炉(EAF, 验中主要考虑的相似是几何相似和动力相似.由于 electric-arc furnace)为原型，通过l:2等比例缩小，制 常温下水的温度变化不大，其黏度的变化对水模实 收稿日期：2013-11-21 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.s1.022:http://jourals.ustb.edu.en第 36 卷 增刊 1 2014 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 Suppl． 1 Apr． 2014 钒铁电弧炉底吹增氮的水模型实验研究 刘文娟1) ，董 凯2) ，王 饶1) 1) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 2) 北京科技大学机械工程学院，北京 100083  通信作者，E-mail: dongkaismanker@ 163． com 摘 要 通过 1∶ 2的比例建立水力学模型并应用正交表 L25 ( 56 ) 设计正交实验，对国内某公司的 3 t 钒铁炉进行底吹 N2模拟， 研究三点底吹条件下不同底吹位置和底吹流量对钒铁液混匀时间的影响． 结果表明，最佳的底吹方案为: 模型底吹流量为 1306 L/h，底吹点位置为 e( 0. 7Ｒ) 、d( 0. 6Ｒ) 、e( 0. 7Ｒ) ; 底吹流量和底吹位置对混匀时间均有显著性影响，对混匀时间进行拟 合可知混匀时间与底吹流量呈幂指数关系，指数值为 － 0. 5211． 关键词 电弧炉; 水模拟; 正交试验; 混匀时间 分类号 TF646 Water modeling study on the bottom blowing of N2 in a ferrovanadium electric arc furnace LIU Wen-juan1) ，DONG Kai 2)  ，WANG Ｒao 1) 1) School ofMetallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) School of Mechanical Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: dongkaismanker@ 163． com ABSTＲACT A water model of 1∶ 2 scale was established to simulate the bottom blowing of N2 in a 3 t ferrovanadium electric arc fur￾nace ( EAF) ． The L25 ( 56 ) orthogonal matrix was adopted to investigate the influence of different blowing positions and nitrogen blo￾wing rates on the mixing time of liquid． Ｒesults show that the optimal bottom blowing conditions are as the following: the flow rate of bottom blowing is 1306 L/h and the positions of porous plugs are e( 0. 7Ｒ) ，d( 0. 6Ｒ) ，and e( 0. 7Ｒ) in the model． Both the position of porous plugs and the gas flow rate have significance on mixing time． The mixing time fitting result indicates that there is an exponen￾tial relationship between mixing time and gas flow rate，and the index value is － 0. 5211． KEY WOＲDS EAF; water modeling; orthogonal experiment; mixing time 收稿日期: 2013--11--21 DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． s1． 022; http: / /journals． ustb． edu． cn 钒铁合金是一种广泛应用的钢铁添加剂，主要 用于钒微合金钢的生产［1］． 氮是含钒微合金钢中一 种十分有效的合金元素，通过沉淀强化作用可提高 钢的强度、韧性，且减少钒的使用量，降低生产成 本［2--4］． 在冶金过程中吹入气体搅拌，可以提高熔液 搅拌能力，加快冶金反应速率，均匀熔池温度和钢水 成分，去 除 夹 杂 等，目前已成为冶炼的常 用 手 段［5--6］． 在钒铁冶炼的过程中，通过底吹 N2进行液 相渗氮生产含氮钒铁合金可以降低生产成本，提高 产品质量． 本文以国内某公司 3 t 的钒铁电弧炉( EAF， electric-arc furnace) 为原型，通过 1∶ 2等比例缩小，制 作有机玻璃模型，对钒铁电弧炉底吹 N2冶炼含氮钒 铁工艺进行初步水模型实验研究，以优化熔池流场． 通过设计 25 组正交试验，研究底吹孔位置与底吹流 量对流场的影响并进行显著性分析，得出最佳底吹 孔位置和底吹流量，并对混匀时间与底吹位置和底 吹流量的关系进行了公式拟合． 1 实验原理及研究方法 1. 1 相似原理 模拟实验研究的理论基础是相似原理，在本实 验中主要考虑的相似是几何相似和动力相似． 由于 常温下水的温度变化不大，其黏度的变化对水模实