·68 工程科学学报，第38卷，增刊1 4.5 平均速度，有效的减小熔池死区体积.当采用43°氧枪 4.0 时熔池的速度达到最大，死区体积达到最小 3.3工业试验 35 水模拟及数值模拟结果表明，43°顶吹脱磷氧枪有 3.0 较高溶池搅拌能力，为进一步研究顶吹脱磷氧枪的工 业应用效果，将43°与45°顶吹脱磷氧枪应用于100t脱 2.5 磷钢包检测其脱磷能力.如表4所示，工业试验过程 2.0 中半钢A成分基本稳定.在操作工艺均相同的条件 15 下，本组工业试验共进行102炉次，43°与45°顶吹脱磷 0.0240.0260.0280.0300.0320.0340.036 氧枪各试验51炉次. 熔池平均流速m·s 试验过程中共有两种半钢：半钢A(脱磷前半钢) 图10熔池死区体积随平均速度的变化规律 及半钢B(脱磷后半钢).图11为经过脱磷处理后半 Fig.10 The relation between average flow velocity of molten bath 钢B中磷含量分布情况.43°脱磷氧枪处理后，磷的质 and volume of dead zone 表4不同顶吹氧枪脱磷前后半钢成分变化值 Table 4 Average values analysis of semi-teels with two kinds of oxygen lances 半钢A 半钢B 治炼时间/ 项目 w(C)/% w(Si)/% w (Ti)/% w(P)/% 温度/℃ E(C)1% W(P)/% 温度/℃ min 43°脱磷氧枪 3.85 0.004 0.003 0.137 1303 3.58 0.025 1318 6 45°脱磷氧枪 3.82 0.003 0.003 0.142 1307 3.57 0.037 1319 6 量分数为0.010%~0.042%：45°脱磷氧枪处理后，磷 2 的质量分数为0.017%~0.052%.相对于45°脱磷氧 43顶吹氧枪 枪处理后的半钢平均磷含量，43°脱磷氧枪处理后的半 45°顶吹氧枪 钢平均磷含量下降了0.012%，脱磷率上升了7.9%. 0.06r ■43“顶吹氧枪 。45顶吹氧枪 6 0.05 0 0 8 0.04 00 0■ ■ -0.037 ■0 (45) 0.03 -0.025 簪 0.02 (43) 全铁 氧化铁 金属铁 图12渣中P、全铁、金属铁及氧化铁含量分布图 Fig.12 Distribution of P,TFe,MFe and FeO contents in slag 10 2030 40 50 炉次 小，随枪位的上升而提高：冲击直径随顶吹流量和枪位 图11脱磷处理后半钢B中磷含量分布示意图 的提高而增大：冲击深度随顶吹流量的提高而增大，随 Fig.11 Distributions of phosphorus contents in semi-steel B 枪位的上升而降低.在所研究枪位范围内，枪位为150 如图12所示，相对于45°脱磷氧枪试验结果，采用 mm是混匀时间及冲击直径随枪位变化的拐点，冲击 43°脱磷氧枪处理后渣中磷质量分数提高0.5%、Fe0 深度与枪位呈线性变化关系，并无枪位的拐点存在. 质量分数降低1.2%、全铁质量分数下降1.9%，由于 (2)43°氧枪的所得的混匀时间明显小于其他氧 渣中F0含量降低，导致脱磷渣流动性降低，渣中金 枪，45°和46氧枪的混匀时间分别小于41°和39°，这 属铁质量分数提高0.7%.实验结果表明，43°脱磷氧 表明氧枪倾角角度大于43°的氧枪的搅拌效果要优于 枪在提高半钢脱磷能力的同时降低了渣中铁含量，减 氧枪倾角角度小于43°的氧枪.倾角较小的氧枪可以 少了钢铁料的消耗. 获得更大的冲击直径，倾角较大的氧枪可以获得更大 的冲击深度 4结论 (3)熔池死区体积随熔池平均速度的增大而减 (1)复吹条件下混匀时间随顶吹流量的增大而减 小.当采用43°氧枪时熔池的速度达到最大，死区体积工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 图 10 熔池死区体积随平均速度的变化规律 Fig． 10 The relation between average flow velocity of molten bath and volume of dead zone 平均速度，有效的减小熔池死区体积． 当采用 43°氧枪 时熔池的速度达到最大，死区体积达到最小． 3. 3 工业试验 水模拟及数值模拟结果表明，43°顶吹脱磷氧枪有 较高溶池搅拌能力，为进一步研究顶吹脱磷氧枪的工 业应用效果，将43°与45°顶吹脱磷氧枪应用于100 t 脱 磷钢包检测其脱磷能力． 如表 4 所示，工业试验过程 中半钢 A 成分基本稳定． 在操作工艺均相同的条件 下，本组工业试验共进行 102 炉次，43°与 45°顶吹脱磷 氧枪各试验 51 炉次． 试验过程中共有两种半钢: 半钢 A( 脱磷前半钢) 及半钢 B( 脱磷后半钢) ． 图 11 为经过脱磷处理后半 钢 B 中磷含量分布情况． 43°脱磷氧枪处理后，磷的质 表 4 不同顶吹氧枪脱磷前后半钢成分变化值 Table 4 Average values analysis of semi-steels with two kinds of oxygen lances 项目 半钢 A 半钢 B w( C) /% w( Si) /% w( Ti) /% w( P) /% 温度/℃ w( C) /% w( P) /% 温度/℃ 冶炼时间/ min 43°脱磷氧枪 3. 85 0. 004 0. 003 0. 137 1303 3. 58 0. 025 1318 6 45°脱磷氧枪 3. 82 0. 003 0. 003 0. 142 1307 3. 57 0. 037 1319 6 量分数为 0. 010% ～ 0. 042% ; 45°脱磷氧枪处理后，磷 的质量分数为 0. 017% ～ 0. 052% ． 相对于 45°脱磷氧 枪处理后的半钢平均磷含量，43°脱磷氧枪处理后的半 钢平均磷含量下降了 0. 012% ，脱磷率上升了 7. 9% ． 图 11 脱磷处理后半钢 B 中磷含量分布示意图 Fig． 11 Distributions of phosphorus contents in semi-steel B 如图12 所示，相对于45°脱磷氧枪试验结果，采用 43°脱磷氧枪处理后渣中磷质量分数提高 0. 5% 、FeO 质量分数降低 1. 2% 、全铁质量分数下降 1. 9% ，由于 渣中 FeO 含量降低，导致脱磷渣流动性降低，渣中金 属铁质量分数提高 0. 7% ． 实验结果表明，43°脱磷氧 枪在提高半钢脱磷能力的同时降低了渣中铁含量，减 少了钢铁料的消耗． 4 结论 ( 1) 复吹条件下混匀时间随顶吹流量的增大而减 图 12 渣中 P、全铁、金属铁及氧化铁含量分布图 Fig． 12 Distribution of P，TFe，MFe and FeO contents in slag 小，随枪位的上升而提高; 冲击直径随顶吹流量和枪位 的提高而增大; 冲击深度随顶吹流量的提高而增大，随 枪位的上升而降低． 在所研究枪位范围内，枪位为 150 mm 是混匀时间及冲击直径随枪位变化的拐点，冲击 深度与枪位呈线性变化关系，并无枪位的拐点存在． ( 2) 43°氧枪的所得的混匀时间明显小于其他氧 枪，45°和 46°氧枪的混匀时间分别小于 41°和 39°，这 表明氧枪倾角角度大于 43°的氧枪的搅拌效果要优于 氧枪倾角角度小于 43°的氧枪． 倾角较小的氧枪可以 获得更大的冲击直径，倾角较大的氧枪可以获得更大 的冲击深度． ( 3) 熔池死区体积随熔池平均速度的增大而减 小． 当采用 43°氧枪时熔池的速度达到最大，死区体积 · 86 ·