鐵水包頂吹工藝水模實(shí)驗(yàn)研究

噴射冶金是鐵水預(yù)處理的重要方法之一，具有快速脫氧脫硫、提高合金元素收率、微合金化等作用。 頂吹還可以改善精煉熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件。 在實(shí)際鐵水預(yù)處理過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)改善預(yù)處理頂吹工藝條件，加強(qiáng)鐵水理化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件，可以提高脫硫效率，縮短預(yù)處理時(shí)間，加快生產(chǎn)節(jié)奏，減少 生產(chǎn)成本。 本實(shí)驗(yàn)基于類似原理，建立了鐵水包頂吹模型的物理實(shí)驗(yàn)。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得出，控制頂槍的吹氣位置、吹氣量和吹氣高度對(duì)鐵水在鐵水包中充分混合均勻的時(shí)間有影響。 為改進(jìn)鐵水預(yù)處理合理的頂吹工藝提供了依據(jù)。

鋼包的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀捎袡C(jī)玻璃制成。 實(shí)驗(yàn)中用水模擬鐵水，空氣模擬氬氣。 圖1是實(shí)物模型試驗(yàn)裝置圖。 實(shí)驗(yàn)中通過(guò)調(diào)整頂吹槍的高度、位置和吹氣量來(lái)達(dá)到不同程度的模擬效果。

實(shí)驗(yàn)混合時(shí)間的測(cè)量方法

實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中采用刺激-響應(yīng)技術(shù)：將示蹤劑（飽和NaCl溶液）瞬間添加到鐵水包模型遠(yuǎn)離頂吹槍的位置，然后連續(xù)測(cè)量不同測(cè)量點(diǎn)的電導(dǎo)率變化，直到 電導(dǎo)率變化不高于穩(wěn)定值（C∞）±5％，即|Ct -C∞| 選取≤0.05 C∞為標(biāo)準(zhǔn)，所需累積時(shí)間t0.95為實(shí)驗(yàn)混合時(shí)間。

為了更好地消除實(shí)驗(yàn)偏差，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)重復(fù)3次，數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)間為3 min，測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)間間隔為0.05 s，取平均值。

實(shí)驗(yàn)方案

本實(shí)驗(yàn)采用正交設(shè)計(jì)方案。 變量包括三個(gè)因素：頂吹槍的高度、位置和吹氣量。 每個(gè)因素挑選五個(gè)級(jí)別。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為研究吹氣位置、吹氣高度、吹氣量對(duì)混合時(shí)間的影響，按照正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了25組實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 3 所示。

2.2 結(jié)果分析

采用極差分析法對(duì)正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析頂吹高度、頂吹位置、吹氣量對(duì)鐵水混合時(shí)間的影響。 計(jì)算每個(gè)級(jí)別的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總和、平均值和范圍。

3 結(jié)論

（1）本實(shí)驗(yàn)中，鐵水包的頂吹位置、吹氣高度和吹氣量會(huì)影響鐵水包的混合時(shí)間。 影響混合時(shí)間的主次因素順序?yàn)椋喉敶禋饪着c鐵水包中心距離＞頂吹孔距鐵水面高度＞吹氣量。

（2） 在實(shí)驗(yàn)條件下，頂吹孔距鐵水面200 mm，吹孔距鐵水包中心0.7 r，吹氣量為600 L時(shí)，混合時(shí)間最短 /分鐘（標(biāo)準(zhǔn)條件）。