【摘要】：現(xiàn)階段轉(zhuǎn)爐脫磷過程主要受制于渣-鋼界面間的動力學條件。轉(zhuǎn)爐煉鋼前期脫磷需要提高渣-鋼界面的攪拌強度來保證脫磷過程中磷元素盡可能多的被爐渣吸收。合理的底吹過程可促進轉(zhuǎn)爐熔池攪拌和渣-鋼界面攪拌,從而提高冶煉前期的脫磷效果。本課題利用100t復吹轉(zhuǎn)爐模型進行水模擬實驗,主要研究了復吹過程中頂吹、底吹對渣-鋼界面攪拌和乳化過程的影響規(guī)律;純底吹條件下底吹供氣強度、底吹元件數(shù)量對傳質(zhì)過程和混勻過程的影響規(guī)律;底吹流量比例分配、底吹流量切換頻率以及布置模式對混勻過程、乳化過程和傳質(zhì)過程的影響規(guī)律。基于100t轉(zhuǎn)爐模型,所得實驗結(jié)果主要有:(1)復吹條件下,混勻時間隨底吹強度的增加而減少,底吹強度為0.3 Nm3/(t· min)時,混勻時間縮短至最小底吹強度下的72.5%。底吹強度小于0.20Nm3/(t·min)時,隨底吹強度增加,混勻時間減小速度很快;底吹強度大于0.20Nm3/(t· min)時,混勻時間減小幅度小,底吹強度不宜太大,避免底吹氣體和能量的浪費。(2)頂?shù)讖痛祩髻|(zhì)實驗發(fā)現(xiàn),兩相乳化狀況主要受到頂吹過程影響。頂吹過程產(chǎn)生了較厚的油-水乳化層,隨頂吹時間的增加,乳化層增厚,乳化層和水形成的界面越穩(wěn)定。底吹是打破、攪拌乳化層-水界面的主要因素,隨底吹強度的增加,乳化層-水界面越加模糊,越能促進水-油的充分混合。傳質(zhì)過程因受到乳化層的影響,傳質(zhì)系數(shù)隨時間呈現(xiàn)階段性變化。(3)純底吹條件下不存在乳化層,實驗探究了底吹元件數(shù)量和底吹強度對混勻和傳質(zhì)的影響。混勻時間隨底吹強度的增加先減小后增大。傳質(zhì)系數(shù)隨底吹強度增大先增大后減小,底吹元件數(shù)量越多,底吹傳質(zhì)系數(shù)增幅越大,最優(yōu)值出現(xiàn)也越晚。單支底吹元件的底吹強度在0.020-0.025Nm3/(t·min)時,傳質(zhì)系數(shù)最優(yōu)。(4)在連續(xù)布置和間隔布置兩種模式下,混勻時間隨底吹流量分配比的增加表現(xiàn)為先減小,后增大的規(guī)律;傳質(zhì)系數(shù)隨底吹流量分配比表現(xiàn)為先增大后減小的規(guī)律。在各模式最優(yōu)分配比下,連續(xù)模式混勻時間縮短35.6%,傳質(zhì)系數(shù)提高80.5%;間隔模式混勻時間縮短35.6%;傳質(zhì)系數(shù)提高43.8%。傳質(zhì)過程連續(xù)模式受到分配比的影響比間隔模式大;混勻過程變化兩者基本相同。底吹大小流量切換時,隨切換頻率的增加,傳質(zhì)系數(shù)變差。(5)連續(xù)模式下傳質(zhì)系數(shù)在流量分配比為4時達到最優(yōu)值,混勻時間在流量分配比為5時出現(xiàn)最優(yōu)值;間隔模式下傳質(zhì)系數(shù)在流量分配比為3時達到最優(yōu)值,混勻時間在流量分配比為4時出現(xiàn)最優(yōu)值。傳質(zhì)過程比混勻過程要多一部分兩相界面?zhèn)髻|(zhì)阻力,這導致傳質(zhì)最優(yōu)底吹流量分配比要比混勻提前出現(xiàn)。
【學位授予單位】：鋼鐵研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TF713

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