發(fā)布時(shí)間：2020-09-03 21:07

　　 陽(yáng)極爐底、側(cè)復(fù)吹工藝對(duì)陽(yáng)極爐的精煉效果、產(chǎn)能以及銅水的質(zhì)量有較大影響。為了改善爐內(nèi)傳熱效果、更好地排渣及提高經(jīng)濟(jì)效益,應(yīng)把握熔池內(nèi)流體的流動(dòng)行為。近年來(lái),學(xué)者們用水模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法研究了熔煉爐內(nèi)熔體的流動(dòng)特性,結(jié)果顯示噴吹氣量和噴槍分布參數(shù)的控制是影響精煉效果的主要因素。根據(jù)相似定理,以云銅冶煉廠的陽(yáng)極精煉爐為原型,建立幾何尺寸為1：10的模型探索研究噴吹條件對(duì)噴吹過(guò)程中流體流動(dòng)行為的影響,采用數(shù)值模擬和水模擬結(jié)合的方法,通過(guò)改變底、側(cè)噴吹氣量、底吹噴槍分布位置和側(cè)吹噴槍插入深度,研究不同參數(shù)變量對(duì)噴吹過(guò)程中爐內(nèi)氣泡的行為、攪拌混勻時(shí)間和流體流動(dòng)行為的影響。利用粒子圖像測(cè)速系統(tǒng)和高速攝像機(jī)記錄氣泡的生成方式、流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式,測(cè)量出單個(gè)氣孔的有效攪拌區(qū)域范圍,找出熔池內(nèi)的攪拌死區(qū),避免“結(jié)瘤”,提高攪拌效率。利用數(shù)值模擬的方法,對(duì)水模型實(shí)驗(yàn)中水、氮?dú)鈨上嗔鬟^(guò)程進(jìn)行同條件數(shù)值模擬,將兩組結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,以此來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)的優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,數(shù)值模擬結(jié)果與水模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最大誤差為7.7%,能夠模擬陽(yáng)極精煉爐內(nèi)的多相流動(dòng)行為。底吹氮?dú)膺M(jìn)入熔池之后形成氣泡的時(shí)間是108ms,在熔池內(nèi)的平均停留時(shí)間為504ms,噴槍口處氣泡的生成頻率是9Hz；側(cè)吹氣泡的形成時(shí)間270ms,氣泡在熔池內(nèi)的平均停留時(shí)間是324ms,側(cè)吹噴槍口處氣團(tuán)的生成頻率為4 Hz；最佳的噴槍參數(shù)和排布方式組合為：噴槍與中心線的夾角是20°,噴槍之間的距離是95mm,噴槍呈雙排交叉排布。各個(gè)影響因素對(duì)底吹熔池精煉過(guò)程影響程度主次是：噴槍排布方式噴槍之間距離噴槍傾角。側(cè)吹氣量為1000L/h,噴槍插入熔體的深度5cm時(shí),熔池上部大氣團(tuán)破裂后產(chǎn)生的小氣泡量最多,破碎后產(chǎn)生的小氣泡體積最小。熔池內(nèi)的氣體主要分布在噴槍區(qū)域,精煉爐中反應(yīng)活性區(qū)為側(cè)吹噴槍區(qū)域靠近熔池液位的區(qū)域。實(shí)際生產(chǎn)工況下精煉爐內(nèi)熔體噴濺情況嚴(yán)重,主要集中在底吹噴槍區(qū)域上部的爐壁和側(cè)吹噴槍對(duì)面的爐壁,可以減小噴吹氣量和合理的噴槍排布方式來(lái)減緩熔體的噴濺。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TF811
【部分圖文】：

圖１．２底坎單個(gè)氣泡生成過(guò)程逡逑從圖中可看出，底吹氣泡的形成經(jīng)歷兩個(gè)階段①生長(zhǎng)階段：送一階段分相前端進(jìn)入連續(xù)相并膨脹；②分離階段：氣泡后端面向連續(xù)相移動(dòng)，氣泡的預(yù)和分散相主流變得越來(lái)越薄，直到在噴口分離形成完整液滴。Ｌｅｉｂｓｏｎ等人對(duì)氣一水體系中的氣泡直徑和雷諾數(shù)的關(guān)系進(jìn)行過(guò)研巧雷諾數(shù)Ｒｅ＜５00時(shí)，氣的直徑取決于表面張力和浮力的平衡，氣泡直徑與噴嘴內(nèi)徑的１／３次方成正比，逡逑與氣體流量無(wú)關(guān)；雷諾數(shù)５００＜Ｒｅ＜２１００時(shí)，氣泡張力忽略不計(jì)，氣泡的生成主逡逑要受浮力和慣性力的影響，此時(shí)有；由于，可化為逡逑—?dú)馀蒹w積逡逑氣泡排開液體體積比例系數(shù)逡逑Ｓ—?dú)馀葜型汀⒌絿娮斓木嚯x逡逑分別為液體和氣體的密度逡逑＞

Ｖｅｌｏｃｍｅｔｒｙ，簡(jiǎn)稱ＰＩＶ）測(cè)量模型內(nèi)流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式。測(cè)量出單個(gè)氣孔的有逡逑效攬拌區(qū)域范圍，找出烙池內(nèi)的攬拌死區(qū)，避免＂結(jié)瘤＂，提高攬拌效率。水模型逡逑實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖２－１所示。逡逑圖２－３底吹爐模型實(shí)物圖逡逑氣泡參數(shù)邐直徑邐頻率邐上浮速度（ｍ／ｓ）逡逑實(shí)驗(yàn)結(jié)果邐１０．３邐９邐０．４３５逡逑模擬結(jié)果邐１１．１邐８．５邐０．４２３逡逑誤差邐７．８％邐－５．５邐－２．８％逡逑表２－２數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較逡逑對(duì)底吹陽(yáng)極精煉爐內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行分析對(duì)掌握爐內(nèi)流體的流動(dòng)特性能有很好的逡逑幫助的，從而指導(dǎo)生產(chǎn)過(guò)程中的參數(shù)控制和陽(yáng)極精煉爐的設(shè)計(jì)。逡逑２６逡逑

圖３．１水模型試驗(yàn)裝置圖逡逑實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備：逡逑１、壓縮氮?dú)怃撈亢土髁坑?jì)；逡逑２、電導(dǎo)率儀：型號(hào)：ＤＤＳＪ－３０８Ａ，測(cè)量范圍０￣２ｘｌ0５，電導(dǎo)電極型號(hào)；ＤＪＳ－１，逡逑電極常數(shù)１．０；逡逑３、高速攝影機(jī)：德國(guó)Ｐｃｏ．公司制造最大拍攝頓數(shù)１４５０張每秒；’逡逑４、王維粒子成像測(cè)速系統(tǒng)：美國(guó)Ｔｓｉ公司生產(chǎn)，包括控制臺(tái)、激光器、導(dǎo)逡逑光臂及ＰＩＶ專用跨偵ＣＣＤ相機(jī)。測(cè)速范圍０到超音速，最大激光束能量２００ｍＪ，逡逑最大工作區(qū)域２0ｘ２０ｃｍ；逡逑本實(shí)驗(yàn)中采用的１０：邋１模型，用１０ｍｍ厚的有機(jī)玻璃德鑄而成，曲面光滑無(wú)逡逑起伏，具有很好的透光性，內(nèi)徑％２ｍｍ，長(zhǎng)１１９０ｍｍ成筒狀，常溫水模擬銅液，逡逑烙池液面高度１６１０ｍｍ，空氣模巧氮?dú)�，進(jìn)行底吹模擬實(shí)驗(yàn)。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2811960