复合搅拌工艺电弧炉熔池混匀与界面传质特性

作     者：张福君 杨树峰 刘威 孙烨 焦傲腾 李京社 ZHANG Fujun;YANG Shufeng;LIU Wei;SUN Ye;JIAO Aoteng;LI Jingshe

作者机构：北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083 

出 版 物：《钢铁》 (Iron and Steel)

年 卷 期：2024年第59卷第2期

页      面：85-98页

核心收录：

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51974020) 

主　　题：电弧炉 水模拟 复合搅拌 混匀时间 传质速率 

摘      要：全废钢电弧炉冶炼过程中缺失C-O反应,加之熔池呈浅碟型,单一搅拌方式搅拌强度低,反应动力学条件差,是制约电弧炉高效冶炼的主要原因之一。为了改善电弧炉冶炼过程熔池内动力学条件、提高冶炼效率,采用物理模拟方法,研究了单一搅拌方式形成的流场特性,在此基础上进一步探究了不同复合搅拌组合条件下熔池混匀与界面传质特性,探究最佳的复合搅拌方式。研究结果表明,氧气射流、侧吹形成的流场相似,主要分布在熔池上部和中上部,复合搅拌不能消除单一搅拌形成的弱搅拌区域;底吹形成的流场可以贯穿整个熔池,但在远离流股中心处和底部仍然存在弱搅拌区域,与射流复合搅拌可以大幅提高搅拌效果,平均混匀时间为53~86 s。在射流和底吹复合搅拌的死区部位添加侧吹喷枪,形成“三元复合搅拌,可以进一步强化熔池搅拌效果,平均混匀时间为31~68 s,远低于“二元搅拌,但熔池内部混匀效果与钢-渣界面传质效果对搅拌工艺参数要求并不一致,甚至相反。综合在“三元搅拌条件下的冶金效果,1组和5组综合冶金效果最佳。