椭圆钢包内部流场优化与夹杂物去除分析

为了提高某厂实际生产过程中夹杂物的去除效率,以某厂220 t椭圆形钢包为原型,在相似原理的基础上建立了相似比为1∶7的水模型,分析了常规的墨水示踪剂传输过程、盐水示踪剂的混匀、渣眼面积所占比例等过程和参数,并创新地采用粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术研究了油层存在时水模型中的流速变化。同时进行了工业试验,分析不同方案中夹杂物数量密度的变化规律。综合探究了3种方案钢液的流场、混匀过程以及夹杂物去除情况。研究结果表明,从长轴一侧AB孔进行流量为150 L/min的等流量吹气时(方案1),其示踪剂传输过程与偏心单孔吹气情况类似,即钢液通过靠近表面的强循环流进行混匀,且混匀时间为所有方案最低;而其两孔形成的渣眼发生聚合,渣眼面积为所有方案最大。当中心对称呈180°夹角布置的AC孔以150 L/min等流量吹气时(方案2),靠近表面钢液的水平流动有所减弱,钢包整体流速下降,但渣眼面积所占比例依然较高。对于AC孔分别以50、100 L/min差流量弱吹时(方案3),渣眼面积比例大幅度降低,减弱了钢液的二次氧化。因受表面渣层(油层)影响,靠近表面钢液流动有所增强,有利于夹杂物的去除。利用工业试验对比了方案1和方案3,发现相比方案1,延长方案3的软吹时间可明显减少10μm以上夹杂物数量。综上,钢包内钢液混匀和去除夹杂物的效果并不能兼得,还需深入研究。