铝粒尺寸及入炉高度对运动轨迹的影响

二次精炼过程中,铝是钢液进行脱氧及合金化的主要物料之一,但纯铝的密度小于钢液,能否穿越渣层与钢液接触及接触时间对铝的脱氧效果和钢中溶解铝的含量有直接影响。在忽略铝的熔化、溶解及化学反应的情况下,通过对铝粒运动过程受力分析,建立铝粒在气-渣-钢相内的三维运动数学模型,明晰铝粒尺寸及入炉高度对铝粒运动轨迹的影响。结果表明:在渣层厚度为70 mm且入炉高度为1~1.5 m的情况下,1 mm和5 mm的铝粒在渣钢界面处波动;入炉高度为1 m时,粒径为10 mm的铝粒停留在渣钢界面处,但在入炉高度为1.5 m及以上时可以进入钢液;20 mm及以上尺寸的铝粒可以进入钢液。在入炉高度为1 m时、30 mm尺寸的铝粒在钢液中的停留时间与深度相较于20 mm的基础上分别增加22.86%和50.00%;在铝粒尺寸为20 mm时、入炉高度为1.5 m时的铝粒在钢液中的停留时间与深度在1 m的基础上分别增加5.71%和10.00%。增加钢渣界面张力、减小钢铝界面张力或增加渣铝界面张力有利于铝粒进入钢液,而铝粒的尺寸大于20 mm,界面张力对铝块运动几乎没有影响;增大密度会使钢芯铝在钢液中停留更长时间,有利于钢液脱氧。