《潔淨鋼精煉中氣泡去除夾雜物機理及模型研究》是依託東北大學，由耿佃橋擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：潔淨鋼精煉中氣泡去除夾雜物機理及模型研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：耿佃橋
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
去除鋼液中非金屬夾雜是潔淨鋼生產的重要任務，目前吹氬可去除鋼液中較大尺寸夾雜物，但由於機理性問題迄今未能全面解決，較小尺寸夾雜物仍不能有效去除，因而氣泡去除夾雜物機理是目前需要研究的重點問題。本課題通過考察氣泡上浮過程變形行為，建立氣泡形狀與相關參數的關係；通過研究鋼液內氣泡粘附及尾渦去除夾雜物機理，基於機率統計獲得氣泡粘附及尾渦去除夾雜物機率與影響因素的函式關係；通過將氣泡去除夾雜物微觀模型與吹氬鋼包內多相傳輸相結合，建立吹氬鋼包內氣泡去除夾雜物的多尺度數學模型，並結合底吹鋼包內去除夾雜物實驗研究不同工藝參數對夾雜物去除過程的影響，找到影響夾雜物去除率關鍵因素，從而提高夾雜物去除率，最佳化鋼包吹氬工藝，進而為氣泡去除夾雜物理論套用於工業實際奠定基礎。
結題摘要
去除鋼液中非金屬夾雜是潔淨鋼生產的重要任務，目前吹氬可去除鋼液中較大尺寸夾雜物，但由於機理性問題未能解決，較小尺寸夾雜物仍不能有效去除。與此同時，氣泡去除夾雜物存在氣泡粘附與尾渦帶動夾雜物兩種去除方式，但已有機理模型多從氣泡粘附夾雜物出發，忽略了氣泡尾渦對夾雜物去除的影響。因此，闡明氣泡去除夾雜物機理是目前需要研究的重點問題。本課題開展了以下幾方面的研究，一、針對氣泡長大、脫離及上浮過程中形狀演化行為進行了研究，開發了用於測量氣泡參數的單電導及雙電導探針裝置，基於相似原理及數值模擬手段，通過對氣泡長大、脫離及上浮過程中的受力進行分析，闡述了氣泡高寬比、上浮速度及阻力係數的變化規律；二、針對鋼液內氣泡-夾雜物作用過程，基於物理模擬及數值模擬方法，研究了不同氣泡尺寸、夾雜物尺寸等參數對氣泡粘附去除及尾渦帶動夾雜物上浮去除的影響，闡明了上浮氣泡對夾雜物的作用機理；三、針對鋼液內夾雜物碰撞長大為聚合團簇的過程，基於顆粒軌跡模型及顆粒隨機行走模型，建立了團簇夾雜物碰撞長大行為模型，分析了夾雜物顆粒運動過程中的受力，闡述了初始夾雜物尺寸對團簇夾雜物長大行為的影響；四、針對吹氬反應器內夾雜物去除過程進行了多尺度模擬及物理模擬，建立了綜合考慮夾雜物碰撞長大、氣泡粘附的多尺度數學模型，分別針對吹氬鋼包、RH精煉裝置、側底復吹RH及SSF單管真空精煉裝置內的夾雜物去除行為進行了研究，分析了不同工藝參數對夾雜物整體去除率、夾雜物空間分布及不同尺寸夾雜物去除率的影響規律，為工業生產過程中參數最佳化提供了理論支撐。
