RH真空度和真空室鋼水液位高度對精煉效率影響的實驗研究

　　本實驗以某廠210 tRH-TOP 真空精煉裝置和鋼包為原型，以模型與原型比為1∶4 的比例，建立了RH 真空精煉的物理模型。研究了真空度、真空室液位高度和浸漬管浸入深度對鋼包循環(huán)流量及混勻時間的影響規(guī)律。實驗結(jié)果表明：在本實驗范圍內(nèi)，真空度為11.2 kPa～16.8 kpa 和實際液位高度為320 mm~400 mm 時對循環(huán)流量和混勻時間最有利。

　　RH 真空循環(huán)精煉由德國Ruhrstahl 和Heraeus公司于1959 年開發(fā)成功，經(jīng)歷近60 年的發(fā)展，RH已經(jīng)由最初單一的脫氣設(shè)備發(fā)展成為一種包含真空脫氣、脫碳、吹氧脫碳、噴粉脫硫、溫度補償、均勻溫度和成分等的多功能爐外精煉設(shè)備。RH 真空循環(huán)精煉是如何最大限度地發(fā)揮設(shè)備的潛力便是一個重要的課題。優(yōu)化冶金反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝操作參數(shù)，改善流體流動、混合的技術(shù)就是一個加快生產(chǎn)節(jié)奏、降低生產(chǎn)成本的有效手段。

　　RH 真空精煉過程中鋼水在氣泡浮力作用下的循環(huán)流動是所發(fā)生各種物理化學現(xiàn)象的基礎(chǔ)和核心。RH 的循環(huán)流量即每分鐘通過真空室的鋼液量(t/min)，直接影響著精煉能力和效果，增大RH的循環(huán)流量對鋼水的脫碳、脫氧、脫氫、去除夾雜物以及鋼水混合都是有利的，RH 真空精煉反應(yīng)器內(nèi)的循環(huán)流量越大，RH 處理時間越短，提高循環(huán)流量的努力始終沒有停止過�；靹驎r間是用來直接描述RH 精煉混合效率的一個物理量�；旌蠒r間的長短反映了RH 精煉裝置中鋼液攪拌和混勻的效果�；旌系脑缤硪约盎旌蠒r間的長短影響著RH 的處理效果。

　　近年來，冶金品種多樣化和高質(zhì)量鋼需求的增長對RH 精煉提出了更高的要求，必須提高現(xiàn)有RH 設(shè)備的脫碳、脫氣能力，縮短處理時間，以提高精煉效率。RH 的精煉效率與循環(huán)流量密切相關(guān)。本文以循環(huán)流量和混勻時間作為RH 真空循環(huán)精煉優(yōu)化的指標，通過水模實驗研究提出有效提高RH 精煉效率的手段。研究了RH 處理過程的真空度對精煉效率的作用規(guī)律。

2.5、真空室液位高度不變，真空度對循環(huán)流量的影響

　　實驗還測量了真空室液位高度不變情況下循環(huán)流量與真空室內(nèi)真空度的關(guān)系，實驗?zāi)�擬真空室液位高度為96 mm，模擬現(xiàn)場的真空度選取0.1 kPa、5.6 kPa、11.2 kPa、16.8 kPa、22.4 kPa、28.0 kPa 和33.6 kPa，實驗得到真空室液位高度不變時，真空度與循環(huán)流量的關(guān)系的具體實驗結(jié)果見圖6。從圖6 可以看出真空室液位高度不變時，循環(huán)流量隨著真空度而變化幅度比較小，變化范圍在125 t/m3 到132 t/m3 之間。這表明真空室液位高度不變，不同真空度下的循環(huán)流量基本不變。

2.6、真空室液位高度不變，真空度對混勻時間的影響

　　真空室液位高度為96 mm 保持不變，模擬現(xiàn)場的真空度選取0.1 kPa、5.6 kPa、11.2 kPa、16.8 kPa、22.4 kPa、28.0 kPa 和33.6 kPa，測量提升氣量為1200 NL/min 時的循環(huán)流量和混勻時間，實驗結(jié)果見圖7。從圖7 中我們可以看出，混勻時間最大值是真空度為11.2 kPa 時候46.5 s，小值是真空度為0.1 kPa 時候為43.2 s，差值為3.2 s。在真空度為0.1 kPa 到33.6 kPa 的范圍內(nèi)混勻時間的變化比較小。這表明在較大氣量下，保持真空室內(nèi)液位高度不變，變化真空度的時候，對混勻時間測量結(jié)果的影響很小。

圖6 循環(huán)流量與真空度的關(guān)系　　圖7 不同真空度下的混勻時間

2.7、討論

　　真空度不變，保證真空室液位高度在240 mm以上時，對循環(huán)流量的影響較為明顯，且較高的液位高度在相同的操作制度下有較大的循環(huán)流量;真空度不變時混勻時間隨著真空室液位的增加而略有上升，混勻時間在真空室液位為240 mm～480 mm 時效果最佳。綜合考慮，因為實施中會受到管壁耐材壽命及其它因素的限制，所以實際液位高度為320 mm～400 mm 時較好，繼續(xù)增大液位高度對循環(huán)流量的提高幫助不大，并且液位高度為320 mm～400 mm 時也是最佳的混勻時間。在浸漬管浸入深度不變的情況下，真空室真

　　空度的高低會影響真空室和鋼包內(nèi)鋼液的深度(即改變了真空室與鋼包之間的壓差)，真空度越高，真空室內(nèi)的液位也越高，這必然影響鋼水的循環(huán)流量變化。循環(huán)流量在真空度為11.2 kPa～16.8 kPa之間取得最大值，此時真空室內(nèi)液位高度為320 mm～240 m;混勻時間實驗結(jié)果表明真空度越小越有利與混勻，但是真空度過小，導(dǎo)致真空室內(nèi)的液位太小不利于鋼液流動，所以應(yīng)該在不影響鋼液流動的情況下，保持一定的真空室液位高度。

　　在真空室內(nèi)液位高度不變的情況下，變化真空度，測量結(jié)果得到，循環(huán)流量的變化范圍在125 t/m3到132 t/m3 之間，其影響比較小;混勻時間在真空度為0.1 kPa 到33.6 kPa 的范圍內(nèi)，為43.2～46.5 s，混勻時間的變化也比較小。說明鋼水真空度的作用是通過改變真空室鋼水液位高度來實現(xiàn)的。真空室液位高度對循環(huán)流量和混勻時間起著決定性作用，在實際生產(chǎn)中通過調(diào)整真空度大小和浸漬管的浸入深度來調(diào)整真空室液位高度，并且應(yīng)該嚴格控制真空室液位的高度，保證真空室液位高度大于240 mm。

3、結(jié)論

　　通過以上研究可以得出：

　　(1)真空室壓力為100 Pa 時，實際液位高度為320 mm～400 mm 時對循環(huán)流量和混勻時間效果最佳;

　　(2)浸漬管進入深度為160 mm 時，真空度在11.2 kPa 到16.8 kPa 之間對循環(huán)流量和混勻時間最有利;

　　(3)真空室液位高度為96 mm 時，循環(huán)流量在125 t/m3～132 t/m3 之間變化，混勻時間在43.2～46.5 s 范圍變化，真空度的大小對其影響比較小。