7.1.5 夹杂物在钢液熔池中被钢凝固前沿的捕获条件

    7.1.6 模型参数和边界条件

7.2 电渣重熔过程钢中夹杂物的去除、溶解和捕获

    7.2.1 渣池模型中夹杂物在钢液-熔渣界面的去除和溶解

    7.2.2 熔池模型中夹杂物在钢液-熔渣界面的去除、溶解和在钢凝固前沿的捕获

7.3 模型计算结果与工业试验的对比

7.4 小结

8 结论和创新点

8.1 结论

8.2 创新点

参考文献

作者简历及在学研究成果

学位论文数据集

文章摘要:本研究通过工业试验调研对电渣重熔过程钢中总氧、硫含量和非金属夹杂物的演变进行了研究,并建立了夹杂物成分演变的动力学模型。其次,建立了电渣重熔过程多相流动、传热和凝固模型,在此基础上对熔滴的形成、滴落和内部钢液流动进行了深入研究和定量分析。最后,采用离散相模型对电渣重熔过程中夹杂物在钢液中运动、在钢液-熔渣界面去除以及被钢凝固前沿捕获的现象进行了数值模拟。首先,分析了电渣重熔前后Q235B钢中非金属夹杂物的演变。经过电渣重熔工艺后,Q235B钢中非金属氧化物夹杂由SiO2和SiO2-MnO氧化物转变为Al2O3和Al2O3-MnO,其演变机理为熔渣向钢液不断传递铝元素,使钢液中的铝含量增加,进而夹杂物中的MnO和SiO2被铝还原,生成Al2O3和Al2O3-MnO夹杂物。该还原反应主要发生在电极液膜-熔渣界面和熔滴-熔渣界面,其中以电极液膜-熔渣界面为主,贡献率占70.18%。钢中非金属夹杂物成分演变的动力学模型表明,电渣重熔过程各阶段钢中夹杂物成分的转变速率不同。在电极端部液膜阶段,尽管温度比其他两个阶段更低,但液膜的比表面积更大,夹杂物成分转变速率非常快;在渣池阶段,由于温度高、熔滴的比表面积最大,夹杂物成分的转变速率最大;在钢液熔池阶段,与渣池相比,流体流动较为缓慢,传质系数较低,夹杂物成分转变速率最小。其次,采用电渣重熔多相流动、传热和凝固模型研究了熔滴滴落的过程。该模型表明,金属熔滴从电极滴落到最终进入钢液熔池主要经历了三个阶段,i)液膜形成到脱落阶段,ii)在渣池中的滴落阶段,ⅲ)进入金属熔池阶段。熔滴滴落过程中,熔滴内部不均匀的流场分布使得熔滴在滴落过程发生形变,且熔滴内流体同时存在内部循环流动和随熔滴滴落的向下流动。此外,熔滴在滴落过程中可能发生破碎,形成主熔滴和卫星熔滴。主熔滴在渣池中的滴落速率始终增加,接近渣池-熔池界面时滴落速率增加到0.4m/s;卫星熔滴的滴落速率先增大再减小,约在电极下方35 mm处达到最大滴落速率0.15～0.2 m/s。最后,对电渣重熔过程中钢中非金属夹杂物的去除进行了数值模拟。建立的模型假设在液膜和熔滴中不使用随机游走模型,而在钢液熔池中则使用随机游走模型。结果表明,不考虑界面阻力条件下,电渣锭中最终捕获的1μm、10μm、50 μm和 100μm 夹杂物为 1.40%、1.28%、0.31%和 0.00%。考虑界面阻力条件下,电渣锭中最终捕获的1 μm、10 μm和100 μm夹杂物为4.24%、3.49%和0.01%。对于1 μm夹杂物,考虑界面阻力条件下得到的捕获率更接近工业试验结果;对于10 μm夹杂物,模拟得到的电渣锭捕获率与工业试验结果相差较大,这是由于数值模拟仅考虑夹杂物的去除、溶解,而未考虑夹杂物的析出。

文章关键词:

论文DOI:10.26945/d.cnki.gbjku.2021.000289

论文分类号:TF142

文章来源：《非金属矿》 网址: http://www.fjskzz.cn/qikandaodu/2022/0131/522.html