钢包底吹氩模拟研究进展

钢包底吹氩模拟研究进展

摘要本文介绍了，钢包底吹氩的原理、钢包底吹氩存在的问题及影响因素以及提高低吹成功率的改进措施。并且简略介绍了两种水模方法：

⑴.钢包底吹氩水模实验研究，其结论为：示踪剂偏向中心位置加入，混匀时间较短；对于同样的底部送气量，两块透气砖对称分布在同一直径上时，混匀时间较短；混匀时间随气体流量的增大而减少；⑵.钢包底吹氩性能优化水模型实验。

关键词钢包底吹氩水模混匀时间

Progress of Simulation Studies of Argon Blowing from Bottom of Ladle

Abstract This paper introduces the principle of Argon Blowing from Bottom of Ladle,the existing questions of Argon Blowing from Bottom of Ladle and factors of influences.It also contains the improved measures to increase the success rates.And it introduces two kinds of water mould briefly: ⑴.The research of the experimental water mould,the conclusion is that tracer is turned to the center position.The time of blending is much shorter.To the same as the number of gases of blowing from bottom.The two

rent bricks are distributed into the same diameter symmetrically.The time of blending is much shorter; With the number of blowing gases increasing,the time of blending id reducing.⑵.The experimented water mould of performance optimization of argon blowing from bottom of ladle.

Key words ladle,argon blowing from bottom,water mould,time of blending

钢包吹氩是目前国内外采用最广泛的一种炉外精炼方法，目前我国的转炉配连铸的车间，一般都配有钢包吹氩设施。钢包底吹氩工艺是炼钢过程中一个十分重要的环节，它的作用时对钢水进行搅拌。钢包底吹氩吹入钢水中，以气泡的形式分散于钢水并上浮，周围的钢水受浮力的驱动，在透气砖上方形成向上流股，达到钢液项部向水平方向转向，然后沿钢包壁处向下返流，使钢水在钢包内循环流动，从而使添加在钢水中的合金、熔剂等加速熔化，促进钢液成分和温度的均匀以及钢液中夹杂物的上浮，去除了钢中的非金属夹杂物和有害气体，达到精炼钢液的目的。

一、钢包吹氩原理

制氧工业的发展，氩气作为制氧的副产品被分离出来，它的利用也被提到日程上来，钢包吹氩精炼钢水的新工艺就是在这一前提下发展起

来的（氩气在空气中占1%，比重1.783cm Kg ，在-185℃下液化）。

氩气是一种惰性气体，吹入钢液内的氩气既不参与化学反应，也不在内溶解，纯氩内含氢、氮、氧等量很少，可以认为吹入钢液内的氩气泡对于溶解在钢液内的气体来说就像一个小的真空窒，在这个小气泡内其他气体的分压力几乎等于零。根据西华特定律，在一定温度下，气体的溶解度与该气体在气相中分压力的平方根成正比。即：[]2%H H K H P =

钢中的气体不断地向氩气泡内扩散，气泡内的分压力增大，但是气泡在上浮过程中受热膨胀，因而氮气和氢气的分压力仍然保持在较低的水平，继续吸收氢和氮，最后随氩气泡逸出钢液而被去除。

此外，氩气泡上浮过程中推动钢液上下运动，搅拌钢液，促使其成分和温度均匀，未吹氩前钢包上、中、下部的钢水温度和成分是有差别的。钢液的搅拌还促进了夹杂物的上浮排除，同时又加速了脱气过程的进行。

二、钢包底吹氩存在的问题及影响因素

1.钢水渗入吹气通道堵塞透气砖

透气砖使用条件较为苛刻，300t钢包钢水深约4m，静压力大，同时钢水搅拌强度大，需要透气砖抗钢水渗透能力强。在实际生产中，经常发生透气砖表面结冷钢渣难以清理干净，容易发生低吹失败现象。这是由于钢水在静压力的作用下进入砖缝内，随温度的降低而逐渐凝固，堵塞透气砖吹起通道，从而引起低吹弱甚至吹不通。要是钢水不渗入透气砖狭缝，就必须使钢水的静压力与透气砖狭缝对钢水的附加压力（即毛细管张力）处于平衡状态。

2.熔渣堵塞透气砖狭缝

对于直接用从烘烤台吊出的加热罐接钢时，往往低吹效果差。其原因是钢水浇完后，大钢包余渣随温度下降粘度增大；如不及时倒掉，余渣容易积结在罐底罐壁。大钢包若上烘烤台加热，在烘烤过程中，罐底罐壁附渣熔化后，透气砖工作面与熔渣长时间接触，熔渣不断向转中特别是狭缝内渗透，造成下次使用低吹失败。

3.透气砖材质原因

钢包采用狭缝式透气砖。它采用浇注成型，高温烧成，然后包铁皮后再与座砖整体浇注，养护烘烤。透气砖提及密度大，荷重软化温度高，高温强度高，抗渣性好，但有的抗热震性较差。透气砖在使用过程中因要承受钢水的快速加热和气体的冷却作用，以及透气砖在清浇过程中，煤氧枪的火焰高温和反吹气流低温的作用产生很大的热应力。在靠

近热面处，由于热应力而产生裂纹，而钢水渗透进入裂纹并凝固，或者从裂纹处漏气而导致发生吹通失败的现象。

4.透气砖的清烧不规范

透气砖清烧后采用压缩空气试气，不易检查出清烧效果。透气砖的清烧过程操作不规范，容易造成透气砖烧偏。透气砖烧偏部分的透气狭缝被残钢残渣覆盖，严重影响透气效果。

5.气体管道漏气

钢包与气源的连接管道易漏气，转炉出钢过程中，因操作不当等原因使高温热钢渣飞溅到吹氩软管上。致使连接管道漏气，透气砖的压力达不到工作压力，吹不动钢水。另外，钢渣黏在吹氩软管接头，钢水起吊时吹氩软管接头无法卸下，被迫强行拉坏罐体上的吹氩管道，造成罐体上的吹氩管道和透气砖钢管漏气，如果未及时发现，将导致下次低吹失败。

6.供气压力不稳定

透气砖在实际使用当中，能源总厂的氩气供气压力有时波动大。当吹氩供气压力过低时，不能抵抗钢水静压力，吹不动钢水导致低吹失败；当透气砖的吹氩压力过大，易造成钢水暴吹，导致钢水二次氧化。

7.大钢包钢水温降大

大钢包等待出港时间过长，钢包内温损大或者加热钢包烘烤时间不足使钢包内衬温度不够，出钢后，大钢包底部钢水温度低，罐底结冷钢，透气砖吹气受阻，透气失败。

二、提高低吹成功率的改进措施

1.合理选择透气砖材质和狭缝尺寸，减少钢水渗透

为了提高钢包吹成率，一方面选择与钢水湿角较大的材料，另一方面应减少透气砖的狭缝宽度。为了分析狭缝宽度与钢水渗入深度的关系，对透气砖的用后残砖进行剖析发现：透气砖狭缝宽度大于0.2mm，钢水渗入透气砖狭缝深度较大，使透气砖堵塞低吹失败，砖避免难清理；狭缝宽度小于0.1mm，低吹气量小，达不到二次精炼效果。因此，