23 炉外精炼的理论基础（搅拌）

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1、钢铁冶金研究所第二章炉外精炼的理论基础2.3搅拌主要内容搅拌方法◆机械搅拌◆利用重力或大气压力搅动钢液◆电磁搅拌◆吹氩搅拌搅拌方法的比较搅拌过程中的能量消耗气力提升泵的工作原理及在冶金熔体搅拌中的应用1)使钢液的成分和温度均匀；2)加速反应物和反应产物的传输，控制冶金反应；3)促进钢中杂质的聚集和上浮。搅拌的目的2.3.1搅拌方法一般地说，搅拌就是向流体系统供应能量，使该系统内产生运动。为达到这目的，可以借助于喷吹气体、电磁感应及机械的方法。(1)机械搅拌。常温或工作温度不太高的系统，普遍采用机械搅拌。如化工、选矿、轻工、食品等部门广泛应用着各种旋转、振动、转动着的倾斜容器，或通过叶片、螺

2、旋桨等机械搅拌方法。优点:这类搅拌设备简单、搅拌效率高、操作方便但是对于高温的治金熔体，很少选用这种简便的机械搅拌。现有的几十种炉外精炼方法中，KR是采用机械搅拌方法的。利用重力搅拌钢液的炉外精炼方法有：异炉渣洗、同炉渣洗、混合炼钢、VC、SLD、TD、VSR等法。利用钢流的冲击，可以在不增加设备和通常的工艺条件下，产生非常剧烈的搅拌。但是，这种搅拌是从属于其他工艺过程而出现的，所以搅拌时间决定于其他工艺过程的时间。搅拌强度也不容易调节。它只适用于需要转盛钢液(出钢、换包、浇注等)的特定工艺场合，很难作为一种专门的手段广泛地被选用。单纯应用大气压力搅动钢液的典型例子是PM法。它利用对部分液

3、面反复加压和减压，而造成整个钢液熔池的波动。综合利用大气压力和重力而搅动钢液的炉外精炼方法有RH、DH法。它利用大气压力将钢包中被处理的钢液压入真空室，处理后的钢液再借助重力返回钢包并利用返回钢流的动能搅动钢包中的其他钢液。(2)利用重力或大气压力搅动钢液喷吹气体搅拌是一种应用较为广泛的搅拌方法。主要是各种型式的吹氩搅拌。应用这类搅拌的炉外精炼方法有：钢包吹氩、CAB、CAS、芬克尔法、LF、GRAF、VAD、VOD、AOD、SL、TN等方法。(3)喷吹气体搅拌喷吹气体搅拌效果：1)调温：主要是冷却钢液。对于开浇温度有比较严格要求的钢种或浇注方法，都可以用吹氩的办法将钢液温度降低到规定的要

4、求。2)混匀：在钢包底部适当位置安放气体喷入口，可使钢包中的钢液产生环流，用控制气体流量的方法来控制钢液的搅拌强度。实践证明，这种搅拌方法可促使钢液的成分和温度迅速地趋于均匀。3)净化：搅动的钢液增加了钢中非金属夹杂碰撞长大的机会。上浮的氩气泡不仅能够吸收钢中的气体，还会粘附悬浮于钢液中的夹杂，把这些粘附的夹杂带至钢液表面被渣层所吸收。钢包吹氩方式：大多数炉外精炼的吹氩型式是通过安装在钢包底部一定位置的透气砖(或其他型式的喷口)，将氩气吹入钢液。采用类似塞棒的吹氩喷枪，插入钢包内的钢液中，在接近包底处将氩吹入钢液。喷枪出口距罐底200mm、300mm、500mm时的流场钢包吹氩方式：大多数

5、炉外精炼的吹氩型式是通过安装在钢包底部一定位置的透气砖(或其他型式的喷口)，将氩气吹入钢液。采用类似塞棒的吹氩喷枪，插入钢包内的钢液中，在接近包底处将氩吹入钢液。利用电磁感应的原理使钢液产生运动称为电磁搅拌。五十年代以来，一些大吨位的电弧炉采用了电磁搅拌，以促进诸如脱硫、脱氧等精炼反应的进行和保证熔池内温度及成分的均匀。采用电磁搅拌的炉外精炼方法：1）瑞典SKF2）美国的ISLD(4)电磁搅拌电磁搅拌的分类：1）推斥搅拌2）运动搅拌推斥搅拌：单相的交变电流通过感应绕组(或称搅拌器)，会产生一脉动磁场，若被搅拌的金属液处于该磁场中，所产生的搅拌称为推斥搅拌。推斥搅拌的搅拌力几乎与金属熔体的容

6、器壁相垂直。感应炉坩埚中的金属熔体的搅拌就属于这种搅拌。运动搅拌：由移动磁场作用而产生，搅拌力作用于切线方向，金属熔体沿器壁内表面运动。这种搅拌广泛应用于电弧炉或炉外精炼的电磁搅拌中。吹气搅拌和电磁搅拌是各种炉外精炼方法中应用较多的两种搅拌方法，也是比较好控制和调节，并容易与其他精炼手段组合的搅拌方法。(1)搅拌能力及其调节性能。吹气搅拌：吹气搅拌中，上浮的气泡带动着钢液的运动。所以搅拌钢液所消耗的能量，来自于上浮气泡的本身。当处理容量增大时，熔体的体积增大，即熔体所形成的熔池深度加深，截面积增大。而熔池深度增加时，上浮气泡提供的能量也将成比例增加。熔池截面的增大，可相应增加透气砖的截面和

7、数量，以增大吹气量，从而也增大了吹入气体所提供的搅拌能量。由此定性分析可见，吹气搅拌时，其搅拌能力将不受处理容量的限制。2.3.2搅拌方法的比较电磁搅拌：当电磁搅拌器的型号、大小、钢包炉的尺寸、炉衬厚度等结构条件一定时，搅拌器所提供的搅拌能取决于输入搅拌器电功率的大小。所以在当今处理容量范围内，电磁搅拌的搅拌能力也是不成问题的。影响搅拌效果的因素：吹气搅拌：吹气量(m3/t）或吹气强度(m3/(min·t))电磁搅拌：搅