電弧爐煉鋼出鋼過程在線噴粉水模擬優化研究

彭煜華，朱 榮，魏光升，張官祥，宓 宇

(1.北京科技大學 冶金與生態工程學院，北京100083；2.北京科技大學 高端金屬材料特種熔煉與制備北京市重點實驗室，北京100083)

電弧爐煉鋼以廢鋼鐵為主要生產原料，相比于長流程具有能耗低的優勢[1]。在電弧爐煉鋼過程中，采用向金屬熔池供氧以氧化去除鐵液中碳、硅、磷等雜質的方法。為了強化電弧爐冶煉、提高生產節奏,往往在實際生產中提高噸鋼用氧量[2]，則在冶煉結束時，鋼液中溶解有過量的氧元素。鋼中過量的氧會降低鋼材的強度、塑性，不利于鋼材的焊接及切削加工[3]。在實際生產中往往在出鋼過程中向鋼包投入塊狀硅鐵合金、硅錳合金等脫氧劑的方法進行鋼液預脫氧，然而塊狀脫氧劑利用效率低[4]，消耗較高。有科研工作者提出將噴粉技術應用于電弧爐出鋼階段進而形成了電弧爐煉鋼出鋼過程在線噴粉技術，該技術可以實現降低脫氧劑消耗，提高脫氧效率的冶金功效。本文從該技術出發，同時結合現場冶煉條件，通過水模擬實驗[5-6]對不同的噴槍布置方式下鋼包熔池攪拌效果進行優化研究。

1 實驗裝置及水力學模擬模型

1.1 實驗裝置

本實驗用到以下儀器：空氣壓縮機、空氣壓縮罐、壓力表、氣體流量計、噴粉罐、噴槍、有機玻璃制作的鋼包模型、儲水槽、電導率儀、電極、DJ800采集卡等，具體實驗裝置裝配圖如圖1所示。

圖1 實驗裝置裝配圖

本實驗采用一只噴槍，噴槍與水平面成一定的夾角，并指向出鋼口中心。……