不锈钢冶炼底吹CO_(2)对熔池动力学条件影响

作者：周赟; 魏光升; 朱荣; 董凯

来源：钢铁, 2022, 1-12.

DOI：10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20220401

• 不锈钢冶炼
• 底吹CO_(2)
• 动力学模型
• 气泡体积
• 混匀时间
• 流场

近年来，CO_(2)在钢铁行业的资源化利用技术被广为开发，研究表明CO_(2)在不锈钢冶炼中的应用颇具潜力。通过建立底吹CO_(2)气泡反应动力学模型并结合水力学模拟试验研究，量化研究不锈钢冶炼条件下底吹CO_(2)对熔池动力学条件的影响。由于CO_(2)脱碳导致气体体积增加会造成气泡膨胀或分裂的情况不明确，假设两种极端条件，即条件a，CO_(2)反应气泡体积增大后只膨胀不分裂；条件b，CO_(2)反应气泡体积增大后只分裂不膨胀，并取某厂70 t不锈钢炉冶炼中期工艺参数对两种条件下CO_(2)气泡反应动力学进行计算。结果表明在本研究条件下，不锈钢冶炼底吹CO_(2)反应后气体增加无论是导致气泡膨胀或者分裂，反应平衡时气泡最终体积为初始体积的约1.3倍，并且气泡体积随反应时间的变化呈线性关系。水力学模拟研究发现，相对于对照组试验，条件a和条件b下熔池的混匀时间分别缩短16.5 s和8.4 s，因此得出实际底吹CO_(2)在反应后会使熔池混匀时间缩短8.4～16.5 s，使熔池的动力学条件得到显著改善。此外，通过墨水示踪剂观察底吹CO_(2)对熔池流场变化的影响，发现底吹CO_(2)反应后导致气泡膨胀会促进熔池的溶质向横向扩散，相对抑制溶质在纵向的扩散速度；相反地，CO_(2)反应后导致气泡分裂会促进熔池的溶质向纵向扩散，相对抑制溶质在横向的扩散速度。

• 单位
  北京科技大学