【正文】 錯誤 !未定義書簽。在建筑、汽車、機械制造、石油等工業(yè)方面都呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢，高質(zhì)量、超潔凈的鋼鐵設備產(chǎn)品的應用日益增多，并且鋼鐵面臨著新材料產(chǎn)品的嚴峻挑戰(zhàn)，例如塑料制品、鋁合金、璃等。 我國已經(jīng)是世界第一產(chǎn)鋼國 ， 但我國大多數(shù)鋼鐵廠尚未很好的掌握潔凈鋼的生產(chǎn)技術 ， 每年都要從國外進口大量鋼材 。 在潔凈鋼中潔凈度是一個非常重要的概念。鋼的潔凈度通常由鋼中有害 元素含量以及非金屬夾雜物的數(shù)量、形態(tài)和尺寸來評價。比如，為了滿足管線鋼不斷提高的韌性要求，特別是酸性氣體輸送管道抗 HIC性能的提高，在過去 40年里，對鋼中 S含量有不斷降低的要求。m。 目前國內(nèi)基本具備生產(chǎn)潔凈鋼條件的鋼鐵企業(yè)主要有寶鋼、武鋼、攀鋼和部分特鋼廠。近年來，我國的鋼廠非常注重潔凈鋼的生產(chǎn)及實驗研究，在不久將來也具備生產(chǎn)高質(zhì)量潔凈鋼鋼的設備條件及生產(chǎn)能力。除深沖鋼以外 ， 國外管線鋼的牌號已發(fā)展到 X80級 ， 硫含量已能降低到 10 106— 20 106， 甚至少于 10 106。在 1959 年由德國 Rheinstahl和 Hutlenwerke公司聯(lián)合開發(fā)成功 ，其中 RH 為 這兩家 德國廠家 名稱 的第一個字母 。 RH 精煉爐的主要結構如圖 ： 第 4 頁 圖 RH 精煉爐的主要結構圖 RH 系統(tǒng)設備是一種用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的鋼水二次精煉工藝裝備。真空排氣系統(tǒng)啟動， 當真空槽抽真空時，鋼水表面的大氣壓力迫使鋼水從浸漬管流入真空槽內(nèi)。同時，進入真空槽內(nèi)的鋼水還 進行一系列的冶金反應，比如碳氧反應 ； 如此循環(huán)脫氣精煉使鋼液得到凈化 [8,9]。具有精煉周期短、效率高、生產(chǎn)能力大、精煉效果好等優(yōu)點，適合特點與之相像的轉(zhuǎn)爐鋼廠廣泛采用。根據(jù) 1976年統(tǒng)計，世界共計投入生產(chǎn)的RH設備有 448臺。 經(jīng)過這一時期， RH技術達到了更加完美的地步。隨著連鑄技術迅速發(fā)展，連鑄 第 6 頁 的拉速逐步提高，轉(zhuǎn)爐隨吹氧強度提高吹煉時間也大大縮短，因此 錯誤 !未找到引用源。但是在極低碳區(qū)，真空度已不再決定反應的熱力學條件，而是反應層鋼水深度 (即鋼水靜壓力 )決定了反應速度。 工藝采用直筒型浸漬罩代替 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 近十年來 ， 通過引進消化吸收先進技術 ，中國大型鋼廠掌握了 RH精煉的生產(chǎn) 、 操作 、 維護工藝 ， 并不斷地在各地鋼廠推廣 ， 使RH的各 項功能得到了很好應用 ， 提高了生產(chǎn)能力 ， 也帶動了 RH更有效地投入大規(guī)模的生產(chǎn)使用 。 特別是在寶鋼煉鋼廠的升級換代和系列技術改造中，將提升自主的 RH 工藝技術和生產(chǎn)能力擺在十分重要的位置，經(jīng)過歷時幾年的系列改造，寶鋼 RH 技術和裝備在生產(chǎn)中已高效應用，并已具備自主集成和成套輸出能 力。 寶鋼 的 第二套 RH 真空循環(huán)脫氣裝置于 1999 年投入生產(chǎn)，寶鋼在該裝置上采用自主技術 集 成和自主創(chuàng)新的工藝技術，共開發(fā)了 17 個子系統(tǒng)，形成了具有自主知識產(chǎn)權的爐外精煉核心工藝技術。前兩套 RH 真空循環(huán)脫氣裝置生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是連鑄的高級別管線鋼、超低碳鋼及模鑄的鋼簾線、模具鋼、 T9油井鉆桿鋼以及其他高附加值鋼種，而第三套 RH 真空循環(huán)脫氣裝置生產(chǎn)的主要產(chǎn)品則是硅鋼。真空系統(tǒng)采用四級蒸汽噴射泵，增大循環(huán)氣體流量等技術手段，提高了鋼水的循環(huán)速度。其中 二煉鋼有 1 座 RH— TB，三煉鋼有 2 座。 （ 3） 武鋼有 3 座 RH 真空裝置，其中二煉鋼廠兩座，處理能力均為 90 噸 ，三煉鋼一座，最大處理能力為 300 噸 。 （ 4） 20xx 年 11 月 15 日，唐鋼一鋼軋廠新建成的 RH 精煉爐開始真空循環(huán)處理，也成為河北省歷史上第一包經(jīng) RH 精煉爐冶煉的高質(zhì)量鋼水。 生產(chǎn)中 RH夾雜物概況 鋼中存在一些，如氧化物、硫化物、氮化物等非金屬化合物都是以獨立相存在的，統(tǒng)稱為非金屬夾雜物。 夾雜物的來源 對于 RH 精煉來說，鋼中的夾雜物主要來自于以下幾個方面： （ 1）脫氧劑、合金、冷卻材、脫硫劑及喂線等外來添加劑； （ 2）鋼包中的熔渣，耐火材料侵入，如鋼包耐材、真空室本體耐材等； （ 3）前期初煉帶入的夾雜，澆注及凝固過程中二次氧化劑外來接觸物侵入； （ 4）各種非金屬夾雜物間互相形成的復合夾雜等。主要途徑有兩個： （ 1）鋼液中尺寸較小的夾雜物顆粒不足以上浮去除，就通過處理過程中鋼液環(huán)流攪拌動力促使夾雜物微粒間相撞聚集成較大微粒上浮至渣中，或加快單個夾雜物顆粒上浮至渣中，進而離開鋼液，并且在強湍流下，夾雜物聚合非常迅速， 例如在 m的 A12O3，夾雜物從鋼液表面下 ，直徑為 20181。 在此情況下，夾雜物依附于氣泡表面后被下降管中下降的鋼液帶至鋼包爐渣表面。細小的氣泡捕獲夾雜物的概率很高。 （ 2） 鋼中夾雜物的上浮決定于夾雜物尺寸 :大顆粒夾雜上浮去除 ， 而小顆粒夾雜通過碰撞聚合后才能上浮去除。向里吹入不同尺寸的氣泡來去除不同大小的雜質(zhì)，細小的夾雜物微粒就要用直徑小的氣泡。在迅速減壓過程中，鋼中過飽和的氮或氫析出，就會形成微小氣泡促使夾雜物上浮。通過旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的鋼液旋轉(zhuǎn)，那么在旋轉(zhuǎn)的鋼液中，由于夾雜物密度比鋼液小，夾雜物會向心運動，在鋼液中心聚集長大、上浮。夾雜物的去除率與過濾器的材質(zhì)、過濾器孔徑和鋼水流速有關 [13]。 某些鋼產(chǎn)品 不僅 對全氧有要求，還對氧化物夾雜顆粒尺寸有很苛刻的要求 ， 如發(fā)動機閥門彈簧鋼要求夾雜物尺寸小于 15181。m，簇狀夾雜物尺寸小于 200181。目前，去夾雜物技術主要有：吹氬、渣洗、過濾法、離心分離等 。 鋼包吹氬精煉方法是一種有效的、并被廣泛應用的鋼液爐外精煉工藝。吹氣精煉鋼液工藝的發(fā)展方向應是細小氣泡的產(chǎn)生及其均勻分布。模型是以鞍鋼三煉鋼廠 175噸 RH— TB為原型，采用 1:4的比例來模擬，優(yōu)化上升腿中的提升氣量、浸入深度和 加入夾雜物去除的輔助物質(zhì)的 量。 H2O （ ） 由 （ ） 、（ ）、（ ）、（ ） 可得總平衡： 2HCO（ aq） 錯誤 !未找到引用源。 通過控制固體顆粒尺寸來控制氣泡尺寸的大小，此種方法所產(chǎn)生的氣泡尺寸可達到微米級，甚至納米級，夾雜物的直徑越大，氣泡越小，接觸角越小，鋼液表面張力越小，夾雜物的去 除效率越高。 綜合上述三點，那么選用顆粒微小的 NaHCO3，一方面由于 NaHCO3 的水解和電離作用 ，一方面顆粒微小的 NaHCO3 還會誘發(fā) 產(chǎn)生微小的氣泡 ， 另一方面在熱 NaCl 溶液中就會受熱分解，這三方面 產(chǎn)生的微小氣泡就可以研究微小氣泡去夾雜物了。本實驗采用聚丙烯模擬夾雜物，原型與模型介質(zhì)的有關參數(shù)見表 ： 表 原型和模擬介質(zhì)的有關參數(shù) 項目 原型 模型 液體密度 /kg 實驗中的聚丙烯的形態(tài)和在 NaCl溶液中的狀態(tài)如圖 ，其當量直徑為382181。時，幾乎所有到達氣泡表面的固相顆粒都能被氣泡粘附，而且與接觸角的大小無關。 夾雜物顆粒與氣泡碰撞粘附示意圖如圖 ： 圖 夾雜物與氣泡碰撞粘附示意圖 （ 2）大氣泡尾流捕捉去除 大氣泡后面存在尾流區(qū)， 熔池中的夾雜物一方面隨 鋼液流動，一方面由于自身密度與鋼水密度差而做斯托克斯上浮，當夾雜物靠近快速上浮的大氣泡尾流區(qū)時，由于此區(qū)壓力比較低，夾雜物很容易被卷入尾流區(qū)，而且由于尾流區(qū)的湍流強度比較大，夾雜物做循環(huán)流動并同時隨氣泡一起上浮。即在有上升腿中提升氣量中帶著的大氣泡的同時， NaHCO3 顆粒產(chǎn)生的小氣泡 [15,16]。微小氣泡去夾雜物在裝置中的反應狀態(tài)如圖 ： 第 19 頁 圖 微小氣泡去泡夾雜物示意圖 實驗設備與參數(shù) 實驗裝置及材料 本實驗要用到的實驗裝置簡圖如圖 ： 圖 RH 精煉水模實驗裝置簡圖 第 20 頁 圖 中： 1— 儲氣罐； 2— 轉(zhuǎn)子流量計； 3— 提升氣體分配室； 4— 上升腿管； 5— 真空室； 6— 下降腿管； 7— 真空泵； 8— 鋼包； 9— 放水閥； 10—— NaCl溶液 [2021]。39。 39。 39。 2 39。39。39。39。 39。 39。39。 39。gg lg l gu HQ d dQ u d H d ???????? ? ? ? ? ? ??????? ?? （ ） 因為 0039。 1H dHd???（ ? 為幾何相似比），則模型與原型氣量關系： 第 21 頁 5 39。39。39。gllgd d ??????? ? ?????， m339。 39。39。39。 39。39。39。39。 39。39。? ， 139。g? ， 039。gQ ， 39。T — 分別為模擬中提升氣體的標態(tài)流量、壓力、溫度； 039。C） 但是，原型中提升氣體吹入上升腿后與模型中進入上升腿的空氣行為存在著一定的誤差， RH實際生產(chǎn)中的提升氣體 Ar吹進鋼水時的溫度可以認為是室溫，壓力則等于鋼水靜壓力與真空室壓力之和。因此，式（ ）中標態(tài)氣量轉(zhuǎn)換必須考慮兩個體系中提升氣體上浮過 程時 第 22 頁 溫度和壓力的影響。 取 P、 P P2 分別為 h 處氣體所受的壓力、氣體出孔處所受的壓力和真空室壓力，則有： 20()lP P g H h?? ? ? ? ? （ ） 1 2 0lP P g H?? ? ? ? （ ） 而 ldP g dh?? ? ? ? 所以， 10hPblPn R T n R TW g d h d PPP? ? ? ? ?? ? ? ? ??? 而 120 l n( )hb l gW g V dh n R T P P?? ? ? ? ? ?? 令 0120 l n( )Hb l gW g V dh n R T P P?? ? ? ? ? ?? 則 0 1 2l n ( )lgg V H n R T P P?? ? ? ? ? （ ） 又由氣體狀態(tài)方程可得： gP V n R T? ? ? ? （ ） 式（ ） /（ ）得： 012ln ( )lgH PPP??? ? （ ） 第 23 頁 012ln( )lgHP PP???? （ ） 則 0 120 1 239。 39。 ln ( )39。 39。39。 39。39。 39。 39。glgg lgPPT PPT??? ? ?????? ? ? ? ??????? ?? （ ） 式中： 39。gQ 、 039。原型氣量、轉(zhuǎn)子流量計所指示的表流量及標準狀態(tài)下的氣體流量之間仍需要換算換算、其關系式為 : 錯誤 !未找到引用源。 h1 （ ） 即 ： 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 h1 （ ） 此式為實驗時，轉(zhuǎn)子流量計所讀出的氣量與標準狀態(tài)下氣量的換算關系式： 本實驗中， 14?? ， 39。 1400lT ? 176。 Kg =39。 39。 h1 （ ） 錯誤 !未找到引用源。p 的關系式為： ? ?20 .0 4 8 ln 39。p 的對應關系 [20,2627]，如表 ： 表 K 與真空室壓力的關系 2p39。39。 39。39。h — 分別是模型和原型中真空室內(nèi)液面距鋼包液面的高度； 39。 由幾何相似可以得到 39。39。 m3 帶入式 第 25 頁 （ ）得： 0039。 39。 1 0 0 0 1 139。 7 0 0 0 4 2 8PPP g hP P P g h???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? （ ） 再由式（ ）得： 139。39。P? 、 39。 1000? ? 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