LF炉在转炉和连铸之间可以起到缓冲调节作用,又具有设备投资少,精炼效果明显的特点,所以发展很快。而在LF炉精炼过程中通常需要向钢包内加入合金元素(如铝、硅、铁锰等),用以调节钢水的化学成分。密度小的合金在未完全熔化时已漂浮到渣-液界面与渣中组分反应,造成收得率降低;而密度较大的合金易沉入包底,成分均匀化时间很长。故LF炉的合金化规律,对改善LF炉精炼工艺有很大帮助。
以80t圆筒型钢包为研究对象,根据相似原理,建立80tLF钢包精炼炉的物理模型,模型和原型比为0.5,主要考虑钢包内型参数(H/D)的相等。通过对该模型铌铁合金化过程中的运动过程进行模拟,寻找理想偏心喷吹位置、喷吹角度和气量等关键工艺参数。
(1)试验很好地验证了全浮力模型理论,说明了氩气的上浮力是整个钢包内钢水流场的主要源动力,也是钢包内合金粒子运动的主要源动力;
(2)偏心单吹80t圆筒型钢包底部合金运动随着偏心喷吹位置、气量的变化而呈现一定的规律性,理想偏心位置为0.55R。在该偏心位置条件下,当模型Q≥730NL/h时,非常适合钢水的铌铁合金化进行;
(3)钢包喷嘴的位置不能距水口位置太近,喷嘴位置离水口近,钢包底部流场分布有利于水口处合金循环运动,不易堵塞水口和影响水口开浇,但是水口需要离喷嘴有一定距离,以免吹气口将开浇砂卷吸出来,影响钢包的连续浇注。在同等偏心位置条件下,喷嘴位置与水口位置成60°~120°时,钢包合金化较理想。