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简述炼钢过程中产生夹杂物去除方法

    原则上,炼钢过程中产生的夹杂物能够通过向钢液/气体、钢/渣或钢/耐火材料界面移动而得到去除。然而,必须同时采取措施防止钢液二次氧化、卷渣和使夹杂物重新回到钢液中,避免夹杂物的去除速度小于夹杂物生成的速度的情况。

    对于从钢液中去除到钢液/气体、钢/渣界面的夹杂物必须能够脱离钢液进入界面,然后再从界面上脱离。只有当夹杂物和气泡的接触角为180°时,才能通过钢液/气体界面将夹杂物去除,因此这种几率很小。然而,如果钢液表面有覆盖渣,覆盖渣就能够吸收夹杂物粒子,即使接触角较小也能够将夹杂物脱除。

    总的来说,由于没有足够的上浮时间,钢包(或中间包、结晶器)中小颗粒的一次脱氧产物只有少部分得到了上浮去除,斯托克斯方程决定了上浮力的大小。例如,直径为100 μm的三氧化二铝夹杂物从钢液表面下2.5 m上浮到钢液表面需要4.8 min,对于直径为20 μm的夹杂物,上浮时间增加到119min,对于去除夹杂物来说显然上浮是效率很低的。通过气体或电磁搅拌钢液,增加夹杂物之间的碰撞能够使周态夹杂物聚集,液态夹杂物聚合为大颗粒夹杂物,从而提高夹杂物去除速率。因此搅拌钢液是生产洁净钢的一个重要操作。

    当通过吹氩搅拌钢液时,气体吹入点要尽可能地在钢包底部从而获得最大的搅拌能和搅拌区域,使气泡捕获更多的夹杂物。固态夹杂物例如Al20、S102和Mg0等能够通过粘附到小气泡上,再上浮到钢渣界面。夹杂物的直径越大,气泡越小,接触角越小,钢液表面张力越小,夹杂物去除的效率就越高。普通液态夹杂物也是通过粘附到上浮的气泡去除的。大多数的粘附方式为夹杂物成球形粘附到气泡内部。有效去除夹杂物的最佳气泡直径为2—15 mm。但是由于气泡在钢液中上浮过程迅速膨胀,因此很难达到最佳尺寸。夹杂物可以随气泡尾流中上浮去除,尤其是小气泡,例如20 mm。然而通过观察发现:到达钢/渣界面并破裂的气泡一般都明显大于这个尺寸,因此降低了辅助夹杂物上浮去
除的能力。另外,夹杂物去除的基本机理是由大气泡的尾流捕捉夹杂物而不是由非常小的气泡直接捕捉到夹杂物上浮去除。

    一般来说,电磁搅拌比气体搅拌更容易准确地控制,对于不同的工艺状况对搅拌能进行调整很容易,但和气体搅拌相比,前者对钢渣界面的搅动强度还不够大。电磁搅拌使钢液的流动比较稳定、均衡,在垂直方向上,特别是渣钢界面更容易促进夹杂物的去除。它还可以避免钢渣界面上钢水流速过大导致的卷渣发生。电磁搅拌的另一缺点是不能提供促使夹杂物上浮的气泡。

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