轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程分散相在連續(xù)相中分布的研究.pdf

1、對(duì)于大多數(shù)冶金反應(yīng)系統(tǒng)，分散相與熔體連續(xù)相間的總反應(yīng)速率與化學(xué)動(dòng)力學(xué)過(guò)程無(wú)關(guān)，而決定于一些物理過(guò)程。為了加速物質(zhì)的交換，經(jīng)常使系統(tǒng)彌散化。為確定此這種體系的反應(yīng)速度，必須確定分散相與連續(xù)相的反應(yīng)界面積，但是利用歐氏幾何的方法估算反應(yīng)界面積并不精確。 本文依據(jù)相似定理，利用二維水模型對(duì)轉(zhuǎn)爐吹煉中的渣金混合及乳化過(guò)程進(jìn)行了物理模擬。利用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行攝影，由編制的計(jì)算機(jī)程序?qū)D像進(jìn)行處理與計(jì)算，應(yīng)用分形理論對(duì)渣金母相邊界的織構(gòu)分維數(shù)、

2、分散相分布的計(jì)盒分維數(shù)及分散相的粒度和坐標(biāo)分布進(jìn)行了分析研究，進(jìn)而對(duì)渣金界面面積進(jìn)行了計(jì)算。 在轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中由于湍流的產(chǎn)生使渣金分散相相界面往往是粗糙、破碎的，分散相的分布可能是間斷的或雖然連續(xù)但不可微。本課題研究中首先利用分形理論中的分維數(shù)來(lái)描述頂、復(fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中鋼、渣滴分散相在連續(xù)相中的分布變化及渣金母相邊界界面變化。發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行單一頂吹條件下，爐渣在鋼液中的分布存在較明顯的爐渣母相形變區(qū)及分裂區(qū)。而復(fù)吹過(guò)程中由于底吹氣

3、體的介入，使渣金間更充分混合。因此，可以認(rèn)為復(fù)合吹煉使熔池趨于穩(wěn)定，且不需要較大頂吹強(qiáng)度的條件下即可達(dá)到單一頂吹條件下所能達(dá)到的渣金混合效果。 對(duì)各操作條件下渣金母相邊界織構(gòu)分維數(shù)與分散相分布計(jì)盒分維數(shù)的計(jì)算表明：織構(gòu)分維數(shù)是評(píng)價(jià)渣金母相界面粗糙程度的重要依據(jù)?？棙?gòu)分維數(shù)隨頂、底吹流量的增加、槍位的降低、渣金比的減小而增加，其中頂、底吹流量為決定因素；渣金分散相分布的計(jì)盒分維數(shù)是評(píng)價(jià)渣金混合狀態(tài)的重要參數(shù)，分散相分布的計(jì)盒分維數(shù)

4、越大，渣金乳化現(xiàn)象越激烈。并由此給出渣金母相邊界織構(gòu)分維數(shù)、鋼滴及渣滴分散相分布的計(jì)盒分維數(shù)與操作條件之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。 本文還對(duì)吹煉過(guò)程分散相的粒度分布及坐標(biāo)分布進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：存在于連續(xù)相中的各粒度級(jí)別分散相集簇出現(xiàn)的頻率與其尺寸存在一定比例關(guān)系，利用這一比例關(guān)系可以描述分散相的粒度分布。而分散相無(wú)量綱坐標(biāo)分布則可用于描述其在連續(xù)相中分布的均勻程度。并給出各操作條件對(duì)粒度分布和坐標(biāo)分布影響的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。 最后由