钢包精炼炉喂丝生产工艺的物理模拟研究与优化

一、本课题的目的及意义

课题目的及意义：喂丝工艺是20世纪80年代发展起来的炉外精炼技术。它是根据不同钢种和质量要求，通过喂丝机向钢液里加入一定量铝丝、稀土丝或某种合金丝，在氩气搅拌的动力学作用下，能有效的达到对钢水的脱氧、脱硫、去除夹杂、改变夹杂形态以及准确的微调合金成分，合金收得率高，喂入的元素准确，改善金相组织、改善被处理金属的使用性能，提高其洁净度等，从而提高钢的质量和性能。随着科学技术的迅速发展，钢材性能和质量越来越被重视，炼钢生产率及成本等的要求也越来越高。为了提高产品质量、生产率和降低生产成本，喂丝工艺改变钢水的内在质量、流动性和连续生产过程；它不单独占用时间处理，缩短了浇钢和钢液发生二次氧化的时间；可避免钢包长水口堵塞。通过喂丝可生产出化学成分范围很窄、用途重要的钢种，并能保证不同钢号的钢材力学性能的均一性。采用钢包喂丝和吹氩结合即可在较短的时间内完成精炼操作，是获得高纯度、高均匀性、高精度钢材，保证均衡生产的重要措施。因此对钢包喂丝工艺的研究具有十分重要的意义。

二、国内外研究现状（文献综述）

1. 国外喂丝技术的发展现状

自1975年，美国Pfizer公司通过采用包芯线在北美首创了喂丝技术以来，钢包喂丝处理经历了钢液表面喂丝和钢液内部喂丝两个阶段，其中内部喂丝出现了第一代喂丝枪和第二代喂丝枪。比较得之，第二代喂丝枪的合金收得率显著提高。它能够进入临界深度以下的钢液内部。为了避免钢液赌塞喂丝通道，在该通道中加入了一定压力的氩气。由于融化需要时间，合金丝离开喷嘴后会继续下行，在浮力的作用下发生横向位移。氩气从星形喷嘴中喷出后沿枪体上升，诱导钢液在钢包中形成环流，是液珠与钢液均匀混合，脱氧形成的CaO也随之带离钢液内部进组钢渣中。早期的第二代喂丝枪离开或进入钢液内部依靠工作台或钢包的升降。目前使用的第二代喂丝枪在固定导丝管外再加一活动导丝管，二者之间采用密封涵密封，进入钢包内部的是活动导丝管。采用第二代喂丝枪所需氩气量与底吹氩气量相当，钢液环流的效果与底吹氩气的效果相同，因此，不必需要底吹氩气。在此枪中，合金丝与氩气共用同一通道，合金丝对喷嘴的磨损会改变通道的截面形状，影响枪的特性。

1976年，喂丝技术在日本开始正式启用。随着对超低碳钢和超低硫磷钢的需要