不同几何结构钢包透气塞精炼效果的水模研究新进展

 近日，钢铁冶金国际四大知名期刊之一《steel research international》刊发了平台李亚伟教授团队最新研究成果：不同几何结构钢包透气塞精炼效果的水模研究“Physical Modeling Evaluation on Refining Effects of Ladle with Different Purging Plug Designs”。该研究基于动力相似的水力模型，研究了改变透气塞几何结构后其精炼气泡运动轨迹和碰撞现象，从而从气泡角度进一步揭示直通圆孔透气塞的孔径与孔角对透气塞的搅拌混匀效果、夹杂物去除以及渣眼面积的影响机制。在前期为延长透气塞使用寿命而开发直通圆孔透气塞的基础上，这项工作为采用几何结构设计法来改善透气塞精炼效果指明了方向。

 论文第一单位是武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，第二单位是武汉科技大学高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心，第三单位为奥地利雷奥本大学，第四单位为东北大学。通讯作者为平台贺铸教授，博士生谭方关为第一作者，奥地利雷奥本大学金胜利教授、武汉科技大学青年教师潘丽萍和李亚伟教授、东北大学大学李宝宽教授为共同作者。

图1钢包水模型用透气塞(a)剖面图 (b)(c)不同孔径透气塞俯视图

图2 气体流量为4.51L/min时的气羽（a.孔角  ; b. 孔角  ）

图3 气泡凝并(孔角: ; 流量:4.51 NL/min)

图4 孔角与孔径对混匀时间的影响

图5 孔角与孔径对夹杂物去除的影响

图6 孔角与孔径对渣眼面积的影响

 论文简介：为了延长透气塞的使用寿命，圆形狭缝被应用于透气塞中以缓解应力集中现象。本文采用水力模型研究了不同几何结构的圆形狭缝对混匀时间、夹杂物去除以及渣眼面积。实验结构表明：在气体流量小于6.02 NL min⁻¹时，夹杂物去除率随着狭缝夹角增大而减小；然而在气体流量小于5.26 NL min⁻¹时，随着孔径的增加，其混匀时间和夹杂物去除率面积减小；渣眼面积随着孔径增加而增加，而且狭缝夹角有利于渣眼面积的形成；最后，为了减少搅拌能的消耗以及卷渣现象，在优化混匀时间和夹杂物去除率的同时，渣眼面积越小，其精炼效果越好。

 该项研究得到了中国国家自然科学基金委面上项目（No.51974211）；湖北省中央引导地方科技发展专项计划（No.2019ZYYD076）和（No.2019ZYYD003）的支持。

附：论文链接 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/srin.201900606：

附：全文 Physical Modeling Evaluation on Refining Effects of Ladle with Different Purging Plug Designs.pdf