轉(zhuǎn)爐吹煉過程分散相在連續(xù)相中分布的研究.pdf

1、對于大多數(shù)冶金反應系統(tǒng)，分散相與熔體連續(xù)相間的總反應速率與化學動力學過程無關，而決定于一些物理過程。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速度，必須確定分散相與連續(xù)相的反應界面積，但是利用歐氏幾何的方法估算反應界面積并不精確。 本文依據(jù)相似定理，利用二維水模型對轉(zhuǎn)爐吹煉中的渣金混合及乳化過程進行了物理模擬。利用數(shù)碼相機進行攝影，由編制的計算機程序?qū)D像進行處理與計算，應用分形理論對渣金母相邊界的織構分維數(shù)、

2、分散相分布的計盒分維數(shù)及分散相的粒度和坐標分布進行了分析研究，進而對渣金界面面積進行了計算。 在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中由于湍流的產(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)來描述頂、復吹轉(zhuǎn)爐吹煉過程中鋼、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)。而復吹過程中由于底吹氣

3、體的介入，使渣金間更充分混合。因此，可以認為復合吹煉使熔池趨于穩(wěn)定，且不需要較大頂吹強度的條件下即可達到單一頂吹條件下所能達到的渣金混合效果。 對各操作條件下渣金母相邊界織構分維數(shù)與分散相分布計盒分維數(shù)的計算表明：織構分維數(shù)是評價渣金母相界面粗糙程度的重要依據(jù)?？棙嫹志S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盒分維數(shù)是評價渣金混合狀態(tài)的重要參數(shù)，分散相分布的計盒分維數(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分維數(shù)、鋼滴及渣滴分散相分布的計盒分維數(shù)與操作條件之間的經(jīng)驗關系式。 本文還對吹煉過程分散相的粒度分布及坐標分布進行了研究，結果表明：存在于連續(xù)相中的各粒度級別分散相集簇出現(xiàn)的頻率與其尺寸存在一定比例關系，利用這一比例關系可以描述分散相的粒度分布。而分散相無量綱坐標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粒度分布和坐標分布影響的經(jīng)驗關系式。 最后由