氣泡在冶金熔體中遷移行為的物理模擬研究.pdf

1、電弧爐冶煉過程中產(chǎn)生的粉塵含有大量有毒物質(zhì)，這些粉塵無論在運輸過程中還是堆積存放過程中都會造成環(huán)境污染。此外，在電弧爐冶煉車間產(chǎn)生粉塵的位置較多，患呼吸系統(tǒng)疾病人數(shù)占據(jù)鋼廠中發(fā)病率的比例最高。選用除塵器以及填埋方式處理電弧爐粉塵都無法避免或消除粉塵的產(chǎn)生。本文以CO產(chǎn)生的氣泡破裂導(dǎo)致粉塵產(chǎn)生的機理為理論基礎(chǔ)，從源頭減少粉塵產(chǎn)生量為目的，研究了氣泡在熔體中遷移行為以及其飛濺破裂的影響因素，提出控制電弧爐粉塵產(chǎn)生的措施，為電弧爐冶煉工藝中控

2、制粉塵產(chǎn)生提供理論指導(dǎo)。
　　采用HX-7高速攝像機（日本NAC公司）拍攝氣泡在靜水中運動軌跡，鋼渣界面運動行為以及在渣液面運動行為過程;定量探討氣泡在不同吹氣時間、氣量、收集裝置高度等工藝因素情況下，對液滴（即粉塵）產(chǎn)生量的影響以及氣泡形狀等物理性質(zhì)的變化情況。研究結(jié)果表明，氣泡在熔體的表面行為主要包括:氣泡在液面移動、表面氣泡融合、膜狀液滴的產(chǎn)生和飛濺液滴的產(chǎn)生。氣泡大小隨著底吹孔徑的增大而增大，氣泡上升過程中，不斷的翻轉(zhuǎn)，并

3、且氣泡越大運動軌跡演變的越劇烈。氣泡移動時間隨著溶液粘度指數(shù)增加而增長，粘度越大，氣泡在液體表面到破裂時間越長。液體粘度指數(shù)越低，氣泡在表面越不穩(wěn)定，容易破裂;隨著粘度指數(shù)的增加，表面氣泡易于融合;當(dāng)粘度指數(shù)進一步增大，氣泡相互接觸，但并不融合為整體，直到破裂。適當(dāng)增大渣層粘度，可能會防止液滴飛濺，避免粉塵的產(chǎn)生。食用油粘度較小，氣泡在水-油界面基本直接通過，經(jīng)歷時間較短，并且?guī)鹨欢屋^長的液體，其高度約為41.5mm。
　　氣泡

4、大小隨著底吹孔徑的增大而逐漸增大，其增加量逐漸變小。氣泡越小，其形狀越穩(wěn)定，基本呈現(xiàn)正圓形，氣泡越大，越容易發(fā)生變形。氣泡速度與半徑的平方根成正比例關(guān)系，隨著氣泡半徑的增大，氣泡平均速度略有增加。收集板大于12mm高度，吸收飛濺液滴含量隨著高度增加變化較小，可能是因為其僅吸收破裂小顆粒膜狀液滴。底吹氣量的增加，容易導(dǎo)致粉塵的產(chǎn)生。渣粘度指數(shù)越大，越不利于粉塵的產(chǎn)生。并且，粘度指數(shù)越大，產(chǎn)生粉塵的量隨著渣厚度的增加而減小;粘度指數(shù)越小，產(chǎn)