[发明专利]RH精炼装置物理模型制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及RH冷态物理模型制作方法，具体涉及通过简化处理相关参数，制作与原型相似的用于实验的冷态模型。

背景技术

在炉外精炼方法中主要有RH、DH、VAD、VD、VOD、ASEA2SKF、LF等,其中RH法是最为重要的一种。RH脱气装置最初由两家德国公司开发，(RH)处理工艺具有精炼效率高、适应批量处理、装备投资少、易操作等一系列优点,在炼钢生产中获得了广泛应用和显著进展。它不仅提高钢产量,改善钢材质量,增加品种,降低成本,提高经济效益,而且极大地优化了现代炼钢工艺。RH精炼装置开发之初的目的是为了脱除钢水中的[H],目前，RH的主要功能已经由原来单一的脱气设备发展成为包含真空脱气脱碳、吹氧脱碳、喷粉脱硫、温度补偿、均匀温度和成分等的一种多功能炉外精炼设备。关于RH精炼设备及其方法作出的研究和改进极其繁多，目前已有三百多项国内专利申请。

由于RH精炼装置是一种真空循环冶金装置，在实际生产过程中，伴随着高温、高压等复杂条件，很难在实验室进行相关的研究并获得有关数据，且实验成本极高。采用物理模型对冶金反应器内的过程进行模拟，是本领域内理想的研究方法。但是，物理模型的可靠性和可验证依赖于完善的数学模型。迄今为止，还没有一种较为完善的模拟RH精炼过程的物理模型。

发明内容

本发明的目的是突破冶金过程中高温等复杂性条件限制，通过物理模型来模拟冶金反应器实际工作过程，进而对反应器进行研究。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种RH精炼装置物理模型制作方法，采用有机玻璃按照比例制作RH精炼炉原型的物理模型，所述RH精炼炉原型主要包括钢包、真空槽、两个浸渍管和吹气装置。采用水模拟所述钢包中的钢水，采用空气模拟所述吹气装置中吹出的氩气。所述空气与氩气的换算关系为：Q_Ar＝0.817·(1/λ)^5/2Q_空气。其中，Q_空气为物理模型中空气流量，单位为m³/h。Q_Ar为1600℃下RH精炼炉原型中Ar气体流量，单位为m³/h。λ为物理模型与原型的相似比。

本发明的模型制作材料采用有机玻璃。应该考虑以下两方面问题：

其一，应当考虑的是几何相似，即模型与原型形状相似。模型任一部分的尺寸与原型对应的尺寸之比都相同。一般来说模型按照一定的比例缩小，在这里按照5:1的比例。

其二，保持动力相似，即力相似，针对RH精炼模拟主要涉及钢液流动等方面，动力相似是重要的准则之一。

RH精炼装置需要吹入氩气作为驱动气体，气体在RH精炼装置内的高温环境下会膨胀，而实验条件下吹入的替代气体（通常为空气）是不会膨胀的。因此，我们通过修正弗鲁德准数相等，计算出实验时出入的替代气体流量与实际的氩流量之间的关系。

气相修正弗鲁德准数为Fr_g'，

即其中ρ_g为气体密度，ρ_l为液体密度，v：气体的流速，m/min；L为长度，G为常数。

模型与原型中流量计处（流量计通常安装在下降管上）的气体流量的换算关系可以由RH系统的气相修正弗鲁德准数Fr_g'相等得到，具体如下：即工业用氩气和实验用空气的Fr_g'相等：

把上式通过变形可以得出：

由于Q=Av，

则有：

又因为：

AyAm=(DyDm)2,]]>

所以：

代入参数可得：Q_Ar未修正＝5.64·(1/λ)^5/2·Q_空气，