噴射冶金是鐵水預(yù)處理的重要方法之一，具有快速脫氧脫硫、提高合金元素收率、微合金化等作用。 頂吹還可以改善精煉熱力學(xué)和動力學(xué)條件。 在實(shí)際鐵水預(yù)處理過程當(dāng)中，通過改善預(yù)處理頂吹工藝條件，加強(qiáng)鐵水理化反應(yīng)動力學(xué)條件，可以提高脫硫效率，縮短預(yù)處理時間，加快生產(chǎn)節(jié)奏，減少 生產(chǎn)成本。 本實(shí)驗基于類似原理，建立了鐵水包頂吹模型的物理實(shí)驗。 通過實(shí)驗分析得出，控制頂槍的吹氣位置、吹氣量和吹氣高度對鐵水在鐵水包中充分混合均勻的時間有影響。 為改進(jìn)鐵水預(yù)處理合理的頂吹工藝提供了依據(jù)。

鋼包的實(shí)驗?zāi)Ｐ陀捎袡C(jī)玻璃制成。 實(shí)驗中用水模擬鐵水，空氣模擬氬氣。 圖1是實(shí)物模型試驗裝置圖。 實(shí)驗中通過調(diào)整頂吹槍的高度、位置和吹氣量來達(dá)到不同程度的模擬效果。

實(shí)驗混合時間的測量方法

實(shí)驗過程當(dāng)中采用刺激-響應(yīng)技術(shù)：將示蹤劑（飽和NaCl溶液）瞬間添加到鐵水包模型遠(yuǎn)離頂吹槍的位置，然后連續(xù)測量不同測量點(diǎn)的電導(dǎo)率變化，直到 電導(dǎo)率變化不高于穩(wěn)定值（C∞）±5％，即|Ct -C∞| 選取≤0.05 C∞為標(biāo)準(zhǔn)，所需累積時間t0.95為實(shí)驗混合時間。

為了更好地消除實(shí)驗偏差，每個測量點(diǎn)重復(fù)3次，數(shù)據(jù)測量時間為3 min，測量數(shù)據(jù)時間間隔為0.05 s，取平均值。

實(shí)驗方案

本實(shí)驗采用正交設(shè)計方案。 變量包括三個因素：頂吹槍的高度、位置和吹氣量。 每個因素挑選五個級別。

2 實(shí)驗結(jié)果與分析

2.1 正交實(shí)驗結(jié)果

為研究吹氣位置、吹氣高度、吹氣量對混合時間的影響，按照正交試驗設(shè)計進(jìn)行了25組實(shí)驗。 實(shí)驗結(jié)果如表 3 所示。

2.2 結(jié)果分析

采用極差分析法對正交實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析頂吹高度、頂吹位置、吹氣量對鐵水混合時間的影響。 計算每個級別的實(shí)驗結(jié)果的總和、平均值和范圍。

3 結(jié)論

（1）本實(shí)驗中，鐵水包的頂吹位置、吹氣高度和吹氣量會影響鐵水包的混合時間。 影響混合時間的主次因素順序為：頂吹氣孔與鐵水包中心距離＞頂吹孔距鐵水面高度＞吹氣量。

（2） 在實(shí)驗條件下，頂吹孔距鐵水面200 mm，吹孔距鐵水包中心0.7 r，吹氣量為600 L時，混合時間最短 /分鐘（標(biāo)準(zhǔn)條件）。