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人們對鋼材質量要求的日益提高,對小尺寸夾雜物顆粒運動特性及去除規律的研究,對提高鋼材質量和潔凈度的起著至關重要的作用。目前,對鋼液中夾雜物顆粒動力學的研究主要表現在夾雜物顆粒在鋼包、中間包和結晶器等冶金設備中的運動軌跡、尺寸分布、濃度分布、碰撞長大和上浮等方面。邊界層中的鋼液Stockes流動區域是夾雜物顆粒在上浮去除過程中必須經過的區域,對夾雜物顆粒在此局部區域的運動情況展開專門的研究很有必要。
北京科技大學冶金與生態工程學院郭洛方等人通過理論計算和分析,研究了夾雜物顆粒在鋼-渣界面處夾雜物去除層內的運動特性及去除率。結果表明:在夾雜物去除層內,Al2O3夾雜物顆粒的布朗擴散上浮臨界尺寸為1.33μm,直徑小于臨界尺寸的夾雜物顆粒很難上浮去除;布朗碰撞的優勢區域主要是直徑為2.5μm以下的夾雜物顆粒之間以及直徑為2.5~5μm夾雜物顆粒與0.5μm以下的微小顆粒之間的碰撞;直徑為20~150μm的夾雜物顆粒在鋼-渣界面去除層中9min內很容易完全上浮去除,而直徑小于10μm的夾雜物顆粒去除率很低且升高緩慢,是提高鋼液潔凈度的主要控制對象。
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