无锡无缝钢管生产时气泡去除夹杂物技术研究

  无锡无缝钢管生产时气泡去除夹杂物机理

据介绍，气泡去除夹杂物机理主要包含两方面：一是利用气泡粘附夹杂物上浮去除；二是气泡上浮过程中产生尾流，夹杂物卷入尾流中去除。

  无锡无缝钢管生产时气泡粘附去除夹杂物。气泡粘附去除夹杂物主要利用气泡的浮选作用，整个过程主要分为6个阶段：一是气泡向夹杂物靠近，与夹杂物发生碰撞；二是气泡与夹杂物之间形成液膜；三是夹杂物颗粒在气泡表面滑移及振动；四是夹杂物与气泡间的液膜破裂并形成动态的三相接触团；五是气泡—夹杂物成为可以抵抗外压的稳定聚合体，夹杂物被气泡粘附；六是气泡—夹杂物聚合体的上浮。其中，气泡与夹杂物的碰撞和粘附是整个过程中重要的两个环节。气泡粘附夹杂物上浮有一定概率，即并非所有夹杂物都能通过气泡粘附的方式上浮去除。有研究表明：气泡尺寸越小，气泡与夹杂物粒子发生碰撞概率越大，夹杂物去除效果越好；夹杂物尺寸越小，粘附概率越大。

  无锡无缝钢管生产时气泡尾流去除夹杂物。在钢液中，夹杂物除了被气泡粘附去除之外，还有可能被大气泡尾流捕捉去除。气泡尾流去除夹杂物的主要原理为气泡在上浮过程中，位于其尾部的液体会填补由于气泡脱离和上升所导致的空间，从而在气泡尾部形成回旋区，回旋区内的流体形成了气泡尾流。如果夹杂物位于该回旋区内或其附近区域中，就有可能被卷入回旋区随气泡一起上浮运动。气泡尾流去除夹杂物主要有3个步骤：夹杂物向气泡尾流区靠近，夹杂物进入气泡尾流区，夹杂物在气泡尾流区做循环流动并随气泡一起上浮。气泡能否产生明显尾流是尾流去除夹杂物的关键。有研究表明，直径1mm~5mm的气泡下部就会存在明显尾流。

  无锡无缝钢管生产时虽然大气泡尾流捕捉是去除夹杂物的重要方式，但目前有关气泡尾流去除夹杂物的数学模型研究文献还未见报道，相关研究仍不成熟；并且夹杂物通过尾流去除时需要较大的气泡和通气量，较大的通气量可能造成钢液表面卷渣，造成钢液二次氧化。相较于气泡尾流去除夹杂物，气泡粘附碰撞夹杂物研究较为深入，弥散的微小气泡具有优异的捕捉和粘附夹杂物的效果已经成为共识，大部分气泡去除夹杂物技术的开发主要是根据气泡碰撞粘附夹杂物去除机理。基于此，刘建华等人认为，在将来的发展中，气泡尺寸小型化、分布弥散化是未来气泡冶金技术发展的方向。