硅碳棒电弧炉废钢进入熔池后，除了收到气液两相流的推动力，还需考虑硅碳棒电弧炉废钢自身的重力和惯性。因此硅碳棒电弧炉废钢在熔池中的运动行为并非完全遵循气液两相流的流动情况。为了探究不同试验组下的硅碳棒电弧炉废钢运动和熔化行为，本文采用糖冰块作为硅碳棒电弧炉废钢模拟物。试验步骤如下:制备体积分数35%的糖水制成冰块。将水加到规定液位，根据试验计划布置搅拌方式后开启气体搅拌。待熔池内流体流动稳定后，开启摄像。在加料点在42 s内均匀加入1 kg的冰块，观察冰块运动行为。在冰块融化过程中，每间隔1 min记录熔池内4个测温点的温度。待冰块完全融化后关闭摄像机。随后采用Open CV的视觉追踪颜色特征分割、轮廓检测和追踪3步实现白色冰块的运动轨迹追踪，并计算运动速度并绘制轨迹。

       为了探究该炉况下的优选的侧吹水平偏转角度，在五支侧吹气量均为30 L/min、垂直倾角45。的条件下，测得5支侧吹枪同时水平偏转00, 50, 100, 150, 200的平均混匀时间。结果如图所示，侧吹水平偏转一定角度时，平均混匀时间相对未偏转的侧吹布置有不同程度的缩短。此时熔池内形成环形搅拌区。环形搅拌区内部和外部，即熔池中心及壁面附近搅拌强度较弱。5支侧吹枪同时水平偏转100时，混匀时间最短。后续试验均在侧吹枪水平偏转100的条件下进行。

       经过调研，150 t硅碳棒电炉原型侧吹单支气量通常在8002 000 m3/h之间，对应模型气量单支3075 L/min。为了探究偏转后的侧吹是否存在最佳气量，在侧吹逆时针偏转100的条件下，分别在单支3075 L/min的条件下测得平均混匀时间。试验结果如图所示。

       随着侧吹气量的增大，平均混匀时间显著缩短，熔池搅拌强度增强。当侧吹气量超过53 L/min后，曲线斜率明显降低，混匀时间缩短趋势减缓，气体利用效率显著下降。继续增大气量对混匀效果的提升趋于有限，而能耗成本显著增加，不利于实现高效经济运行。同时，过强的气流冲击钢液表面会导致严重的喷溅。在造成金属损失的同时还可能加剧对炉衬的冲刷侵蚀，导致设备寿命的缩减。因此，单支气量为53 L/min是较优选的侧吹气量。对应实际生产中，均匀侧吹条件下单支气量为1 400 m3/h。在150 t硅碳棒电弧炉的实际应用中，不布置炉门供氧设备时，通常会使用3-4支侧吹枪。常见的使用方式中，位于加料区对侧的侧吹枪往往会被省去。通过将1号或2号侧吹枪气量设置为零，即为常见的氧枪布置方式。在此配置下，为维持适宜的供氧强度，需对其余侧吹枪的流量与压力进行相应调整，以匹配冶炼工艺要求。

       综上所述，在均匀气量的侧吹布置下，优选的水平偏转角度是100。在水平偏转100的前提下，侧吹气量越大，熔池搅拌程度越大，平均混匀时间越短。但当气量增加到一定程度时，增大相同气量，平均混匀时间降低程度显著减小，气体利用率不断降低。同时，需要考虑液体喷溅及炉衬的冲刷对设备寿命的影响。此外，硅碳棒电弧炉主要有加料区和EBT区两个冷区。在仅保留侧吹条件下形成环状搅拌带，即熔池中心存在弱搅拌区。当侧吹均匀增大相同气量时，环形搅拌区域只是变为宽环形，搅拌区湍流程度显著增加，但两个冷区和中心弱搅拌区的波动增大程度有限。因此，考虑增加局部的侧吹气量来进行优化。http://www.zbqunqiang.cn/