绿色化工技术

本发明涉及一种采用熔融聚乙二醇速冷测定转炉喷溅的方法，包括以下步骤：1)水浴升温：热水浴槽内的水进行升温，温度保持在80～90℃；2)熔融PEG‑2000；3)将低温液氮输入低温液氮槽中；对转炉模型中的熔融态的PEG‑2000进行喷吹；5)停止输入液氮及水浴加热，排空液氮槽中的液氮；统计从转炉模型的炉口喷射出并落入液氮槽中的凝固态PEG‑2000。优点是：不仅可以精准的获得单位时间内从炉口喷溅出的液体数量，同时可以直观的考察整个喷溅结束后，熔融液体在低温槽底部的分布特征，包括每一个位置的分布数量以及对应的分布形状。

超音速射流冲击转炉炼钢熔池的过程是一个复杂的高温过程，在具有高能量的气体射流作用下，转炉内熔融钢液会脱离母相形成转炉喷溅，转炉炉外喷溅的发生对转炉炼钢危害极大，一方面会增加钢铁料消耗，降低了转炉的吹炼效率，另一方面喷溅出的熔融钢水对周围环境的安全造成危害，严重的钢液喷溅甚至会危及转炉操作人员的生命，因此预测转炉的喷溅范围以及转炉的喷溅形态对于转炉的高效、安全吹炼以及溅渣护炉工艺优化具有重要意义。

由于吹炼现场是一个高达1600℃的高温环境，直接测量转炉喷口的喷溅钢液的数量和喷出的形态与范围非常困难，目前看来，国内外还没有直接测量真实吹炼中的炉外喷溅钢液的先例。广大科研工作者在相似原理的前提下借助水模型实验实现了对炉口喷溅量的定量统计，很好的预测了转炉喷溅的多少，然而对于从炉口喷溅而出的钢液形态以及喷溅的范围目前仍然无法有效获得，尤其是对喷溅的具体形态定量，目前还没有一个有效的测定方法，这严重阻碍了人们对转炉喷溅的进一步认知。

 用水模拟钢液的另一个重要的缺陷在于水的动力粘度为0.001Pa·s，而转炉内的熔融钢液的动力粘度则为0.0056Pa·s，二者相差近一倍。因此寻找一种新的稳定安全的物质，确保其具有较低的熔点，并且具有跟熔融钢液更接近的粘度，则对于模拟转炉喷溅更为有效。

 聚乙二醇(PEG)是一种高分子聚合物，化学式是HO(CH2CH2O)nH，无刺激性，具有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性，密度为1.27g/cm ，比水略大。具有优良的润滑性、保湿性、分散性、粘接性。聚乙二醇系列产品从PEG‑200到PEG‑20000，各系列的物理性质也存在差异，其中，PEG‑2000为一种常温下的白色固体物质，熔点为51±2℃，动力粘度为0.0050‑0.0067Pa·s，该数值与熔融钢液的动力粘度非常接近。因此用熔融的PEG‑2000比水更适合模拟钢液的流动特征。然而常温下的PEG‑2000为固体形态，这对实验的操作环境提出了严峻的考验，如果能够保持一个高温的热水浴，使PEG‑2000长时间处在熔融状态，则用PEG‑2000代替钢液模拟其喷溅特征便成为了可能。但是，从炉外喷出的PEG‑2000仍然具有相当热量，不能迅速凝固，对其直接收集可能会破坏其喷溅的原始形态，无法解析液滴状喷溅和手指状喷溅，乃至大面积态的喷溅分布特征。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

 PEG‑2000在受到热水浴的热量后会融化成液态，此时便可进行转炉喷溅试验的模拟。将热水浴进行保温绝热处理后，连同转炉模型一同置于低温液氮槽中，吹炼过程中，从炉口喷溅出的熔融PEG‑2000回落入液氮槽中，由于液氮槽中的温度极低，熔融PEG‑2000会迅速冷凝成固体，并保持喷溅时的形状不变。本发明方法不仅可以精准的获得单位时间内从炉口喷溅出的液体数量，同时可以直观的考察整个喷溅结束后，熔融液体在低温槽底部的分布特征，包括每一个位置的分布数量以及对应的分布形状。这对于真实吹炼中分析氧枪‑转炉的吹炼特征、炉壁侵蚀位置以及安全操作均具有重要的指导意义。