混勻時(shí)間是衡量鋼液成分均勻化的重要指標(biāo)。國內(nèi)外學(xué)者在進(jìn)行水模型試驗(yàn)時(shí),通常采用“刺激-響應(yīng)”技術(shù)測量監(jiān)測點(diǎn)的局部混勻時(shí)間,Kochi等在水模型試驗(yàn)中測定混勻時(shí)間時(shí),在模型底部靠近壁面處安置了1個(gè)電導(dǎo)探頭,取從加入KCl溶液到電導(dǎo)率達(dá)到平衡值95%~105%時(shí)的時(shí)間為混勻時(shí)間,這是最常用的測量混勻時(shí)間的方法。但是電導(dǎo)探頭測量的混勻時(shí)間僅代表該點(diǎn)周圍局部區(qū)域的混勻時(shí)間。
科研工作者針對由于鋼包各處混勻時(shí)間差異較大,加之監(jiān)測點(diǎn)位置選擇的主觀性,易造成混勻時(shí)間測量不準(zhǔn)的問題,通過數(shù)值計(jì)算的研究方法模擬了鋼液的流動(dòng)與混勻過程。
計(jì)算結(jié)果表明:隨著鋼液混勻程度的增加,鋼液中整體示蹤劑濃度標(biāo)準(zhǔn)差降低,當(dāng)整體示蹤劑濃度標(biāo)準(zhǔn)差在約0.02以下時(shí),鋼包混勻程度已達(dá)到100%,基于此提出在水模型試驗(yàn)中測量混勻時(shí)間時(shí),可以在鋼包中3個(gè)不同高度處各安裝3個(gè)電導(dǎo)探頭監(jiān)測示蹤劑濃度變化,當(dāng)這9處監(jiān)測點(diǎn)示蹤劑濃度標(biāo)準(zhǔn)差小于0.02時(shí),即可認(rèn)為達(dá)到混勻。研究了不同示蹤劑加入位置下的混勻時(shí)間,結(jié)果表明,在鋼包一側(cè)距離鋼包中心約1/6R處加入示蹤劑時(shí),混勻時(shí)間最短為77.5s,該位置為理想的合金加入位置。而在靠近氣液兩相區(qū)的鋼包液面邊緣處加入示蹤劑時(shí),混勻時(shí)間最長為137.3s,在該位置加入合金則不利于鋼液的快速混勻。