卫生级精密不锈钢管冶炼理论中“层流传质”代表的真正含义
作为精卫生级精密不锈钢管管坯冶炼的主要生产技术,炉外精炼一直都被人津津乐道,当然,采用此项技术作为工厂的主要生产技术的厂家也从中得到了实惠,这并不是坏事,这样更有助于炉外精炼这种冶炼理论植根于卫生级精密不锈钢管的生产行业,也为广大的精密不锈钢管用户带来优质的产品,当然,也为精密不锈钢管厂带来了巨大的利润空间。
热力学方面的有关研究已经相当完善,人们已经能够预测在一定的成分、温度条件下,冶金反应所能够进行到的极限程度。但是,通常在冶金工厂中所进行的生产过程往往不是平衡过程。例如卫生级不锈钢管钢包精炼过程,由于炼钢生产工艺物流连接的系统性,必须在一定时间内完成精炼操作,以保证定时地向连铸机提供钢水,且要求温度、成分合格,从而保证多炉连浇。从提高生产率、降低生产成本的角度出发,希望在尽可能短的时间内完成精炼操作;从提高产品质量的角度出发,希望最大限度地去除卫生级不锈钢管钢液中的有害物质,最大限度地趋近冶金反应的平衡值。而这些目的的实现,离不开对钢包内传输现象的了解。
如果此时在流体内与平板间存在浓度的差别,且流体中溶质A的浓度为CA0,平板表面溶质A的浓度为几CAS,且CA0>CAS,这时将发生垂直于平板的质量传输。与动量传输相似,在贴近平板的表面_上亦有一个浓度边界层(也称为质量边界层),浓度梯度集中在这一薄层中。
在卫生管的炉外精炼过程中,不锈钢管钢包内的传输现象,包括动量、热量,质量的传输,对钢包精炼的最终效果起着重要作用,而精炼效果应该包括两个方面:一方面是去除杂质(氧、硫、磷、氢、碳、氮、夹杂物及其他有害元素)和均匀成分、温度;另一方面是达到卫生级不锈钢管精炼效果的时间。第一方面属于热力学的内容二例如,当今人们已经得到钢中总氧含量为3ppm的钢。而为了提高生产效率,保证生产流程的相互衔接,并达到十分满意的精炼效果,还应该有良好的动力学条件做保证。
卫生级精密不锈钢管冶炼理论中“层流传质”就是假设流体为不可压缩流体,以均匀速度v0流过长度为L的平板,且流动方向与板面平行。这时将发生垂直于板面方向的动量传输,因此,在贴近平板表面产生一个速度边界层,速度梯度(确切地说应是速率梯度,因为速度是矢量,矢量无梯度)集中在这一层,层外可认为是理想流体。
卫生级精密不锈钢管冶炼层流流动时的质量传输与动量传输有关,可以将流体的运动方程与对流传质方程联立求解,求得质量传输时的浓度分布和传质系数。
从这样看来,卫生级精密不锈钢管冶炼过程中的“层流传质”关注焦点主要集中在浓度和传质系数这两大方面,因为他们真真切切的影响到了“层流传质”的效率,简单的来说,就是对生产精密不锈钢管的质量和材质成分有着不可分割的影响,所以,从一开始进行钢水冶炼的时候,就需要去花心思关注精密不锈钢管的浓度分布和传质系数。