混勻時間是衡量鋼液成分均勻化的重要指標。國內外學者在進行水模型試驗時,通常采用“刺激-響應”技術測量監(jiān)測點的局部混勻時間,Kochi等在水模型試驗中測定混勻時間時,在模型底部靠近壁面處安置了1個電導探頭,取從加入KCl溶液到電導率達到平衡值95%~105%時的時間為混勻時間,這是最常用的測量混勻時間的方法。但是電導探頭測量的混勻時間僅代表該點周圍局部區(qū)域的混勻時間。
科研工作者針對由于鋼包各處混勻時間差異較大,加之監(jiān)測點位置選擇的主觀性,易造成混勻時間測量不準的問題,通過數(shù)值計算的研究方法模擬了鋼液的流動與混勻過程。
計算結果表明:隨著鋼液混勻程度的增加,鋼液中整體示蹤劑濃度標準差降低,當整體示蹤劑濃度標準差在約0.02以下時,鋼包混勻程度已達到100%,基于此提出在水模型試驗中測量混勻時間時,可以在鋼包中3個不同高度處各安裝3個電導探頭監(jiān)測示蹤劑濃度變化,當這9處監(jiān)測點示蹤劑濃度標準差小于0.02時,即可認為達到混勻。研究了不同示蹤劑加入位置下的混勻時間,結果表明,在鋼包一側距離鋼包中心約1/6R處加入示蹤劑時,混勻時間最短為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,混勻時間最長為137.3s,在該位置加入合金則不利于鋼液的快速混勻。