钢包底吹氩气数值模拟研究

• 作 者: 高江涛
• 发表日期: 2014年01期
• 关键词: 炉外精炼 数值模拟 流场 吹氩搅拌

目前主要的精炼反应基本发生在钢包里。诸如三脱（包括脱硫、脱氧、脱磷）、去除气体、去除夹杂物、调整钢水的成分和温度等任务都转移到钢包或其他的容器中来进行操作，而其中效果好，设备简单的吹氩搅拌技术发展最快，变成了炉外精炼中所需要的最重要的手段之一。本论文中，以某炼钢厂新建200t钢包作为原型，应用软件gambit建立合适的数学模型并设置进口、出口以及包壁的边界条件，然后进行合理假设和简化，应用数值模拟软件FLUENT对钢包底吹氩搅拌这一情况进行计算机仿真模拟，通过对各种透气砖布置方案及各种氩气吹气量下的钢包熔池内钢液的流动、动能、速度等一系列指标的对比研究[1]，从而确定一个合理的氩气喷吹范围。确定喷吹流量为600NL/min、700NL/min、800NL/min。而后应用正交试验，本论文应用四因素三水平正交试验L9(34)。通过直接分析、方差分析、直观分析和流场分析得到：透气砖到中心距离和喷孔夹角的显著性较为明显，透气砖到中心距离对死区出现的影响显著性大于透气砖夹角大于流量；随着透气砖位置中心距离的增加，死区比例呈增加趋势，当双孔位于1/2R处时，死区比例最大，随后又下降。死区比例是随着喷孔间夹角的增大而增大的；在本方案下流量800NL/min，喷孔夹角60°，喷孔距离钢包底部圆心距离为1/3R为最优方案。然后应用欧拉―拉格朗日随机轨道模型来实施计算机仿真[2]，探讨透气砖布置位置和氩气喷吹量如何影响夹杂物去除率。得到：透气砖布置方式对夹杂物去除的影响大于吹气量，提高吹气量能够提高非金属夹杂物的去除率，但是当吹气量比较大时，再提高效果并不显著。