40tLF鋼包吹氬攪拌及出鋼操作的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本論文針對(duì)40tLF鋼包底吹氬精煉過程中鋼液的流動(dòng)和混合及出鋼過程進(jìn)行了水模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究。水模型實(shí)驗(yàn)以相似原理為基礎(chǔ)，主要考慮幾何相似和動(dòng)力相似。實(shí)驗(yàn)中用有機(jī)玻璃制成鋼包，用水模擬鐵水，模型與原型尺寸比例為1∶4。在幾何相似的前提下，同時(shí)保證模型與原型的修正佛羅德準(zhǔn)數(shù)相等，以保證它們的動(dòng)力相似。水模型實(shí)驗(yàn)，一方面可得到數(shù)值模擬中所需的一些參數(shù)，另一方面可驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。數(shù)值模擬中，對(duì)建立在正交網(wǎng)格上的40tLF鋼包吹氬

2、及出鋼過程進(jìn)行數(shù)值模擬。研究中探討了吹氬參數(shù)對(duì)熔池流場(chǎng)和混勻效果的影響，同時(shí)模擬了鋼包靜置狀態(tài)時(shí)的流場(chǎng)和鋼包出鋼過程的流場(chǎng)，以確定臨界出鋼高度，最大限度地防止下渣量。通過研究確定了合理的操作參數(shù)，以優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)操作。 水模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算的結(jié)果表明：對(duì)于鋼包偏心底吹體系，Realizableк-ε湍流模型(RKE)和Reynolds應(yīng)力方程模型(RSM)能給出較好的預(yù)示結(jié)果，但是從計(jì)算過程方面考慮，Realizableк-ε湍流

3、模型(RKE)比較適宜；底吹氬氣攪拌時(shí)，會(huì)形成一大一小兩個(gè)循環(huán)流，小循環(huán)流流動(dòng)比較劇烈，隨著吹氣量的增加，熔池?cái)嚢钑?huì)越來越劇烈，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)存在吹氬最佳吹氣量和卷渣臨界吹氣量；吹氬最佳吹氣量為140～160L/min，在這一吹氣量下，熔池?cái)嚢璞容^劇烈，死區(qū)較小，有利于反應(yīng)的快速進(jìn)行和成分、溫度的迅速混勻；卷渣臨界吹氣量為100L/min，在此臨界吹氣量下可以避免卷渣現(xiàn)象的發(fā)生，在精煉后期噴吹350s左右就可以達(dá)到混勻和驅(qū)除夾雜的效果；鋼包