40tLF鋼包吹氬攪拌及出鋼操作的數(shù)值模擬和實驗研究.pdf

1、本論文針對40tLF鋼包底吹氬精煉過程中鋼液的流動和混合及出鋼過程進行了水模型實驗和數(shù)值模擬研究。水模型實驗以相似原理為基礎(chǔ)，主要考慮幾何相似和動力相似。實驗中用有機玻璃制成鋼包，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，同時保證模型與原型的修正佛羅德準數(shù)相等，以保證它們的動力相似。水模型實驗，一方面可得到數(shù)值模擬中所需的一些參數(shù)，另一方面可驗證數(shù)值模擬結(jié)果的準確性。數(shù)值模擬中，對建立在正交網(wǎng)格上的40tLF鋼包吹氬

2、及出鋼過程進行數(shù)值模擬。研究中探討了吹氬參數(shù)對熔池流場和混勻效果的影響，同時模擬了鋼包靜置狀態(tài)時的流場和鋼包出鋼過程的流場，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)場操作。 水模型實驗和數(shù)值模擬計算的結(jié)果表明：對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)能給出較好的預示結(jié)果，但是從計算過程方面考慮，Realizableк-ε湍流

3、模型(RKE)比較適宜；底吹氬氣攪拌時，會形成一大一小兩個循環(huán)流，小循環(huán)流流動比較劇烈，隨著吹氣量的增加，熔池攪拌會越來越劇烈，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，熔池攪拌比較劇烈，死區(qū)較小，有利于反應(yīng)的快速進行和成分、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左右就可以達到混勻和驅(qū)除夾雜的效果；鋼包