钢包底吹气体多相流及夹杂物去除数值模拟研究

##1. 前言 钢铁是我国的基础产业,也是我国的支柱产业,随着钢铁业由高速增长阶段转向高质量发展阶段,对钢产品质量要求越来越高。夹杂物是影响高质量钢产品的重要因素,有效控制和去除钢中的夹杂物,降低夹杂物对钢产品性能的不良影响,对生产高品质洁净钢具有重要意义。钢包作为炉外精炼的主要设备,底吹氩气是其重要的精炼功能之一,不仅可使钢液成分和温度均匀,还能促进钢中夹杂物上浮与去除。底吹氩气去除钢中夹杂物是一个复杂的多相流过程,许多冶金工作者利用数值模拟方法对其进行了广泛研究,分析了夹杂物去除的机理和效果。Kwon等 0-0 采用计算流体力学的软件研究了氩气气泡大小、夹杂物尺寸等因素对夹杂物分布和去除的规律;王立涛等 0 分析了透气砖孔径及吹氩流量等对夹杂物去除效果;卢叶等 0-错误!未找到引用源。采用 FLUENT中基于Euler-Lagrange方法的离散相模型模拟钢包底吹氩气过程,将钢液视为连续相,夹杂物视为离散相,研究了底吹参数对钢液流场和夹杂物去除效果的影响。虽然研究人员针对夹杂物去除行为进行了大量的数值模拟工作,但大部分工作中对夹杂物去除过程的处理与实际过程仍有一定差距,大多数仅考虑了夹杂物随着钢液流动上浮至渣层这一去除方式,而对夹杂物被气泡捕获去除这一方式考虑较少。本论文以某钢厂钢包为原型,根据多相流模型的特点,采用Euler-Lagrange方法建立了夹杂物去除的三维数学模型,自主开发UDF程序,实现了夹杂物被气泡捕捉去除过程的模拟。探究了钢包底吹氩气对不同区域夹杂物的去除效果及夹杂物尺寸对去除率的影响规律,为提高夹杂物去除率,优化钢产品质量提供理论指导。