包内钢液流动和混合数值模拟的应用

《包内钢液流动和混合数值模拟的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据2008年8月·40·第24卷第4期炼钢SteelmakingAug．2008V01．24No．4底吹氩钢包内钢液流动和混合数值模拟的应用倪冰，狄瞻霞，罗志国，邹宗树(东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004)摘要：通过编制用户自定义函数的方法用FLuENT软件对某厂100t钢包的流场进行了数值模拟。结合生产应用的结果表明，在喷嘴位于距包底圆心2R／3位置时，中等搅拌时采用0．5m3／IIlin流量为宜，O．2～O．3m3／min的流量适合于成分和温度的均匀化，采用O．1m3／lIlin的流量可以有效地去除夹杂物。关键词：FLUENT；

2、用户自定义函数；数值模拟；底吹氩中图分类号：TF769文献标识码：B文章编号：1002—1043(2008)04—0040-03Mathemticalsimulation蚰nuid110wingandmixinginbott岫argonblownladleNlBing，DIZhan-)【ia，LUOZhi—guo，ZOUZongIshu(Mat商alsandMetallu礤，Schocdof№rdhe孙t咖Uhi哪时，Shenyang110004，C11ina)Abstr凇t：Them01tensteelflowfieldina100tladlew

3、assimulatedbythemethodofprogramminguserself-definedfunction(UDF)onthebaseofFLUENTsoftware．Re—sultcombinedwithpracticeshowsthatO．5m3／mingasflowrateissuitableformiddleintensitystirring，0．2—0．3n13／minflowisforhomogenizationofsteelliquidcompositionandtemperature，andthatinclusionco

4、uldberemovaleffectivelywiththe0．1n13／minflowwhilethenozzleplaceon2R／3locationfromladlebottomcenter．Keywords：FLUENT；UDF；mathematicalsimulation；bottomblowingargon钢包底吹氩搅拌技术能够有效的均匀钢液温度和成分，去除有害气体和夹杂物。但在实际生产操作中，却存在一些问题：均匀钢液成分和温度所需时间长，钢液裸露面积过大，卷渣和去除夹杂效果不佳等。为此，考虑钢包底部喷嘴位置、喷吹流量对流场的影响非常必

5、要。数值模拟是常见的流场研究方法之一，本工作结合实际条件，以计算流体力学软件FLUENT界面为基础，运用编制用户自定义函数的方法对钢包流场进行了数值模拟。经过实践检验，底吹氩工艺参数合理有效，实现良好的冶金效果。1现场条件1．1钢包主要参数某厂LF的100t钢包，在透气砖上方的渣线工作层区域和包底迎钢区的高度分别比相应的面增加50mm，随着钢液的侵蚀，钢包内衬达到均匀同步，钢液可作为圆台体处理。钢包安装1块透气砖，位置在距圆心的2／3R处。由于技改扩容，实际盛钢量为110t左右，钢液上部和下部直径分别为2650mm和2530mm，高度2900mm。

6、1．2吹氩条件吹氩系统的最大供氩压力为1．3MPa，最大流量为1O【)0m3／nlin。在精炼的不同时期采用不同供气量的吹氩操作制度。熔化渣料、合金化时氩气搅拌强度较大。均匀温度和成份及促进夹杂排除时采用低气量操作，以避免发生钢渣卷混现象。当界面湍动时，界面张力下降，文献[1]采用渣金界面张力取0．12和0．012N／m时，得到钢液近表面临界流速为0．33和0．18吖s，此时顶渣出现卷混状态。作者简介：倪冰(1974一)，男(汉族)．河南安阳人，东北大学材料与冶金学院，工程师，博士生．从事钢水二次精炼、连铸技术及其数学模拟和仿真的研究。万方数据第4

7、期倪冰，等：底吹氩钢包内钢液流动和混合数值模拟的应用·41·文献[2]指出渣金界面张力为o．2～1．oN／m，下限值与文献[1]所述接近，故采用钢液近表面临界流速0．33nl／s作为卷混发生的条件。2数学模型底吹氩搅拌的模拟采用变密度单相的数学模型。假定钢包内的钢液和氩气泡看作是变密度的一相，建立质量守衡、动量守衡和如双方程，在动量守衡方程中加入氩气泡的浮力项。其中密度是一个与含气率有关的变量，需通过编制UDF来实现。2．1假设条件钢包流场数学模型的基本假设条件如下：(1)气泡上浮过程中，对钢液所作的功是钢包内流体循环流动的唯一动力，气液两相区的形

8、状为锥形区域；(2)气液两相区内流动按变密度单相处理；(3)钢包吹氩过程中，气液两相区的含气率由实验关系式确定；(4)忽略