LF吹氩过程中钢液流动的数学物理模拟

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1、河北理工学院硕士学位论文LF吹氩过程中钢液流动的数学物理模拟姓名：段云祥申请学位级别：硕士专业：钢铁冶金指导教师：朱立光20031201河北理工学院硕士学位论文摘要随着炼钢技术的迅速发展和对钢质量要求的不断提高，对连铸生产过程中钢液的温度和成分控制提出了更高的要求，进而对炉外精炼工艺优化和设备运行水平提出了更高的要求。炉外精炼技术日益成为各个钢铁企业关注的焦点。本文针对石家庄钢铁有限公司LF一钢包精炼炉，利用水模型和数学模型模拟，系统研究了LF吹氩过程中钢液的流动行为，确定了最佳的钢包吹氩位置以及适宜的吹氩气量，

2、改善了钢包结构，优化了钢液流动状态，为连铸工序提供具有理想温度和成分的钢水奠定了技术基础。本文首先在商业软件PHOENICS操作平台上，采用修正后的Navier—Stokes方程和z—r双方程建立数学模型，采用黄金分割法选点进行模拟，用三维模拟研究了LF吹氩过程中钢液的流动行为。确定出最终优化半径区间为350mm～560mm，通过对此区间的模拟，综合考虑夹杂物去除、快速提温和提高炉龄等的要求，得到最佳吹氩位置在距底部中心520mm处。然后基于相似原理，利用修正的Froude准数相等，选取比例系数为1：2缩小比例模

3、型进行实验研究。本实验所使用的钢包由有机玻璃制成，底吹气体采用空压机供给空气来模拟氩气，由流量剂调节底吹气体流量。研究供气量和供气位置对流场、混匀时间以及夹杂物上浮的影响，示踪剂加入位嚣对混匀时间的影响，最终确定，适宜的供气量，验证数学模拟计算优化结果的可靠性。通过研究得出了钢包内流场以及速度场的分布，通过调整底部透气砖位黄和气体流量，达到r最佳的流场状况，使其成为了一个能为钢液均匀、夹杂物上浮和去除提供最大可能的反应器。关键词：LF吹氩水模型数学模型流动行为一塑!!里三兰堕堡主兰焦笙茎AbstractWitht

4、hedevelopmentofthesteel—makingskills，thetemperatureandthecompositionarerequiredmorestrictlyinthecontinuouscasting，accordinglySecondaryRefiningisrequiredmorestrictlythanbeforeSoallthesteelenterprisesputtheemphasisontheSecondary．RefininggraduallyThepaperhasstud

5、iedsystematicallyfluidflowbehaviorsinargonblowingprocessinladlefurnaceandtoldmoresuitablepositionandquantityforblowingargonbymeansofwatermodelandmathematicalsimulation，accordingtotheLadleFurnaceofShiJiazhuangIronandSteelCorporation．Anditoptimizedtheladleconst

6、ructionandfluidflowbehaviors，SOitprovidedthemoltensteelwithperfecttemperatureandcomposition．FirstthepaperappliedthecommercialprogramPHOENICStoestablishthemathematicalsimulationbythemodificatoryNavier·StokesequationandK-ftWO—equation，thenselectedthespotsbygold

7、ensection，andinvestigatedthefluidflowbehaviorsinargonblowingprocessinladlefurnace．Thefinaloptimumradiuswasascertainedintherangeof350～560millimeterWeconsideredtheremovalofinclusion，rapiderascendingtemperatureandthelongerfurnacelife，andsuggestedthatthepositionf

8、orargonblowingshouldbelocatedin520millimeterawayfromthecenterofthebottomTheO5一scalewatermodelbasedonFroudenumbersimilitudecriteriawassetuptoexperimentTheladlewasmadeofpolymethylmethacryla