钢包吹氩时钢液循环流动过程数学模型研究
钢包钢包底吹氩实验方案
钢包钢包底吹氩实验方案1吹氩精炼的影响因素氩气的精炼效果与吹氩量、吹氩压力、吹氩时间等因素有关。
1.1吹氩量搅拌气体进入熔池时，首先在喷嘴上形成气泡。
在气流动能的推动下到液相中，分散成无数的小气泡而上浮，同时在高温钢水中气体被加热而膨胀，从而产生了强烈的搅拌作用。
随着吹气量的增加，搅拌强度增大，而吹气量的增加是有一个I临界值的，如果吹气量超过某一临界值，吹入的气体从钢包底部向上部形成所谓的贯穿流，容易引起钢水发生喷溅，造成钢液表面覆盖的渣卷入钢液内部。
造成对钢液的污染。
另外当吹氩量偏低时，就限制了氩气的精炼作用，从而使氨气的脱氧、去气和保护钢水的作用都得不到充分发挥。
吹入气量是与吹气压力、吹气喷嘴结构等因素有关，可由试验决定。
在生产中通常根据不冲破钢包渣层裸鼹钢水为原则来确定吹气量和压力。
1.2氩气压力氩气的压力大，搅动力也大，气泡上升速度快，但压力过大时，氩气流涉及范围越来越少，氩气泡与钢液的接触面减小，而且如压力过大时，气体会迅速地冲出钢液，要冲破钢液上覆盖的渣层，使钢液受到大气的氧化，对精炼效果反而不利。
为此要求吹入的氩气压力不要太大，一般以能克服钢液的静压力，刚好能在透气砖表面上形成气泡为合适。
如钢液深，刚所需的氢气压力大，反之，所需氩气压力小。
理想状态是使氩气流遍布全钢包，增加接触面积和延长氩气流上升的流程和时间。
1.3吹氩时间目前，普遍认为吹氩时问不宣太长，否则钢液温度下降太多，且由于耐材受冲刷而使非金属夹杂物出现率增加，但吹氩时间不足，气体及非金属夹杂物不能很好地去除，吹氩效果不明显。
所以必须根据现场实际生产情况，以及要达到的精炼效果，从而确定合适的吹氩时间。
2实验原理物理模拟的理论基础是相似原理。
应用相似原理建立模型和进行实验时，必须保证两系统几何相似、物理相似。
对于钢包底吹氩系统来说，引起体系内流动的动力主要是气泡浮力而不是湍流的粘性力，因此保证模型与原型的修正弗鲁德准数相等，就能基本上保证它们的动力相似，根据这一原则，选用修正的Fr’,就可以确定模型中吹气量的范围。
钢包底吹氩模拟研究进展
钢包底吹氩模拟研究进展摘要本文介绍了，钢包底吹氩的原理、钢包底吹氩存在的问题及影响因素以及提高低吹成功率的改进措施。
并且简略介绍了两种水模方法：⑴.钢包底吹氩水模实验研究，其结论为：示踪剂偏向中心位置加入，混匀时间较短；对于同样的底部送气量，两块透气砖对称分布在同一直径上时，混匀时间较短；混匀时间随气体流量的增大而减少；⑵.钢包底吹氩性能优化水模型实验。
关键词钢包底吹氩水模混匀时间Progress of Simulation Studies of Argon Blowing from Bottom of LadleAbstract This paper introduces the principle of Argon Blowing from Bottom of Ladle,the existing questions of Argon Blowing from Bottom of Ladle and factors of influences.It also contains the improved measures to increase the success rates.And it introduces two kinds of water mould briefly: ⑴.The research of the experimental water mould,the conclusion is that tracer is turned to the center position.The time of blending is much shorter.To the same as the number of gases of blowing from bottom.The tworent bricks are distributed into the same diameter symmetrically.The time of blending is much shorter; With the number of blowing gases increasing,the time of blending id reducing.⑵.The experimented water mould of performance optimization of argon blowing from bottom of ladle.Key words ladle,argon blowing from bottom,water mould,time of blending钢包吹氩是目前国内外采用最广泛的一种炉外精炼方法，目前我国的转炉配连铸的车间，一般都配有钢包吹氩设施。
70吨钢包底吹氩水模型实验研究
Ｉ
ａ 单吹
ｂ９￣ ０ 双砍
ｃ１０ 双吹 ８￣
图 ４ 喷吹 方 式 示 意 图
Ｆｇ ４ ｉ ． Ｓ ｅ ｃ ｐ ｏ ｏ ｉ ｇ ｍｏ ｅ ｋ ｔ ｈ ｍａ ｆｂ ｗｌｎ ｄ ｌ
２０ ０
３０ ０
４Ｏ ０
５０ ０
６ｏห้องสมุดไป่ตู้０
２０ ０
３ｏ ０
４Ｏ ０
５Ｏ Ｏ
Ｆ ｇ ６ Ｅｆ ｃ ｆｂ ｏ ｉ ｇ ｖ ｌ ｍｅ Ｏｌｍｉｉ ｇ ｔｍｅ ｉ． ｆ ｔｏ ｌ ｗ ｎ ｏｕ ｉ ｘｎ ｉ ｅ
４
青 海 大学 学报
第２ ９卷
大 ， 其是处 于 ４ 。 向上 的流 体 受 到 两 股 反 向气 流 的 尤 ５方 影 响 ， 分作 用力 彼此抵 消 ， 部 使所 以该部 位 流体受 到搅 拌 作用 减 弱 ， 导致 混 匀时 间 明显 增加 。在 ０ ２Ｒ处 时 ， Ｌ ． 双孑 喷 吹气 流彼此 之 间影 响较小 ， 使得 混匀 时问 减少 。
第２ ９卷
第 ５期
青 海 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｉｇ ａ Ｕ ｉｅｓｙ Ｎ ｔｒ Ｓ ｉｎｅ ｏ ｒａ ｏ ｎ ｈ ｉ ｎｖｒｉ （ ａ ｅ ｃ ｃ ） Ｑ ｔ ｕ ｅ
Ｖｏ ＿ ９ Ｎｏ ５ ｌ２ ． ０ｃ． ０１ ｔ２ ｌ
２１ ０ １年 １ ０月
钢７ ０吨底吹氩钢包进行水模型实验研究 ， 优化其最佳喷吹位置 ， 为实际生产提供依据 。
１ 实验 方 法 与 实验 装 置
１ １ 实验 方 法 ．
实验模型按照 ７ ０吨钢包原型 ， １４ 以 ：采用有机玻璃制成 。实验 以相似原理为基础保证容器几何尺 寸的相似及流体微 团所受 动力相似。研究表 明 ４， Ｉ 在气液两相 等温流动 系统 中， Ｊ 需要考虑修 正的
150t钢包底吹氩的水模型研究
Ａ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ０ ｎ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ０ ｆ ａ ｎ １ ５ ０ ｔ Ｌａ ｄ ｌ ｅ Ｂｏ ｔ ｔ ｏ ｍ Ａｒ ｇ ｏ ｎ Ｂｌ ｏ ｗｉ ｎ ｇ
Ｌ ｉ Ｗｅ ｎ ｓ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ，Ｚｈ ｕ Ｒｏ ｎ ｇ．Ｂａ ｏ Ｘｉ ａ ｎ ｇ，Ｌ ｉ ｕ Ｆ ｕｈ ａ ｉ ａ ｎ ｄ ＬＵ Ｍｉ ｎ ｇ
（ ｃ ｏ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｒ ｅ ａ ｌ ｌ ｆ ｏ ｗ ｒ ａ ｔ ｅ ６ ０ ０ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ） ； ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｕ ｍ ｗ ｉ ｒ ｅ ｆ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ａ ｔ ０ ． ４ Ｒ； ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｓ ｏ ｔ ｆ ｂ ｌ ｏ ｗ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ
ｓ ｌ ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｂ ｏ ｔ ｔ ｏ ｍ ｌ ｆ ｏ ｗ ｒ ａ ｔ ｅ ｉ ｓ ｌ １ ０ Ｌ ／ ｈ（ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｒ ｅ ａ ｌ ｌ ｆ ｏ ｗ ｒ ａ ｔ ｅ １ ７ ５ Ｌ ／ ｍｉ ｎ ） ．
（ 北京科技大学冶金与生态工程学院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ） 摘 要 采用几何相似 比１ ： ４ ． ５的水 模 型对 １ ５ ０ ｔ 钢包 底 吹氩 的工 艺参 数进 行模 拟试 验 ， 研究 了喷孔 圆周
（ ０ ． ４ ０— ０ ． ７ ０ Ｒ） 、 同圆周夹角 （ ６ ０ 。 ～１ ２ ０ 。 ） 流量 （ １ ８ ９～ ３ ７ ８ Ｌ ／ ｈ ） 对混匀时间的影 响， 测定 吹氩流量与表面 流速 的关 系以及分析 了不 同流量下的卷渣现象 。结 果表明 ， 最 佳 的底 吹方案是 ８ Ｌ ／ ｈ （ 对应实际流量 ６ ０ ０ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ） ； 最佳喂线位置为 ０ ． ４ Ｒ； 软 吹时 临界卷渣流量为 １ １ ０ Ｌ ／ ｈ （ 对应实际流量 １ ７ ５ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ） 。 关键词 １ ５ ０ ｔ 钢包 底吹氩 水模 型 卷渣
100t钢包吹氩水模型实验研究
５ｔ
毒
瓣
曲 删
图７吹氩孔成１３５。、吹氩流量为 １３０ｌＪｈ时的ＲＴＤ曲线
Ｓ，２００Ｌ／ｈ以后虽然混匀时间有所增加，但变化范 围不大。角度为１３５。时，当吹氩流量达到１３０Ｌ／ｈ时， 混匀时间为５３ｓ，以后混匀时间基本上是保持不变的。 角度为１８０。时，在流量达到１５０～２００１Ｍｈ出现拐点， 混匀时问为５３ｓ，随后混匀时间略有增加，与成１８０。
ｌＯＯｔ钢包吹氩水模型实验研究
蒋
静
才仁拉吉甫
李京社
王玉刚
（北京科技大学冶金与生态工程学院）
摘要：在相似原理的基础上，对国内某钢厂ｌＯＯｔ钢包精炼吹氩过程进行了水模拟实验（模型、原型几何比例 为１：３．５）。实验发现，原型钢包吹氩位置和吹氩流量不尽合理。通过对以上两个指标的优化，确定合理的吹氩 工艺参数为：两个吹氩孔位置在半径的１／２或０．６１８处，夹角呈１３５。，吹氩流量控制在１３０～２００ｌＭｈ，折合实际 流量为８０～１３０Ｌ／ｍｉｎ。水模拟实验为原型钢包的工艺改进提供了依据。 关键词：钢包水模拟混匀时间
流量为８０～１３０ｌＭｈ时，角度为１８０。时的混匀时间较
吹氩流量／Ｌ・ｈ一
长，而角度为１３５０时混匀时间较短；当吹氩流量大于 １３０１Ｍｈ时，除了４５０时随着供气量的增加混匀时间有 减小的趋势外，其他各角度均先后出现拐点，在拐点 后，随供气量增加混匀时间有增有减，但相对来说， 变化不明显。但整体趋势来看，角度为１３５０混匀时间
２研究方法
根据相似性原理Ⅲ，本研究以国内某钢厂钢包为 原型建立了１：３．５的钢包水模型，以水代替钢液，氧 气代替氩气，实验装置如图１所示。本实验从混匀时
冶金研究（２００８年）
100t钢包底吹氩数值的模拟研究
１ ｔ 包 底 吹 氩 数 值 的 模 拟 研 究 钢 ０ ０
沈 巧珍 ， 望环 ， 吴 阳 方 ， 云 广 迟
（ 汉 科 技 大 学 钢 铁 冶 金 及 资 源 利 用 省 部 共 建 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 北 武 汉 ，３ ０ １ 武 湖 ４０８）
摘 要 ： 某钢 厂 ］ ０ ｔ 包为 研 究对 象 ， 用 商 业 软 件 Ｐ 以 ０ 钢 利 Ｈ０Ｅ Ｃ ＮＩ Ｓ对 该 钢 包 内的 流 场 进 行 数 值 模 拟 计 算 ， 研
源 项 ， Ｇ 一 （ ｕ ／ ｘ ） （ ｕ／ ｘ ） （ｕ／ ｘ ） ； Ｏ ３ （Ｏ ３ ＋ Ｏ ａ ）
、
果 和包壁 冲刷 的影 响 ， 以期 为 现场 生 产 工 艺 的优
化提供 理论 依据 。
分 别 为经验 常数 。 ］
１ 数 学模 型描 述
１ １ 控 制 方 程 ．
量 是 总 吹气 量 的 １ ２ ／ 。计 算 时 ， 角选 取 了 ８方 夹
式， 如表 １ 所示 。
蠹ｆ＼ ｚ］Ｆ ＡＵ ＋ ３Ｕｊ ｚ ） Ｕ３ 十 ｌ ，
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ５ ２ １ — ７０
作 者 简 介 ： 巧珍 （９ ４） 女 ， 汉科 技 大 学 教 授 ． — ｉ ４ ９ ０ ２ １ ｑ ｃｒ 沈 １５ 一 ， 武 Ｅ ｍａｌ ６ ６ ５０ ＠ｑ ．ｏ ： ｎ
的数据 ， 用 单 透 气 元 件 喷 吹 时 ， 择 ６ ／ 采 选 ０ ｍ。 ｈ
（） １ 连续性 方程 为
一
ｄＸ ｉ
０
（） １
（ ） 量 方 程 为 ２动
的总 吹气 量 ； 用 双 透 气 元 件 喷 吹 时 ， 择 ３ 、 采 选 Ｏ
VD炉底吹氩精炼过程中钢包内流场数值模拟
（． ＡＥＴ ｃｎｃ ｌ ｅ ｔ ， ＩＤＩ ｈ ｎ ｑｎ ｏ １ Ｃ ｅｈ ｉ ｎｅ Ｃ Ｓ ｏ ｇ ｉｇＩ ｎ＆ Ｓｅｌ ｋｎ ｌ ｔｎｅｒｔ ｎＣ ．Ｌｄ，Ｃ ｏ ｇ ｉｇ４ ０ １，Ｃ ｉａ ａＣ ｒ Ｃ ｒ ｔｅ ｍａｉｇＰａ ｔｇａ ｏ ｏ ｔ． ｈ ｎ ｑｎ ０ ０ ３ ｈｎ ； ｎＩ ｉ
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一
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．
（） ３
时 间／ ｓ
式 中： 为气相体积分数 ；￣ｍｘ 气相最 大体积分数；Ｚ ｇａ 为 ｐ
摘 要 ：以 ＶＤ炉底 吹氩精炼过程 中钢包钢 液流场为研究对象 ，建 立了其 Ｃ ＡＥ仿真模 型；并将 该模 型用于某钢厂 ２ ０ｔ ３ ＶＤ炉钢液流 场 的研究分析 中，其计算结果与生产 现场情 况基本吻合，从而进一 步证明了该 Ｃ Ｅ仿真模型 的正确性 ；也为 Ｖ 炉的研制和改进 Ａ Ｄ 提 供了可靠 的理 论依据 。 关键词 ：ＶＤ炉 ；二次精炼 ；吹氩搅拌 ；钢液流场 ；Ｃ Ｅ仿真模 型 Ａ
２ 仿真结果及分析
２ 仿真模型正确性验证 ． １ 利用本 文 中所构建 的仿 真模型 ，对 文献 中水模型 实 验所用 Ｖ Ｄ炉 的混 匀时间进行 了仿真分析 … ，并将其 分
析结果与 实验 结果进行 了对 比。其水模 型实验结果 与仿
真结果 如 图 ２ 』、图 ３ 阻３ 所示 。
：
＝ 一
２ ２０ Ｖ ． ３ ｔ Ｄ炉内部流场分析 ２
Ｃ Ｅ仿真模型，对为某钢厂所 Ａ 一 ／３。１～ ｆ ） 设计 利用所构 建的 ＶＤ炉的内部流场进行 了仿真计算，计 ＼ ｃ（ （ ㈡ ｇａ／ ６／ ／ ＼ ｒ ７ 一 ｘ “ ＂１） ｐ ２ －ａ ＿ Ｂ ｇ １ ａ ８ ／ ｇ ） ３ 的 ２ ０ＶＤ炉工况下 ３ ｔ 一 －ｌｅ ㈦∞４ 算结果 如图 ４、图 ５所示 。 “１）ｇ［ ＼ ］ 每 ａ￣ｘ （ｓａｐ ｅ 一 。ｊ ｃ ｇ（ 』） 式 中：厂为气泡 、主相涡 中的气泡碰撞频率 ； 为气 泡破 ｌ Ｂ 碎频举 蝴 单位体积中涡的个数； 为修正系觌 ／ ＝０ ６ ； ＇ ． ４ Ｂ ２ 为修正系数，Ｋ ＝１ ７ Ｂ ． 。 ３
板坯连铸结晶器内钢液吹氩过程数学物理模拟
为了进一步控制铸坯卷渣的问题，我们提出了一些应对策略。首先，可以通 过优化结晶器吹氩的工艺参数，如氩气流量、吹氩时间和吹氩方式等，实现更有 效的搅拌和夹杂物排除。其次，针对设备方面，可以改进结晶器的设计，提高结 晶器的有效容积和深度，以增加钢水的容纳量和搅拌效果。最后，加强过程监控 也是控制铸坯卷渣的重要手段。
3、研究方法
本次演示的研究方法主要包括实验设计和数学模拟两部分。实验设计包括： 1）设计不同电磁搅拌参数下的圆坯连铸实验方案；2）制备不同材质和尺寸的圆 坯试样；3）使用高速摄像机和温度测量系统对圆坯连铸过程进行实时记录和数 据采集；4）通过对实验数据的处理和分析，探索电磁搅拌参数对圆坯质量的影 响规律。
在板坯连铸过程中，结晶器吹氩的目的是通过氩气的搅拌作用，使结晶器内 的钢水产生流动，从而增加凝固过程的传热效率，提高铸坯的质量和生产效率。 然而，结晶器吹氩也会对铸坯卷渣产生影响。卷渣主要是指在浇注过程中，由于 保护不足或工艺不当，导致非金属夹杂物或氧化物被卷入铸坯中。这些夹杂物或 氧化物会对铸坯的质量产生严重影响，降低产品的机械性能。
感谢观看
5、结论与展望
本次演示通过对圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程的数学模拟和实验研究，揭示 了电磁搅拌对圆坯连铸过程的影响规律。然而，本研究仍存在一定的局限性，例 如实验样本数量较少，未涵盖所有可能的影响因素。未来研究可进一步拓展实验 范围，考虑更多影响因素的作用，如钢种、浇注温度、保护渣性能等。
可以采用更先进的数值模拟方法，如耦合传热、流动和凝固过程的有限元法， 以获得更精确的模拟结果。此外，针对工业应用的实际需求，未来研究应如何将 优化后的电磁搅拌技术应用于实际生产过程，为提高圆坯连铸生产效率和产品质 量提供有效的技术支持。
总之，板坯连铸结晶器吹氩对铸坯卷渣具有重要影响。通过深入了解其影响 机理和采取有效的应对策略，可以显著提高铸坯的质量和生产效率。本次演示的 研究成果和发现为实际生产提供了有益的参考，有助于推动板坯连铸技术的发展。
40t钢包炉吹氩操作数值模拟研究
Ｋ ｙ ｏｄ Ｌ ａｇｎ乩 ）ｉｇ ｎ ｅ ｃｌ ｉ ｕ ｔ ｎ ｆ ｗｆ ｌ ｅ ｗ ｒ ｓ Ｆ ｒｏ ｗＩ ｕ ｒ ａ ｓ ｌ ｉ ｌ ｅｄ ｌ ｍ ｉ ｍ ａｏ ｏ ｉ
Ｌ炉 （ Ｆ 钢包精炼炉）精炼法是 １７ 年 日本 ９１ 特殊钢厂开发并实际应用的精炼技术 。它的出现 满足了电炉生产率飞跃提高和用户对钢铁产品高
Ｔ ｅｂｓ ａｐｏ ｒ ｔ ｒｔ ｏｊｔｎ ｒｓ１ Ｌ ｒ ｎ ｎ ｅｃ ｔ ａ ｍｘｎ ｌ ｎｒｔ ｉ １０．ｒ ｎ ｈ ｅｔ ｐ ｒ ｉ ｅａ ｅ ｆ ｅｉｇＡ ４ ／ ｉ ，ａ ｄｔ ｒ ｃｌ ｉ ｇｂｏ ｅ ｓ ０ １ ａ ． ｐａ ｔ ｉ ０ ａ ｈ ｉ ｉ ｉ ｗ ａ ／ ｉ
质量 、高可 靠性 的要求 ，最 主要 的是 适应 连铸工
能源消耗量大 ，没有 充分发挥其应 有的冶金效 果 【 。为此 ，本 文 采 用 数 值 模 拟 的方 法 ，对 某 ｌ 】
厂 ４ｔ ０ 精练炉钢包弱搅拌时的最佳吹氩量和在最
佳 吹气 量 时钢 液 的混 匀 时 问两 个 方 面 ，探 讨 Ｌ． Ｆ
Ｗｉ ｅｃ ｔ ａ ．ｎ ｌ ｗ ｔ ， ｔ ｅ ｓ ｒｔ ｆ ５ ｏ ｎ ｕ ｈ ｆｒｍｉｉ ｇ ｕｔ ｏｎ ． ｈｈ ｔ ｔ ｒ ｃ ｌｍｉ ｓ ｂ ｏ ｒ ｅ ｈ ｔ ｍｅ ｏ ３ ０ｓｉ ｓ ｅ ｅ ｏ ｇ ｘｎ ｌ ｆｒ １ ｉ ｉ ｄ ｎ ａ ｉ ｉ ｓ ｄ ｏ ｉ
的基础之上 ，导致其控制精度低 ，处理周期 长，
收稿 日期 ：Ｏ ７— １— ８ ２ ０ ０ ０ 粱兴 国（ ９３～ ） 硕士生 ；１ ５ 辽宁省鞍 山市 。 １８ ， １４ １ ０
（ ）忽 略 了气相与液相 问的剪切力 ，即忽 ３
维普资讯
2当吹气量增加时钢液的流动速度增加钢包上表面裸露程度很大将使钢液的辐射散热变大使得钢液的温度降低速度增大同时增大吹气量也会造成钢液表面卷渣这对于降低出钢温度净化钢液都会产生不利影响
钢包炉精炼过程的搅拌数学模型
钢包炉精炼过程的搅拌数学模型在精炼过程中，通过底吹氩气加快精炼过程是一重要措施，而吹入的氩气靠动能推动使钢水循环流动，其动力就是一系列分散气泡产生的膨胀功。
它主要包括：（1）透气元件附近氩气由室温升至与钢水同温，即由状态“0”变为状态“1”。
在这一过程中，氩气所受的压力等于钢水在钢包底部所承受的压力1P ；吹入氩气的温度由室温0T 升至钢水温度1T ；体积由0V 变为1V ；氩气吹入量为 n mol ，则该过程中氩气所做的功为⎰⎰-===11)(011V V T T T T nR nRdT PdV A式中R 为气体常数。
（2）氩气由钢包底部上升到钢水顶部，做等温膨胀功，氩气的体积由1V 变为2V ，压力由1P 变为2P ，氩气的温度变为钢水的温度，在这一过程中，氩气由状态“1”变为状态“2”，所做的功为⎰⎰===212121122V V P P P P LnnRT PdP nRTPdV A一般认为，氩气从透气元件进入钢包都具有一定的初动能，但其值与上两项相比显得很小，对钢水的搅拌无多大作用，可忽略。
这样就得到了吹入n mol 氩气的总搅拌功为⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=+=2110321)1(P P Ln T T nRT A A A为了控制钢水精炼过程，希望得到标志吹氩搅拌强度大小的吹氩搅拌功率。
取钢水质量为)(t M ，钢水密度为7×103kg/m 3，g=9.8m ／s 2，氩气流量为Q(L ／min)，氩气常数R=8.31×103J ／(kg·mol·K)，得到氩气的搅拌功率：()()[]M Q P P T T T 21101ln 118.6+-=εε的单位为t W 。
如果钢包处于真空室内，钢包底部靠吹氩搅拌，那么钢水的搅拌功率将会受到真空度变化的极大影响。
因为这时2P 可能由1.013x105Pa 下降到100Pa 以下，甚至到30Pa 。
因此为了防止在搅拌过程中钢包内的强烈沸腾，应及时调整吹入氩气的流量Q ，也可采用计算机对真空吹氩过程的搅拌功率进行控制，以求得到稳定的精炼效果。
包内钢液流动和混合数值模拟的应用
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；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：Ｔｈｅｍ０１ｔｅｎｓｔｅｅｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎａ１００ｔｌａｄｌｅｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｕｓｅｒｓｅｌｆ－ｄｅｆｉｎｅｄｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＵＤＦ）ｏｎｔｈｅｂａｓｅｏｆＦＬＵＥＮＴｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｒｅ—ｓｕｌｔｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｐｒａｃｔｉｃｅｓｈｏｗｓｔｈａｔＯ．５ｍ３／ｍｉｎｇａｓｆｌｏｗｒａｔｅｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｍｉｄｄｌｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｓｔｉｒｒｉｎｇ，０．２—０．３ｎ１３／ｍｉｎｆｌｏｗｉｓｆｏｒｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｔｅｅｌｌｉｑｕｉｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈａｔｉｎｃｌｕｓｉｏｎｃｏｕｌｄｂｅｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｗｉｔｈｔｈｅ０．１ｎ１３／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。
吹氩钢包内气液两相流的数学模拟
钢 包 吹氩精 炼是现代 冶金流程 中不可忽 视的一个 环
表 １ 模 型参 数
参数
熔池深度Ｈ／ ｍｍ 钢包 顶部直径Ｄｌ ／ ｍｍ 钢包 底部直径Ｄ２ ／ ｍｍ
供 气 流 量 ｑ ｒ ・Ｓ ｄｎ
节，是冶炼高 品质钢种必须 经历 的操作工序 。钢包 吹氩
具有 均匀钢液 温度和成分 ，强化渣 金界面反 应和促使 非 金属 夹杂物上浮 去除等作用 。相 关的研 究工作 ，主要集 中于 吹氩钢包 内气液两相 区结构 的研 究［ １ １ 、利用物理模 － ３
带 能 ０ 第期 卷０ ８
吹氩钢包 内气液两相流的数学模拟
屈 天鹏 ， 姜 茂 发
（ 东北大学 材料与冶 金学 院，辽宁 沈阳 １０ ０ ） １０ ４
摘要 ： 气泡浮力 是促使钢包 产生钢液循环的驱动力 ，正确理解 吹气钢包 内气液两相 区结构 是开展模 拟研究的 关键 。 分析 了钢包 内两
ｍｏ ｅ ｌ ｓ ｏａ ￣ ａ ｘ ｅ ｉｎ ｅ ｎ ａ ｅ ｅ ｔ ｈ ｅ ｌ ｕ ｄ ｆｏ ｃ ｎ ｉ ｏ ａ ｌ ． ｄ ｌ ｓ ｏ ｅｔ ｃ ｌ ｐ ｒｅ ｃ ｓａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｆ ｃ ｅｒ ａ ｉ ｗ ｏ ｄ ｔ ｎ ｉ ｌ ｄ ｅ ｉｃ ｅ ｌ ｔ ｌ ｆ ｌ ｉ ｎ Ｋ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ ； ａ ｇ ｎ ｂ ｏ ｎ ； ｇ ｓ ｌ ｕ ｄ ｆｏ ｙｗｏ ｄ ：ｌｄ ｅ ｒ ｏ － ｌ ｗｉ ｇ ａ — ｑ ｉ ｗ； ｎ ｍｅ ｉ ａ ｉ ｌ ｔ ｎ ｉ ｌ ｕ ｒｃ ｌ ｍｕ ａ ｉ ｓ ｏ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｔｒ ｌａｄＭｅ ｌ ｒｙ Ｎｏｔｅｓ ｍ ｉｅｓｙ ｈｎ ａｇ１０ ０ ，Ｃ ｉａ Ｓ ｈ ｏ ｅｉ ｓ ｎ ｔ ｌ ｇ， ｒ ａｔ Ｕｎｖｒｉ ，Ｓ ｅｙｎ １０ ４ ｈｎ ） ｏ Ｍａ ａ ａｕ ｈ ｅ ｔ
150t钢包底吹氩喷嘴布置优化的水模型研究
包吹气量 ５ ０～ ４ ５ ０ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ） 的水模型试验 。试 验结果 表 明 ， 最优方 案为 双孔半径 ０ ． ６ Ｒ圆周 ， 夹角 １ ８ ０ 。 ， 每 孔流量
３ ８ ２ ． ２ Ｌ ／ ｈ （ 相 当于 １ ５ ０ ｔ 钢包 ３ ５ ０ Ｌ ／ ｍｉ ｎ ） ， 混 匀时间 比原钢包 的喷嘴布置减少 ２ ８ ． ６ ％。 关键词 １ ５ ０ ｔ 钢包 底 吹氩 喷嘴布置 混匀 时间 水模型试验
３ ８ ２ ． ２ Ｌ ／ ｈ ｆ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ １ ５ ０ ｔ ｌ ａ ｄ ｌ ｅ ３ ５ ０ Ｌ ／ ｍｉ ｎ）ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｘ ｉ ｎ ｇ ｔ ｉ ｍｅ ｏ ｆ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｂ ｙ ２ ８ ． ６ ％．
Ａ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｆ ｏ ｒ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｕ ｍ Ｌｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ １ ５ ０ ｔ Ｌａ ｄ ｌ ｅ
Ｂｏ ｔ ｔ ｏ ｍ Ｂｌ ｏ ｗｉ ｎ ｇ Ａｒ ｇ ｏ ｎ Ｎｏ ｚ ｚ ｌ ｅ
底 吹氩钢包具 有成本低 、 操作简 单 、 安全 性高 ＿ １ ］ 、 均 匀钢 液 温 度 和 成 分 以 及 减 少 钢 中 的 夹 杂 等 优 点 和精 炼 功能 。本 研究 对 该 １ ５ ０ ｔ 钢 包 精 炼 底 吹氩 进行 了无顶 渣 的水模 型 试验 ， 优 化其 最佳 喷 吹位 置 。
（ 北 京科技大学钢铁冶金新技 术国家重点实验室 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ） 摘 要 针对钢厂 １ ５ ０ ｔ 底吹氩钢包 于 ０ ． ２ Ｒ圆周上成 ９ ０ 。 布置 的双孔吹氩 ， 钢水成分和温度均匀性 较差Байду номын сангаас的问
70吨钢包双开孔底吹氩过程数值模拟研究
通过建立物理模型进行水模拟实验 ， 进一步验证设定模型的可靠性； 最后依托企业现有的设备及工艺进
行优 化改 造 。
１ 钢 包 流 场 分 析
钢包 喷 吹结 构优 化 ， 需要研 究设 备 在吹 氩过 程 中钢 液 的流 动 行 为 。采 用 商 用 Ｃ Ｆ Ｄ软件 （ Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ） 对钢 包 内流场 进行模 拟 ， 通过 对单 孔 、 双孔 １ ８ ０ 。 夹角 布 置 、 双孔 ９ ０ 。 夹 角 布 置 ３种 不 同 喷孔 布置 方 式下 钢包 底 吹氩过 程进 行数 学模 拟 ， 提 出最 佳 的底 吹氩喷 孔布 置方式 和适 宜 的底吹氩 气量 ， 以满足缩 短精炼
Ｖｏ １ ． ３ １ Ｎｏ ． ６ Ｄｅ ｃ ． ２ ０１ ３
７ ０吨 钢 包 双 开 孔 底 吹 氩 过 程 数 值 模 拟 研 究
李 晓红 ， 王 宁峰 ， 葸全 文２
（ １ ．青海大学化工学院 ， 青海 西 宁 ８ １ ０ ０ １ ６； ２ ．西宁特殊钢股份有 限公 司， 青海 西宁 ８ １ ０ ０ ０ ５ ）
承德70tLF炉底吹氩钢液流动数值模拟研究
LF底吹氩流场数值模拟研究1 数学模型的建立1.1模型基本假设1)假定液相为连续相，气相为离散相，初始状态下熔池中充满液相；2)熔池上边面忽略渣层影响，视为自由液面；3)假定液相为不可压缩粘性流体，熔池内液相流动视为稳态；4)气液两相区满足全浮力模型。
气泡浮力是驱动钢液循环流动的驱动力，两相区外钢液密度不变；5)泡为大小均匀，具有同一直径(d b)的球体，本文取2mm；6)忽略温度和浓度场对流场的影响。
1.2 模型边界条件(1)熔池表面：钢液直接与气相接触，表面压力为大气压，表面切应力忽略不计。
平行熔池表面的速度分量和其它标量梯度为0。
气相到达熔池表面进入大气，液相则不允许离开体系。
(2)固体壁面：所有固体壁面对速度、压力为无滑移边界条件，近壁面处动量及标量的输运方程有标准壁面函数确定。
.(3)入口：钢包底部吹氩气孔采用速度入口边界，且速度均匀分布。
1.3 网格划分图1.1 钢包模型的计算网格如图1所示，根据现场提供的设计图纸，建立LF熔池深度为2.41m的钢包模型，并采用GAMBIT划分六面体网格，网格总数控制在120 000左右。
1.4 数值求解钢液在底吹氩钢包内的流动是一个复杂的湍流流动过程，遵循三大守恒定律：质量守恒定律、能量守恒定律和动量守恒定律，要求计算满足质量守恒方程、能量守恒方程和动量方程即纳维尔—斯托克斯(Navier-Stokes)方程(简称为N-S)方程等控制方程。
本研究采用商业CFD软件欧拉-欧拉多相流模型来模拟计算LF 吹氩搅拌下钢液的流场，具体控制方程可参见文献。
2 数值模拟结果与分析2.1 现场工艺的模拟计算LF底吹氩气体流量根据精炼要求不同而采用两种模式，一种是精炼造渣采用较大的气体流量；另外一种均匀温度和成分、促进夹杂上浮进行软吹的而采用较小的气体流量模式。
根据现场提供的工艺参数，模拟计算现场条件下两种模式下的钢包流场。
2.1.1 精炼造渣的流场计算图2.1为精炼造渣氩气流量为200NL/min时LF炉不同截面流场图。
阐述钢包吹氩软吹压力的确定依据
问题：阐述钢包吹氩软吹压力的确定依据甄先锋钢包吹氩软吹是指通过弱的氩气搅拌强度，促使钢水中的夹杂物上浮。
软吹压力确定的原理主要是因为在强搅拌的情况下，卷入或循环带入钢包底部的夹杂物需要一定的时间上浮，软吹气泡可为10微米以下，提高不容易上浮的夹杂物或变形的夹杂物提高上浮速度，从而达到纯净钢水的目的。
软吹压力确定的依据主要根据软吹原理和生产实际情况确定：1、钢水的静压力确定软吹压力。
按出钢量85t计算，钢水高度h=85*3*4/3.14*(2.32+2.52+2.3*2.5) =2.61m,则静压力P=ρgh=7.2*103*9.8*2.61=0.185Mpa最低软吹压力应大于0.185Mpa。
2、实际软吹效果确定软吹压力。
实际软吹效果主要是实现钢渣面蠕动而不裸露钢液面，从而保证夹杂物的上浮，减少循环卷入钢水中的夹杂物污染钢水。
3、钢包中精炼渣的厚度确定软吹压力。
由于不同炉次初炼钢水情况和精炼过程控制实现不了完全相同，因此软吹时精炼渣的厚度不同，较厚的渣层可根据钢水蠕动情况提高压力，否则应该降低压力。
4、钢包中精炼渣的黏度确定软吹压力。
较稀或过粘变硬的精炼终渣，必须使用较小的软吹压力，以保证钢水与熔融的钢渣进行接触。
5、钢水温度确定软吹压力。
高温钢水更容易使精炼终渣化透，保持较高的流动性，透气砖透气效果好，使软吹压力得到保证；低温钢水则反之，需采用较小的软吹压力。
6、低吹透气砖透气效果确定软吹压力。
由于透气砖在整个使用周期过程中，透气效果在实际生产中做不到完全一样，一般前中期效果较好，后期效果较差，因此采取的低吹压力也不相同。
7、低吹透气砖的种类确定软吹压力。
不同种类或不同通气量的透气砖在实现10微米以下的氩气气泡需要的压力不同。
8、吹氩管道及其它氩气控制设备设计影响软吹压力的确定。
管路过长或弯头过多都容易使管道阻力过大，使实际软吹压力过大。
9、钢水的纯净度确定软吹压力。
根据试验中检测到的铸坯内部夹杂物的数量和种类可进一步判定实际软吹的效果，结合软吹压力可总结出不同钢种的最佳软吹压力。
钢包吹氩精炼过程钢水流动与混合行为的研究
现象主要通过求解湍流 Ｎ ｖ ｒ ｔ ｅ 方程和温度、 ａｉ－ ｏ ｓ ｅＳ ｋ 化学组分等在对流～湍流扩散形式下的守恒方程来 实现 ， 中吹氩搅 拌过程 钢水 运 动 的驱 动力 主要来 自吹人 气体 的浮 力 ， 使得运 动 的钢 水具 有两 相 流的 其 这
特征 。由于 准单相 （ 密度单 相模 型 ） 相 对简 单 和有效 ， 变 】 故被 本 文所 采用 。
，
＝ Ｃ． ｅ ｏ ／ ｋ
其中 ： （） 式 ２ 中的 表示流体受到的外界质量力 ； （） ６ 所示为标准 ｋ 双方程湍流模型Ｌ ； 、 分 式 ３ 一（ ） － ｅ ９ Ｐｅ
别为 流体 密度和 层 流粘 度 。
１ ２ 气 泡浮 力 的模 化 ‘ ．
根据 钢包 吹气搅 拌 的动 力特 点 ， （） 式 ２ 中的两 个水 平方 向动 量方 程 中 的源项
Ｖ０． ０Ｎｏ ６ １３ ．
Ｄｅ ． ２ ０ ｃ ，０ ７
钢 包 吹 氩 精 炼 过 程 钢 水 流 动 与 混 合 行 为 的研 究
王 阳 赵 连 刚 ２ ，
（ ． 钢职工 大学 ， 宁 鞍 山 １４ ３ ； ． １鞍 辽 １ ０ ２ ２ 辽宁科技大学 科技处 ， 辽宁 鞍 山 １ ４ ５ ） １０ １
吹气 条件 下 的速度 场 和湍 流特性 做 了定 量描 述 ， 探 讨 了钢 包几 何 形状 和 操 作 参数 与 湍流 流 动特 性 之 并 间 的关 系。 吹气搅 拌过程 中钢水 温度 和成 分 的均 匀化 ， 也是 同时 颇受 重视 的研 究 方 向 ， 多研究 者通 过 许
实验测量 和数学模型仿真 ， Ｊ希望能对这些混匀过 加以准确地了解和描述。
１ １ 三维湍流流动的数学模化 ． 当吹入气体流量保持不变时 ， 钢包 内钢水的流动状态会很快趋于稳定并长时间地保持下去。描述
40 t钢包底吹氩过程流热耦合的数值模拟
液分离，由于连续吹氩，钢液不断地被带到顶部液 面，使得钢液面附近形成水平流。钢液面水平流 在流动过程中流动速度不断衰减，在包壁附近转 入向下流动，这样氩气泡不断推升钢液向上流动 从而使钢包内钢液形成循环流动。
２０世纪 ９０年代初期，李顶宜等［８］经过冷态 和热态试验，研究了钢包吹氩过程中不同操作参 数对钢包内钢水温度变化的影响，并用不同方法
第 ４０卷 第 ４期 ２０１８年 ７月
上 海 金 属 ＳＨＡＮＧＨＡＩＭＥＴＡＬＳ
Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．４ Ｊｕｌｙ，２０１８ ９９
４０ｔ钢包底吹氩过程流热耦合的数值模拟
江成斌
（宝钢特钢有限公司，上海 ２００９４０）
【摘要】 根据宝钢 ４０ｔ钢包底吹氩过程的现场资料，建立了钢包底吹氩过程钢水流热耦 合的多相数值模型。并计算了吹氩量对钢水流场及温度场的影响。结果表明，钢包底吹氩过程 主要影响的区域位于钢包上半部，并随着吹氩量的增加，影响区域扩大。钢包内钢液流动速度 为 ０．０２～０．０４ｍ／ｓ的区域所占比例最大，并随吹氩量的增加比例不断增大。钢包底部的死区 比例随吹氩量的增加而减小。钢包底吹氩过程中钢包内的钢液主要通过顶部散热，钢液顶部会 出现明显的温降，随着吹氩量的增加，钢液顶部温降更加显著。
以宝钢 ４０ｔ钢包为研究对象，钢包的相关尺 寸及结构如表 １所示。钢包底部有两个由透气砖 构成的吹气孔。
【Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ】 ｌａｄｌｅ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｆｌｏｗｈｅａｔｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｂｏｔｔｏｍ ａｒｇｏｎｂｌｏｗｉｎｇ
钢包底吹氩技术是一种经济实用而且简单易 行的精炼方法，能有效地均匀钢水温度和成分，去 除有害气体和夹杂物，改善钢液质量而被广泛应 用。钢包底吹氩 过 ［１６］ 程中，驱动 钢 液 循 环 流 动 的主动力是氩气泡上升过程中的气泡浮力。一个 氩气泡上浮驱动的钢液体积将超过这个气泡体积 的几倍、几十倍甚至几百倍［７］。当气液两相流达 到钢包内钢水顶部的液面时，氩气进入大气与钢
结晶器内钢液流动行为的数学模拟研究
结晶器内钢液流动行为的数学模拟研究本文为研究板坯结晶内钢液的流动行为，建立数学模型，研究了吹氩量、拉速、浸入深度对钢液流动行为的影响。
在一定拉速、浸入深度下，随吹氩量增加，钢液对窄面冲击点位置上升，逐渐靠近钢渣界面；在一定吹氩量、浸入深度下，随拉速增加，冲击点位置下移，逐渐远离钢渣界面；在一定吹氩量、拉速，随浸入深度增加，钢液对窄面冲击点位置下移，逐渐远离钢渣界面。
标签：连铸；结晶器；吹氩；钢液流动行为；冲击点0 前言目前，国内外学者对有关结晶器内钢液的温度分布、流场特征、自由液面波动行为，凝固过程中坯壳的形成与变形、结晶器的应力状态等进行了大量研究，这些研究工作对优化结晶器结构参数，提高連铸坯质量具有重大意义。
在连铸过程中，冶金工作者采用侵入式水口吹氩来均匀钢水成分与温度，但是，氩气泡上浮进入液态保护渣时会造成结晶器内钢渣界面波动，这必然会影响保护渣的熔化和初始坯壳的形成，为此我们通过改变吹氩量、拉速、插入深度对吹氩结晶器内的钢液流动的影响进行了研究[1-5]。
本文通过采用了VOF模型、标准κ-ε湍流模型，并使用离散相模型来模拟氩气泡对流场的影响，研究不同条件下结晶器内钢液流动行为，研究结果可以为优化结晶器操作工艺参数、提高铸坯质量提供理论基础。
1 模型的建立本文预设铸坯断面尺寸为210mm×1550mm，水口倾角为150，拉坯速度为1.2m/min来进行研究计算。
1.1 基本假设结晶器内的钢液流动的基本假设如下：（1）结晶器内固、液相金属以及液渣均按牛顿不可压缩粘性流体处理；（2）不考虑结晶器的振动及其对结晶器内钢液流动行为的影响；（3）钢液与结晶器壁面接触处为无滑移边界，即在壁面处速度为0，κ=0，ε=0；设置结晶器内保护渣的上表面为自由面，氩气在通过保护渣层后完全由自由表面逸出；（4）不考虑气泡破裂和碰撞过程对气泡运动轨迹的影响，氩气泡尺寸均匀一致，氩气吹入浸入式水口后均匀分布。
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Ｋｅ ｒ ｓ： ａ ｌ ｔ ｌ ｓ ； ｉ ｕｌｔｏ ｍａ ｅ ｔ ａ ｄ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ｌ ｄ ｅ ｗｉ Ａｒ ｂ ａ ｔ ｃ ｒ ａ ｉ ｎ； ｔ ｍａ ｉ ｌ ｍｏ ｅ ｈ ｃ ｈ ｃ
Ａｂｓｒ ｔ Ｂａｅ ｎ ｔｅ ｃ ｌ ｎ ｃｏ ｄｎ ｔ ｒ￣ ａ ｏ ｅ － ｉ ｎ ｉｎ ｆ ｗ ｅｄ， ｅｍｏｔｎ ｓｅ ｌｃｒ ｕａｉｎ ｉ ａ ｌ ｕｉ ｇＡｒｂａｔｗａ ｉ ｌｔｄ ｎ ｔａｃ ． ｓ ｄ ｏ ｏｍｎ — ｏ ｒ ｉａｅｐ ｏ ｍ ｆｔ ｅ ｄｍｅ ｓｏ ｏ ｆ ｌ ｔ ｌｅ ｔｅ ｉ ｌｔ ｎ ｌｄ ｅｄ ｒｎ ｌｓ ｓｓｍｕａｅ ｉ ｈ ｈｒ ｌ ｉ ｈ ｃ ｏ Ｓ ｏ ｄ ｒ ｎ ａ ｄ Ｓｅ ｌＧｒｕ ｏ． ｅ ｕｔｏ ｄ ｌ ｇｕ ｄ ｒｔｅ ｃ ｎ ｔ ｎ ｏ ｒｂａ ｔｔｅ ｍｏｔｎ ｓｅ ｌｃｒ ｕａｉｎ ｂ ｎ ｓ ｏ ｔｔｅｃ ａａ ｔｒｓｉ ｆ２ ｈ ｕ ｕ Ｉｏ ｎ ｔ ｏ ｐ Ｃ Ａｓａ ｒｓ ｌ ｆｍｏ ｅｉ ｎ ｅ ｏ ｄ ｉ ｆＡ ｌｓ ． ｌ ｔ ｉ ｌｔ ｒ ｇ ｕ ｈ ｒ ｃｅ ｔ ｏ 一 ｎ ｈ ｉ ｏ ｈ ｅ ｃ ｏ ｉ ｈ ｉ ｃ Ｄ ｏ ｅｄ． ｈ ｅ ｔｒｏ ｔｅ ｒｔｒ ｏ ｌｃ ｔｓ ａ ｐ ｏ ｉ ｔｌ ｔ４ ５ ｆｏ ｔ ｅ ｂ ｔ ｍ ，ｎ ｔ２ ３Ｒ ｉ ｅ ｃ ｎｅ ａｔｏ ｈｅ ｌｄｅ ｌ ｆ ｗ ｆ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｎｅ ｈ ｅｕ ｎ ｆ ｗ ｏ ａｅ ｐ ｒ ｘｍａｅｙａ ／ Ｈ ｒｍ ｏｔ ｉ ｆ ｌ ｈ ｏ ａ ｄ ａ ／ ｎ ｔ ｅ ｔｒｐ ｒ ｆｔ ａ ｌ ｈ
Ｖｏ ２１． ｌ Ｎｏ２
第 ２ 卷第 ０ 期 Ｉ ２
文 章 编 号 ：０ ４ ７ ２ ２ ０ ） ２— １２—０ １０ —９ ６ （ ０ ２ ０ ０ １ ３
钢包 吹氩 时钢 液循 环流 动过程 数学 模 型研究
张 胤 贺 友 多 王 卫 海 ， ， （． １包头钢铁学院 冶 金工程研究所， 内蒙古 包头 ０ ０ ； 包头钢铁设计研究总院， １ １２ ４０ ． 内蒙古 包头 ０ ０ ） １ １ ４０
： ｅｐ 一０ ７ — Ｌ ）・ ， ｘ ［ ．（ ］
ａ ｍａ ｘ ，ａ ａ ／２ Fra bibliotek ｘ 力 模 型是 １ 比较成 功 的 研 究 方 法 ． 述 两 相 区 的 个 描
维普资讯
２０ ０ ２年 ｏ ６月
包 头 钢 铁 学 院 学 报
Ｊｕｎ ｌｏ ｏｏ ｎｖ ｒｉ ｆＩ ｎａ ｄ Ｓｅ ｌ ｅｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒａ ｆ Ｂａｔｕ Ｕ ｉｅｓｙｏ ｏ ｎ ｔｅ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｔ ｒ
Ｊ ｎ ２ ０２ ｕ ｅ，０
文献 ［ ］ 实 验 研 究 的基 础 上 给 出 了 １ 回归 １在 个
公式 ， ： 即
自２ ０世 纪 ７ ０年代 以来 已经 成为 冶 金 学 领 域 十 分重
要 的 研究 方 向之 一 ．
研究 这 一 问题 的 １ 个关 键 是如 何 处理 吹气 过程
中气 液两 相 区 ． 由于这 一 过 程 中 流 动 的 推 动 力 主 要 是气 泡 的浮力 作 用 ， 而 正 确 描 述 喷 嘴 上 方 气 液 两 因
ＺＨＡＮＧ ｎ ＨＥ Ｙｏ — ｏ Ｗ ＡＮＧ ｅ— ａ Ｙｉ ， ｕ ｄｕ 。 Ｗ ｉｈ ｉ
，
（ ．ｎｔｕｅ ｏ ｔｌ ｒｉ ｌＥ ｇｎ ｅ ｎ ， ＩＴ Ｂ ｏｏ ， ａ ｔｕ ０ ４ １ Ｃ ｉａ ２． ａ ｔｕ Ｅ ｇｎｅ ｎ ｎ ｓａｃ ｏｐ ｒｔ ｎ ｏ ｏ ｎ １ Ｉｓ ｔｔ ｆＭｅ ｌ ｇｃ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｕ Ｓ ａ ｔｕ Ｂ ｏｏ １０ ０， ｈｎ ； Ｂ ｏｏ ｎ ｉｅｒ ｇ ａ ｄ Ｒｅｅ ｒｈ Ｃ ｒｏａｉ ｆＩ ｎ ａ ｄ ｉ ａｕ ａ ｉ ｉ ｏ ｒ ＳｅｌＩｄ ｓ ｙ Ｂ ｏｏ ４ １ Ｃ ｉａ ｔ ｎ ｕｔ ， ａｔｕ０１０ ０， ｈｎ ） ｅ ｒ
．
钢包 吹氩 技 术 是 ２ ０世 纪 ５ ０年 代 开 始 采 用 的 ， 并迅 速普 及应 用 到 炼 钢 生 产 中 ， 时 得 到广 泛 应用 同 的还 有 与此 相关 的 二 次精炼 技 术 ． 此过 程 的 研究 对
１ 数 学 模 型 的 建 立
１ １ 气 泡 率 模 型 ．
‘ 也 ｌ
关键 词 ： 包吹 氩 ； 钢 循环 流 动 ； 学 模 型 数
中 图分 类 号 ： Ｆ ６ ． Ｔ ７９ ２ 文献标识 码 ： Ａ
摘
要 ： 用 已 开 发 的 三 维 柱 坐标 系 流 体 流 动 计 算 模 拟 软 件 ， 究 了 首 都 钢 铁 公 司 第 二 炼 钢 厂 钢 包 吹 氩 过 程 中 钢 应 研
ｎ ＝ ａ ｘ ｂ ｅｐ 一 ｒ／ ２ ：＋ ｈ ） ｝ ｅｐ ｘ・ ｘ ｛ ２ ［ ｃ（ ０］．
文献 ［ ］ 过 双 触 点 探 针 进 行 测 量 ， 立 了气 ２ 通 建
相 区的结 构 是数 学模 拟 研 究 的 关 键 问 题 之 一 ． 浮 全
泡沿 径 向 、 向分 布 的实 验关 系式 ， ： 轴 即
液 的 循环 流 动 过 程 ． 果 表 明 ， 中 心 吹 氩 的 条 件 下 ， 液 的 循 环 流 动 呈 现 二 维 流 动 的 特 征 ， 流 中 心 大 致 位 于 距 结 在 钢 回
底 部 ４ ５Ｈ ， 中 心 ２ ３Ｒ 处 ． ／ 距 ／
Ｍ ａ ｈ ｍ ａ ｉ ａ ｏ ｅ ｆｍ ｏ ｔ ｎ ｓ ｅ ｌｃ ｒ ｕ ａ ｉ ｎ ｉ ａ ｌ ｔ ｌ ｓ ｔｅ ｔｃ ｌｍ ｄ ｌｏ ｌｅ ｔ ｅ ｉ ｃ ｌ ｔｏ ｎ ｌ ｄ ｅ ｗｉｈ Ａｒ ｂ ａ ｔ