钢包炉电磁搅拌磁场与流场的数值模拟

钢包炉电磁搅拌(electromagnetic stirring in ladle furnace,LF-EMS)是钢包精炼过程中的一种重要的搅拌方式.对某厂90 t钢包炉电磁搅拌器的磁场与流场的数值模拟结果表明,钢液在电磁力的作用下,形成一个大的单一循环流动,钢包内的速度和湍流动能分布均匀.     

钢包内气泡行为的数值模拟

气泡行为是钢水精炼过程中最重要的现象之一,用数值方法计算气泡在钢液中的运动,运用拉格朗日法跟踪气泡的运动轨迹,且应用四阶龙格库塔法求解气泡的速度变化,气泡的长大过程.     

LF钢包流场数值模拟及应用

应用Fluent软件对某钢厂80t精炼钢包流场进行数值模拟,分析了不同透气砖布置和不同氩气流量对钢包流场及钢液混匀效果的影响。结果表明,底吹氩钢包透气砖采用0．5R-0．67R-60°的布置方式可以减少卷渣,减少混匀时间。应用表明,改造后的钢包缩短钢液混匀时间10s,软吹10min后夹杂物总量减少1800个（50个视场）,明显提高了精炼效果。     

LF钢包吹氩过程的数值模拟

根据对LF钢包吹氩过程的模拟结果,得出最佳喷吹流量,这样可以提高吹氩气体对钢液的搅拌效率、加快温度的均匀化,同时也有利杂物的去除.通过对气泡脱碳的研究,能准确控制钢中碳含量、提高钢水品质、优化钢的质量.     

钢包底吹氩过程夹杂物去除数值模拟研究

以LF炉底吹氩气钢包为原始模型,选择Al2O3为夹杂物颗粒参照物,通过使用Fluent商业软件,进行合理假设后,建立离散相数学模型(DPM),研究不同夹杂物粒径为过程中的运动及去除情况。计算结果表明,钢包内夹杂物运动比较复杂,钢包各区域的夹杂物去除时间不同,双孔对称面附近的夹杂物较难去除,该处流场存在较大漩涡,漩涡内部的夹杂物运动呈二维流动。     

底吹氩VD钢包炉流场优化的数值模拟研究

以某钢厂150 t VD钢包炉为研究对象,采用商业软件Ansys-Fluent,建立钢包底吹氩气模型,结合正交设计方法,模拟了不同钢液量,两个吹氩口不同吹氩量工艺条件下钢包内流场和流速变化,同时考虑了静置10 min后钢包炉内钢液流动情况。所有试验均监测钢包下部同一位置的速度大小,通过正交设计方法选择最优的生产方案。研究结果表明:钢包内钢液量和底吹氩气量在小范围内变动对钢包内钢液流场和流速影响不大,且钢液量和氩气口吹氩量对静置10 min后钢液内流场流速的影响可以忽略不计。吹氩量过大会导致渣眼开度较大引起卷渣和吸气现象,吹气量过小钢液流速较低则导致形成稳定循环流场所需时间较长。最终通过对比分析得出在钢液高度选用3 590 mm,1#和2#氩气口流量均采用0.9 m~3/h时钢包炉内综合流动效果较好,减少了钢水受污染程度,提高了生产效率。     

钢包内气泡的形成与运动过程的数值模拟

 以钢包精炼底吹氩气过程中氩气泡为研究对象,运用VOF模型追踪氩气与钢液的界面,在层流条件下三维数值模拟了氩气泡的生成和运动过程。采用Tecplot进行模拟结果的后处理,研究了不同气体流量条件对气泡脱离直径的影响以及气泡的运动特性。模拟结果显示,氩气泡的形成历经膨胀、脱离两个阶段,气泡脱离直径随着气体流量的增加而增加,针对2 mm直径的孔口,其鼓泡流量上限为1.325 L/min。气泡从孔口脱离后历经近似球形、扁平的椭球形、规则的椭球形和不规则的球帽形的形状变化;气体流量越大,气泡的变形程度越剧烈,气泡位于钢包高度中上部位置时,全部呈现近似规则的球形,不随流量的改变而改变。     

连续低温炭化炉流场数值模拟

高温气冷堆的球形燃料元件的基体材料中含有一定量的树脂,在制造过程中需要进行炭化处理,连续低温炭化炉主要对压制完成的燃料元件球进行连续炭化处理,将基体石墨中的酚醛树脂等有机物裂解转化为具有较高机械强度的树脂炭。连续炭化炉由进料室、气氛保护加热炉、横移过渡室、水冷套机构、出料室等五部分组成,其中炉内的气氛分布对炭化处理工艺影响较大。本文针对连续低温炭化炉内氩气流动情况,应用CAXA软件建立炉腔流域三维模型,应用Ansys Fluent软件进行数值模拟计算。根据炉内的温度、速度、压强分布云图表征情况,对炉腔内结构和进气、排气口位置进行优化设计,得到合理的炉腔内结构。     

40t钢包炉吹氩操作数值模拟研究

通过数值模拟的方法，对建立在正交网格上的40t钢包（炉）进行了模拟研究，计算结果表明：吹氩气量的增加只是提高了钢包内钢液流动的绝对速度，没有改变钢包内钢液的流动形态；喷吹最佳吹气量为140L／min，弱搅拌的临界吹气量为100L／min；在临界吹气量下的搅拌混匀时间为350s左右。     

Mathematical Simulation of Flow Phenomena in CAS-OB Refining Ladle

SymbolList　　Ag———Projectareaofgasbubble ,m2 ;　　C1 ,C2 ,Cμ———Empiricalturbulentconstants;　　Cd———Dragcoefficient;　　Cf———Frictioncoefficient;　　db———Diameterofbubble ,m ;　　dmax———Maximumdiameterofbubble ,m ;　　dp———Diameterofporousplug ,mm ;　　ds———Innerdiameterofsnorkel,mm ;　　dt———Topdiameterofladle ,mm ;　　du———Bottomdiameterofladle ,mm ;　　F———Interphasefrictionforce ;　　Fi———Additionalforce ;　　g———Gravityaccelerationconstant,…     

RH真空室熔池和钢包内钢液整体流场的数学模拟

应用 N- S方程、k- ε双方程模型及两相区结构模型对 RH真空室熔池和钢包内钢液流场进行数值计算 ,为进一步计算浓度场和温度场奠定了基础 ,并解释了一些工艺现象。另外还用该模型计算了 RH内钢液的循环流量 ,给出了最佳氩气喷吹量     

气幕挡墙对中间包内钢液流场影响的数值模拟

根据实际中间包的操作工艺参数,采用欧拉-欧拉两流体模型,用数值模拟法模拟计算了中间包底吹对钢液流动的影响.结果表明,底吹改变了中间包内钢液的流动状态,在气幕挡墙的两侧分别形成了方向相反的回流区.底吹气体流量对钢液流动状态、气泡分布影响显著,底吹气体流量太大或太小都不利于改善钢液的流动状态.     

钢液中夹杂物行为数学模型的现状和展望

论述了夹杂物行为数学模型的研究现状,分析了钢中夹杂物的基本数学模型、多模式数学模型和多过程数学模型优点和不足,并提出了未来的发展趋势和需解决的夹杂物研究中的关键问题。     

底吹钢包内流动及混合的两相流数值模拟

应用欧拉-欧拉模型建立了钢包内钢液流动及混合过程的数学模型,考察了吹气量对中心底吹及偏心底吹钢包内流场及均混时间的影响。计算结果表明,钢包底部四周为流动缓慢区域;吹气量越大,一方面可以降低均混时间,另一方面会导致钢包自由液面的钢液流速增大,从而容易造成卷渣;从缩短混合时间,提高生产效率考虑,偏心底吹更为有利。     

酒钢板坯中间包等温钢液流场的数值模拟

 以酒钢板坯连铸中间包为研究对象,利用数学模拟方法,以挡墙与入口处、挡坝间的距离,挡墙和挡坝高度等为影响参数,对板坯连铸中间包流场进行优化设计,研究了中间包内钢液流场,对目前使用的中间包结构进行了优化,得出了有利于生产的设计数据。优化后酒钢二炼钢生产的铸坯在中板轧制时夹杂物缺陷下降了0.5%,提高了中间包的冶金功能。     

小方坯五流对称中间包流场优化与应用

针对铸坯中非金属夹杂物超标的问题,以某钢厂五流对称150 mm×150 mm方坯连铸中间包为研究原型,采用数值模拟的方法研究不同控流装置对中间包内流场的影响,并得到最优的挡墙结构。结果表明,原型中间包存在停留时间短,死区比例大,持续流动的钢液对中间包包壁冲刷侵蚀的问题;采用优化后的U型挡墙后,停留时间延长了257.11s,死区比例减小27.31%,且各水口均匀性明显改善。现场试验发现:中间包优化后T[O]含量降低45.81%,大颗粒夹杂物含量明显降低。     

高压底吹条件下钢液中气泡的物理模拟

为了推断高压条件下气体在液体金属中的存在形态和运动形态,通过水模拟试验研究压强、底吹流量对气泡形状、尺寸、数量及"渣眼"尺寸的影响,结果表明:随着底吹流量增加,高压条件下的气泡比常压条件下的气泡更趋向于正圆形,气泡直径平均值变小,气泡数量增多,气泡形状和直径在底吹流量为4 L/h时变化最为明显;当底吹位置和底吹流量不变时,随着压强的增加,气泡形状逐渐趋向于正圆形,气泡直径逐渐变小,气泡数量逐渐增多,"渣眼"面积逐渐减小。在常压和高压条件下,底吹流量超过5 L/h之后,气泡形状和直径平均值就不再有明显变化。当底吹流量为4 L/h时,压强升高到0.5 MPa后,气泡形状和直径平均值变化幅度较小。为高压条件下冶炼提供数据参考。     

Mathematical Model for Growth and Removal of Inclusions in Molten Steel under Gas‐stirring Conditions

A three‐dimensional mathematical model has been developed to predict growth and removal of inclusions during gas stirring through eccentric tuyeres in a ladle. In the model, the efficiency of inclusion removal is investigated under three different collision mechanisms: Brownian, turbulent and Stokes collision. The Importance of the three approaches of wall adhesion, Stokes flotation and bubble adhesion on inclusion removal is analysed and the efficiency of inclusion removal through three types of tuyeres in central, eccentric and multi‐tuyere form is studied. The results indicate that inclusion growth resulting from turbulent collision is most important and the effect of Stokes collision is remarkable with increased inclusion size, while inclusion growth resulting from Brownian collision is negligible. Removal by Stokes flotation is the main mechanism for large inclusions, while inclusion removal by wall adhesion is negligible. The smaller the bubbles are, the higher the efficiency of inclusion removal is. The type of tuyere arrangement has a great effect on inclusion removal. Inclusion removal in a 135t ladle with one eccentric tuyere is more efficient than in a ladle with central tuyere or multi‐tuyere design.