RH精煉過(guò)程循環(huán)流場(chǎng)模擬分析

1、RH精煉過(guò)程循環(huán)流場(chǎng)模擬分析 RH真空循環(huán)是以真空室鋼液與鋼包鋼液循環(huán)流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于RH 循環(huán)流量缺陷和生產(chǎn)工藝不完善等問(wèn)題，這些問(wèn)題制約了RH 的效率提高。應(yīng)用N-S 方程和雙方程模型對(duì)RH 爐外精煉真空室鋼液和鋼包內(nèi)鋼液開(kāi)展數(shù)值模擬，ANSYS 模擬分析循環(huán)流量及氣體流量和RH 混均情況?；?80 t RH 的參數(shù)分析鋼液流動(dòng)的三維數(shù)學(xué)模型模擬，并且分析影響循環(huán)流量的因素。掌握RH 流動(dòng)規(guī)律為工程技術(shù)改良提供參考。 RH 真空循環(huán)脫氣法由RuhrstahlHuttenwerkeAG 公司和Heraeus AG 公司共同研發(fā)。RH 技術(shù)的進(jìn)步也驅(qū)動(dòng)著高級(jí)別鋼材的迅猛發(fā)展。在RH爐外精煉過(guò)

2、程中鋼液循環(huán)流動(dòng)的效率直接影響真空精煉生產(chǎn)能力及產(chǎn)品質(zhì)量。所以真空技術(shù)網(wǎng)(http:/)認(rèn)為專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員對(duì)RH 循環(huán)流場(chǎng)流動(dòng)做了大量的技術(shù)攻關(guān)，為RH 爐外精煉技術(shù)的發(fā)展奠定的扎實(shí)根底。但是研究方法大多以冷態(tài)水模實(shí)驗(yàn)并且循環(huán)流場(chǎng)開(kāi)展粗線(xiàn)條描述，很難把握RH 爐外精煉鋼液循環(huán)流動(dòng)的整體循環(huán)流動(dòng)。 本文是通過(guò)模擬以某廠(chǎng)180tRH 精煉設(shè)備為研究對(duì)象。應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法，以商業(yè)軟件ANSYS 通過(guò)ICDM 開(kāi)展網(wǎng)格劃分后，通過(guò)FLUENT 軟件模擬循環(huán)流場(chǎng)。應(yīng)用CFD 軟件計(jì)算流體流動(dòng)問(wèn)題，本文將討論RH 循環(huán)流量及循環(huán)流場(chǎng)

3、的影響，通過(guò)數(shù)值模擬方法分析影響RH 流動(dòng)情況與操作參數(shù)的關(guān)系，為更好的提高效率優(yōu)化工藝參數(shù)起到重要作用。 1、數(shù)學(xué)模型的建立 (1)真空室內(nèi)鋼液為自由液面，各處壁面無(wú)滑移。 (2)流動(dòng)過(guò)程為等溫及泡狀流動(dòng)，真空室液面高度恒定不變。 (3)氣泡上浮的浮力是驅(qū)動(dòng)鋼液循環(huán)流動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力，應(yīng)用VOF 模型。 2、結(jié)論 (1)本文建立RH 精煉循環(huán)流動(dòng)模型，可以模擬RH 循環(huán)流動(dòng)氣- 液兩相流動(dòng)行為，為預(yù)報(bào)RH 循環(huán)流動(dòng)效果奠定根底。 (2)模擬結(jié)果顯示RH 循環(huán)流動(dòng)在鋼包內(nèi)沒(méi)有死區(qū)分布，但是在鋼包液面處及吸嘴壁外區(qū)域循環(huán)流動(dòng)為弱勢(shì)區(qū)。 (3)上升管吸嘴處吹入氬氣流量逐漸減小存在“穿不透”現(xiàn)象，氬氣不能吹到上升管中心處位置，但氬氣泡受熱膨脹產(chǎn)生的浮力才是最主要循環(huán)的源動(dòng)力 (4)模擬分析RH 不同吹氬流量時(shí)真空室頂部與鋼包底部區(qū)域流場(chǎng)結(jié)果顯示，吹入氬氣流量增大，混均效果越加顯著及一次循環(huán)時(shí)間越少，鋼液流體動(dòng)力越為劇烈。 (5)通過(guò)數(shù)值模擬分析RH 循環(huán)情況在真空