金属学报  2008, Vol. 44 Issue (10): 1198-1202

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底吹钢包内气/钢液/渣三相流模型及渣层行为的研究

李宝宽;顾明言;齐凤升;王芳;周谦

东北大学材料与冶金学院

Modeling of Three-Phase Flows and Slag Layer Behavior in an Argon Gas Stirred Ladle

东北大学材料与冶金学院

李宝宽; 顾明言; 齐凤升; 王芳; 周谦 . 底吹钢包内气/钢液/渣三相流模型及渣层行为的研究[J]. 金属学报, 2008, 44(10): 1198-1202 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(1962 KB)   摘要: 建立了底吹钢包内气/钢液/渣三相流动数学模型, 利用多相流动体积法(VOF)模拟了渣层运 动行为. 模型结果再现了底吹钢包内气/钢液/渣三相流动现象. 当Ar气被吹进钢包时, 在 钢液内产生气泡, 上升的气泡间 歇地冲击并突破渣层, 产生渣眼; 同时, 渣层发生波动, 波动频率随着Ar气流量的增加而增加. 参数研究显示: 220 t钢包底吹流量由100增加到 300 L/min, 渣眼直径由0.43增加到 0.81 m. 计算的无量纲渣眼面积与文献中渣眼的实 验结果很接近. Ar气喷吹期间, 渣层发生重大的变形, 近渣眼处的渣层变薄, 近钢包壁 处的渣层变厚. 渣眼周围钢液流速很大, 并导致部分渣滴卷入钢液中. 关键词 ： 钢包,  渣层运动行为,  三相流,  数学模型     Abstract：A Mathematical model has been developed to analyze the transient three- dimensional and three–phase flow in an argon gas bottom stirring ladle with one porous plugs. Multiphase Volume of Fluid (VOF) method is used to simulate the slag layer behaviors. Numerical results produce the following transient phenomena: when argon gas is injected into molten steel in a ladle, gas rising passage is formed near the plug, and then bubbles are created in the interior of molten steel; the rising gas bubbles impinge the slag intermittently and breakthrough the slag layer to create the slag eye. Simultaneity, the wave at interface of slag-steel formed and wave frequency increases with the increasing of argon gas flow rate for one off-centered plug case. Parametric studies show that diameter of slag eye changes from 0.43 m to 0.81 m while the argon gas flow rate vary with 100 ~300 Nl/min for a 220 ton ladle. The non-dimensional areas of slag eye vs the modified Froude number is close to experimental data in literature. Significant deformation of slag layer occurs during gas stirring operation, the thickness of slag becomes thin near the slag eye and thick near the ladle wall accordingly. The steel downward flow velocity at the slag eye periphery can be affected significantly by Ar gas flow rate. The higher the velocity, the more slag emulsification can be expected. Key words： Ladle metallurgy    Slag layer behavior    Three-phase flow    Mathematical model 收稿日期: 2008-03-25      ZTFLH:  TF769.9   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 李宝宽 顾明言 齐凤升 王芳 周谦 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/Y2008/V44/I10/1198 [1]Ridenour P,Yin H B,Balajee S R,Chaubal P,Zhou Q. In:Ashburn R E ed.,AIS Tech 2006-Proceedings of the Iron and Steel Technology Conference,Cleveland,Ohio, 2006:721 [2]Beskow K,Dayal P,Bjorkvall J,Nzotta M,Sichen D.Iron- mak Steelmak,2006;33:74 [3]Lachmund H,Xie Y K,Buhles T,PluschketI W.Steel Res Int,2003;74:77 [4]Han J W,Heo S H,Kam D H,You B D,Park J J,Song H S.ISIJ Int,2001;41:1165 [5]Jonsson L,Sichen D,J(?)nsson P.ISIJ Int,1998;38:260 [6]Krishnapisharody K,Irons G A.Metall Mater Trans,2006; 37B:763 [7]Yonezawa K,Schwerdtfeger K.Metall Mater Trans,1999; 30B:411 [8]Jonsson L,Jonsson P.ISIJ Int,1996;36:1127 [9]Hirt C W,Nichols B D.J Comput Phys,1981;39:201 [10]Li B K,He J C,Lu Z W.Acta Metall Sin,1993;29:143 (李宝宽，赫冀成，陆钟武．金属学报，1993；29：143) [11]Mazumdar D,Guthrie R I L.ISIJ Int,1995;35:1 [12]Mazumdar D,Guthrie R I L.Metall Trans,1995;25B:3085 [1] 王强, 王连钰, 李宏侠, 蒋佳伟, 朱晓伟, 郭占成, 赫冀成. 钢包出钢末期漩涡抑制机理探究及防漩设计[J]. 金属学报, 2018, 54(7): 959-968. [2] 唐海燕,梁永昌. 钢包浇注末期汇流旋涡形成机理及影响因素*[J]. 金属学报, 2016, 52(5): 519-528. [3] 闫学伟,唐宁,刘孝福,税国彦,许庆彦,柳百成. 镍基高温合金铸件液态金属冷却定向凝固建模仿真及工艺规律研究[J]. 金属学报, 2015, 51(10): 1288-1296. [4] 黄红乾 曹富荣 管仁国 赵占勇 邢振环. 半固态合金强流变轧制单位轧制压力分布的数学模型和理论研究[J]. 金属学报, 2011, 47(3): 291-297. [5] 潘时松; 朱苗勇 . 精炼钢包透气砖中喷粉颗粒的运动特性[J]. 金属学报, 2007, 43(5): 553-556 . [6] 李维彪; 王芳; 齐凤升; 李宝宽 . 结晶器喂钢带连铸坯凝固过程的数学模拟[J]. 金属学报, 2007, 43(11): 1191-1194 . [7] 金满; 连建设; 江中浩 . 描述钢淬透性的一个新数学模型[J]. 金属学报, 2006, 42(3): 265-272 . [8] 郑淑国; 朱苗勇 . 钢包内喷嘴与透气砖吹氩去夹杂水模型研究[J]. 金属学报, 2006, 42(11): 1143-1148 . [9] 金满; 江中浩; 连建设; 王哲 . 钢的U曲线数学模型[J]. 金属学报, 2006, 42(10): 1019-1024 . [10] 梁作俭; 许庆彦; 李俊涛 . Ti-Al合金精密铸件微观缩松预测[J]. 金属学报, 2003, 39(3): 278-282 . [11] 张炯明; 张立; 王新华; 王立峰 . 板坯连铸结晶器热流量分布的研究[J]. 金属学报, 2003, 39(12): 1285-1290 . [12] 王业双; 张咏波; 王渠东; 马春江; 丁文江; 朱燕萍 . Mg-9Al合金铸造凝固模型[J]. 金属学报, 2002, 38(5): 539-543 . [13] 童文辉; 杨院生; 朱仕学; 陈晓明; 胡壮麒; 惠希东 . 二元合金激光快速熔凝过程的非Fourier模型[J]. 金属学报, 2002, 38(12): 1233-1237 . [14] 韩志强; 沈厚发 . 合金凝固过程的传输模型[J]. 金属学报, 2002, 38(1): 35-40 . [15] 郭景杰; 刘源; 贾均; 苏彦庆; 丁宏升 . 过偏晶合金快速凝固过程中第二相液滴在液-液相变区内的粗化[J]. 金属学报, 2001, 37(4): 363-368 . Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed