中频感应炉底吹方式对流场影响的物理模拟研究

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底吹感应炉的吹炼工艺对感应炉的吹炼效果、生产能力及钢水质量有直接影响。底吹技术从六十年代末开始发展,到现在技术已相当成熟,但由于实际生产中具体设备情况和结构参数的差异以及生产条件和冶炼品种的不同,需要达到的冶金效果也不同,论文就是在这样的背景下组织展开的。
　　论文对100kg底吹中频感应炉内流体的流动特性进行无顶渣水力模型实验研究,根据相似原理,主要考虑模型与原型的几何相似和动力相似。用有机玻璃模拟感应炉,用水模拟钢液,相似比为1:1。选用修正的弗鲁德准数做为相似准数,以保证他们的动力相似。利用流场的示踪显示与颗粒图像测速技术(PIV)测量水模型熔池内流场的速度分布,水模实验主要研究了底吹流量、熔池高度的变化以及不同的底吹元件类型对熔池内流体的混匀时间和流动行为的影响。
　　通过对感应炉的物理模拟和流场研究得到以下结论:
　　通过研究弥散型透气砖的底吹射流行为可知,喷入熔池的气体在透气砖上方形成大量的弥散小气泡,气泡抽引周围液体形成两相流,气相流在竖直方向上速度变化不明显,在水平方向上存在较大的速度梯度。当两相流到达熔池液面后,气液分离,液体向四周扩展,然后沿器壁向下运动,再被抽引进入两相流,这样就在熔池内形成循环流动,从而达到搅拌熔池的目的。
　　随着熔池高度的增加,气相流速度梯度变大,导致两相流倾斜。增加底吹气体流量可提高气体带给熔池的搅拌能,从而提高熔池的混匀速度。本实验条件下的最佳熔池高度范围为0.22~0.26m,底吹流量为0.48~0.56m3/h。
　　底吹元件的选择和布置方式对熔池的射流行为有重要影响。弥散型透气砖在熔池内形成大量的弥散小气泡;通过狭缝型透气砖形成的气泡直径稍大,气泡数量没有弥散型透气砖多,同样也发生两相流的倾斜,但熔池液面波动较大,从混匀时间上看,两者对熔池的搅拌效果相当。
　　气体通过喷嘴型底吹元件在熔池内形成非连续大气泡,两相流竖直向上运动到熔池表面,通过对流场的观察在炉底容易形成死区,单喷嘴偏心布置(0.5R)时流体在圆周方向可获得切向流动,比中心布置形成的二维流场对熔池的搅拌效果好。双喷嘴布置时的两流股相互影响,混匀时间随两喷嘴间距的增大而减小。

著录项

作者
齐洪杰;
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作者单位

内蒙古科技大学;

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授予单位内蒙古科技大学;
学科冶金工程
授予学位硕士
导师姓名李保卫,赵增武,金永丽;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类吹炼;
关键词
中频感应炉; 物理模拟; 混匀时间; 气体射流; 二维流场; 底吹技术;

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