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《武汉科技大学》 2011年
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复吹转炉炼钢的流场数值模拟

朱丽伟  
【摘要】:氧气转炉炼钢法是目前国内外主要的炼钢方法,其炼钢过程是一个高温多相反应体系,在实验室条件下无法完整地再现实际过程。随着计算机的发展和CFD技术的不断成熟,计算机模拟和分析氧气转炉炼钢内部钢液的流动现象越来越受关注。 在CFD相关软件的平台上进行结构空间建模和计算域网格划分,选择相关的数学模型,为数值模拟提供了理论基础。 利用CFD相关软件对200t的氧气转炉炼钢过程及不同工况下的顶吹、底吹和复吹转炉进行模拟,并分析了它们的液面扰动和流场的分布情况。模拟结果表明: (1)转炉顶吹:高速的氧流与金属熔池间的摩擦使熔池的液面形成凹坑。排出气体的较大速度对凹坑壁面有一种牵引作用,使沿凹坑周界形成一个“凸肩”。枪位和熔池内的液体运动有着密切的影响。随着枪位的提高,液面的冲击深度变小,冲击面积而变大。 (2)转炉底吹:当底部向钢液中吹入气体,气体进入熔池后上浮,在上浮过程中造成钢液液面湍流扰动,存在着气、液两相之间的动量、质量的交换。被吹入的气体以射流滞止点为起点,从下向上运动,由于钢液重力的作用,被吹入的气体分别向熔池中心和炉壁方向扩散,因而形成以射流滞止点为中心的环状流,不断的搅拌钢液运动。对于200t的复吹,底吹供气强度为:0.03Nm3/t?min~0.13Nm3/t?min。 (3)转炉复吹:顶吹在转炉复吹中起到了主导作用,由于顶吹存在一些动力学条件差的“死区”,因此,通过底部元向转炉熔池内吹入适量气体,用来强化转炉熔池的搅拌,促进钢液的平衡。转炉复吹利用底吹的气流克服顶吹氧流对溶池搅拌能力不足的弱点。因而转炉复吹具有比顶吹、底吹更好的技术经济指标。 多孔喷枪、氧枪枪位对转炉煤气的产生量都有一定的影响,转炉煤气对钢厂具有很大的经济效益。
【学位授予单位】:武汉科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TF729

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