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RH真空精炼环流管参数对循环流动影响的模拟研究

张宇  
【摘要】:RH真空精炼装置的环流管参数直接影响了RH精炼过程钢液的流动和冶炼的效率,因此对环流管参数的研究和分析具有很高的学术价值和实际意义。同时,采用CFD软件进行计算机模拟,与传统的数学模拟,物理模拟和水模型实验,具有其自身的优势:省力,省时,省钱。 本文主要利用CFD软件FLUENT对RH水模型进行流场模拟,研究和分析环流管参数(直径、插入深度,插入位置和间距等)对装置内水的流动状态和环流量的影响。 利用FLUENT前处理软件GAMBIT对RH精炼装置(真空室、钢包和上升管)进行三维建模,并且进行网格划分。在此基础上,利用数学和物理模拟的相关知识,确定计算的数学模型和边界条件,用FLNENT对流场形态进行模拟,然后用得到的模拟结果与实验水模型相对照,并加以讨论。 模拟结果表明,对特定真空室,存在一个最优化环流管直径,在此环流管直径下,流体流速明显增加,循环流量增大,这有利于RH装置内的混合、脱碳和脱气;环流管偏心插入钢包时,在真空室底部、真空室及钢包钢液表面的下降管处发现较大的漩涡,但对循环流量影响较小;减小环流管间距,真空室左侧壁面的回流增强,循环流量减小;减小环流管插入深度,循环流量增大。在RH设备设计中,在不发生钢渣卷混的前提下,尽量减小环流管插入深度或增大环流管间距可提高钢液循环流量。 上述模拟结果,可以定性确定环流管参数对钢液流动形态和环流量的影响,对实际生产操作中进一步提高冶炼效率具有一定参考价值。但同时我们还应看到,本研究仅单独考虑环流管参数对循环流动的影响,并不能完全反映整个装置的循环流动行为;再有,由于时间和条件的限制,本文只做了两根环流管的模拟,后续的研究工作可以关注多根环流管的模拟。


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