工程科学学报，第38卷，增刊1：14-19,2016年6月 Chinese Journal of Engineering,Vol.38,Suppl.1:14-19,June 2016 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2016.s1.003:http://journals.ustb.edu.cn 210tRH精炼过程的混匀特性 刘 洋12》，崔衡2)四，李东侠) 1)北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心，北京1000832)北京科技大学治金工程研究院，北京100083 ☒通信作者，Email:cuiheng@ustb.cdu.cn 摘要以某钢厂210RH真空精炼装置为原型，根据相似原理建立1：4水模型，研究了吹气量、浸入深度、真空度以及气孔堵 塞对混匀时间的影响.结果表明，H混匀时间随着吹气量的增加而呈现减小的趋势：随着浸入深度的增加先减小后增大，并 存在最佳浸入深度480m;随真空室压力的减小而减小：随着吹气孔堵塞个数的增加先减小后增加.利用粒子成像测速技术 (particle image velocimetry,PIV)测量了RH精炼过程钢包内二维流场，与数值模拟结果对比，发现钢包内的流体运动主要是 从下降管到上升管的循环流动以及下降管周围的回流运动，不活跃区主要集中在渣一钢界面以下浸渍管浸入深度范围内. 关键词RH精炼：混匀时间：物理模拟：粒子成像测速：流场 分类号TF769.4 Mixing characteristics of 210tRH refining process LIU Yang2),CUl Heng,LI Dong-xia 1)Collaborative Innovation Center of Steel Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Metallurgical Engineering Institute,University of Science and Technology,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:cuiheng@ustb.edu.cn ABSTRACT To understand the characteristic of mixing in 210t RH vacuum refining process,a 1:4 water model was established to investigate the effects of gas flow rate,snorkel immersion depth (SID),vacuum chamber pressure and number of blockage blowing air holeon the RH mixing time.The results show that the RH mixing time presents a decreasing trend with the increase of gas blowing andthe decrease of the vacuum chamber pressure.Furthermore,the mixing time first decreases then increases with the increaseof the snorkel immersion depth(SID)and the number of blockage blowing air hole,and the optimum SID is 480mm.Using particle imageve- locimetryto measure the two-dimensional flow field of RH ladle in refining process,andthen compared to the results of numerical simu- lation,the resultsshowthat the fluid movement in the ladle is mainly the circulation flow from down-leg to up-leg andthe back-flow a- round the down-eg.In addition,the inactive region is mainly located in the range of SID under the steel-slag interface. KEY WORDS RH process:mixing time;physical simulation:particle image velocimetry:flow field 目前，RH已经成为世界范围内应用最广泛的炉象，这个现象说明RH钢包内并非处于完全混匀的状 外精炼设备。混匀时间是衡量其精炼效率的一个重要态.测定H混匀时间可得到钢包内钢液混合的 指标-刀，混匀时间的长短反映了H精炼装置内钢液 宏观结果，但不能说明钢液流动的实际情况，例如钢包 的搅拌和混匀效果.了解和掌握H混匀时间与工艺内有无死区、死区在什么位置等.钢液的流动行为对 参数之间的关系，对整个工艺的设计和优化相当重要.H的精炼效果起着决定性的作用，因此还需要进一 在H钢包不同位置取样时化学成分有偏差，致 步研究H钢包流场速度分布.国内外学者运用示踪 使生产成分范围较窄钢种时容易出现成分出格的现 粒子流场显示、示踪剂摄像@、数值模拟51-四等方 收稿日期：201601-18 基金项目：北京高校“青年英才计划”资助项目(YETO411):中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(FRF-TP-14-102A2)工程科学学报，第 38 卷，增刊 1: 14--19，2016 年 6 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 38，Suppl． 1: 14--19，June 2016 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2016． s1． 003; http: / /journals． ustb． edu． cn 210tＲH 精炼过程的混匀特性 刘 洋1，2) ，崔 衡1，2) ，李东侠2) 1) 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心，北京 100083 2) 北京科技大学冶金工程研究院，北京 100083  通信作者，E-mail: cuiheng@ ustb． edu． cn 摘 要 以某钢厂 210tＲH 真空精炼装置为原型，根据相似原理建立 1∶ 4水模型，研究了吹气量、浸入深度、真空度以及气孔堵 塞对混匀时间的影响． 结果表明，ＲH 混匀时间随着吹气量的增加而呈现减小的趋势; 随着浸入深度的增加先减小后增大，并 存在最佳浸入深度 480 mm; 随真空室压力的减小而减小; 随着吹气孔堵塞个数的增加先减小后增加． 利用粒子成像测速技术 ( particle image velocimetry，PIV) 测量了 ＲH 精炼过程钢包内二维流场，与数值模拟结果对比，发现钢包内的流体运动主要是 从下降管到上升管的循环流动以及下降管周围的回流运动，不活跃区主要集中在渣--钢界面以下浸渍管浸入深度范围内． 关键词 ＲH 精炼; 混匀时间; 物理模拟; 粒子成像测速; 流场 分类号 TF769. 4 Mixing characteristics of 210tＲH refining process LIU Yang1，2) ，CUI Heng1，2)  ，LI Dong-xia2) 1) Collaborative Innovation Center of Steel Technology，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Metallurgical Engineering Institute，University of Science and Technology，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: cuiheng@ ustb． edu． cn ABSTＲACT To understand the characteristic of mixing in 210t ＲH vacuum refining process，a 1∶ 4 water model was established to investigate the effects of gas flow rate，snorkel immersion depth ( SID) ，vacuum chamber pressure and number of blockage blowing air holeon the ＲH mixing time． The results show that the ＲH mixing time presents a decreasing trend with the increase of gas blowing andthe decrease of the vacuum chamber pressure． Furthermore，the mixing time first decreases then increases with the increaseof the snorkel immersion depth ( SID) and the number of blockage blowing air hole，and the optimum SID is 480mm． Using particle imageve￾locimetryto measure the two-dimensional flow field of ＲH ladle in refining process，andthen compared to the results of numerical simu￾lation，the resultsshowthat the fluid movement in the ladle is mainly the circulation flow from down-leg to up-leg andthe back-flow a￾round the down-leg． In addition，the inactive region is mainly located in the range of SID under the steel-slag interface． KEY WOＲDS ＲH process; mixing time; physical simulation; particle image velocimetry; flow field 收稿日期: 2016--01--18 基金项目: 北京高校“青年英才计划”资助项目( YETP0411) ; 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目( FＲF--TP--14--102A2) 目前，ＲH 已经成为世界范围内应用最广泛的炉 外精炼设备． 混匀时间是衡量其精炼效率的一个重要 指标［1--7］，混匀时间的长短反映了 ＲH 精炼装置内钢液 的搅拌和混匀效果． 了解和掌握 ＲH 混匀时间与工艺 参数之间的关系，对整个工艺的设计和优化相当重要． 在 ＲH 钢包不同位置取样时化学成分有偏差，致 使生产成分范围较窄钢种时容易出现成分出格的现 象，这个现象说明 ＲH 钢包内并非处于完全混匀的状 态［8--9］． 测定 ＲH 混匀时间可得到钢包内钢液混合的 宏观结果，但不能说明钢液流动的实际情况，例如钢包 内有无死区、死区在什么位置等． 钢液的流动行为对 ＲH 的精炼效果起着决定性的作用，因此还需要进一 步研究 ＲH 钢包流场速度分布． 国内外学者运用示踪 粒子流场显示［9］、示踪剂摄像［10］、数值模拟［5，11--12］等方