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D0I:10.13374/1.issnl00103.2009.s1.040 第31卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.31 Suppl.1 2009年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2009 钢包底吹氩方式对F精炼的影响 冯聚和)李博斌)魏国增)安志) 李学民) 贾雅楠) 1)河北理工大学河北省现代治金技术重点实验室，唐山0630092)唐山钢铁公司二钢轧厂，唐山063000 摘要采用FLUENT大型商业软件和水模拟装置对某厂501LF炉底吹氩喷嘴的布置方式进行了数值模拟和水模拟研究· 分别讨论了单孔、双孔中心对称和双孔轴对称三种底吹氩喷嘴布置方式对钢液混匀时间的影响和钢液表面的卷渣情况·结果 表明，在相同的吹氩量下，采用双孔轴对称底吹氩钢液混匀时间最短，在整个钢包内部及表面，钢液流动速度均匀而稳定，基 本消除了搅拌“死区”，可以有效防止钢液卷渣，并为夹杂物的去除提供良好的动力学条件 关键词钢包吹氩：布置方式：流场：液面水平流动；混匀时间 Effect of different bottom blowing argon methods on LF refining FENG Ju-he,LlBo-bin）,WEI Guozeng,AN Zhi2),LI Xue-min2),JⅡA Yanan） 1)Hebei Key Laborarory of Modern Metallurgy Technology,Hebei Polytechnic University.Tangshan 063009.China 2)Second Steelmaking and Rolling Factory.Tangshan Steel,Tangshan 063000.China ABSTRACT Numerical simulation and physical simulation on the arrangement of 50t LF with a bottom argon blowing nozzle were made by the commercial software FLUENT and a water simulation instrument.The effects of three different bottom argon blowing nozzle arrangement ways (haplopore,binocular central symmetry.and binocular rotational symmetry)on molten steel blending time and entrapped slag were studied.The results show that,with the same amount of argon.bottom blowing argon with binocular rota- tional symmetry gets the shortest blending time;the homogeneous and steady flow velocity in the surface and internal of the molten steel ladle is attained in the same arrangement ways,which can eliminate the stirring dead zone.avoid slag entrapment in molten steel,and provide favorable dynamic conditions for the removal of inclusions. KEY WORDS ladle argon blowing:arrangement way:flow field:horizontal flow of liquid surface:blending time 从钢水精炼的发展过程来看，LF精炼是在钢包 素的影响，通过单孔增加气量来加强搅拌已很有限， 吹氩搅拌的基础上发展起来的.在其众多的冶炼工 基于这些原因，LF炉双孔底吹氩已引起人们的关 序中，无论是钢水脱硫，夹杂物去除，还是温度调整， 注，但对双孔底吹氩布置方式与搅拌效果关系的研 都要基于钢包内钢水之间的良好混合和均匀化：钢 究还不成熟.本文针对某厂501LF精炼炉，通过数 水中组分和能量迁移的驱动力主要来自钢水的宏观 学模拟和水模拟实验对不同底吹氩喷孔分布下钢包 运动和湍流扩散，作为钢水循环流动的源动力，钢 内的流场、钢液表面流动速度及混匀时间进行研究， 包吹气搅拌方式和工艺参数在很大程度上决定了钢 提出合理的底吹氩喷孔布置方式，以促进现场生产 包内钢水循环流动的状况，进而对钢水流动中的传 顺利进行· 热、传质以及夹杂物运动等过程产生显著影响山， 随着科技的进步和工业的发展，人们对钢质量 1数学模型 的要求越来越高，尤其对钢中夹杂物的含量要求更 作为研究传递过程和传输现象的重要方法之 加严格。为促进夹杂物上浮，提高钢液纯净度，需要 一，数学模型主要通过求解湍流Navier Stokes方 对LF炉精炼的底吹氩工艺进行优化，目前国内大 程，以及在对流/湍流扩散形式下，求解温度和化学 多数LF炉都采用单孔偏心吹氩，由于受卷渣等因 组分等的守恒方程来描述吹气钢包体系内流动和混 收稿日期：2009-07-26 作者简介：冯聚和(1951一)男，教授，E-mail:he@heut.edu~cm;李博斌(1985一)，男，硕士研究生，E-mail:libobin2000@yahoo.com.cn钢包底吹氩方式对 LF 精炼的影响 冯聚和1） 李博斌1） 魏国增2） 安 志2） 李学民2） 贾雅楠1） 1） 河北理工大学河北省现代冶金技术重点实验室唐山063009 2） 唐山钢铁公司二钢轧厂唐山063000 摘 要 采用 FLUENT 大型商业软件和水模拟装置对某厂50t LF 炉底吹氩喷嘴的布置方式进行了数值模拟和水模拟研究． 分别讨论了单孔、双孔中心对称和双孔轴对称三种底吹氩喷嘴布置方式对钢液混匀时间的影响和钢液表面的卷渣情况．结果 表明在相同的吹氩量下采用双孔轴对称底吹氩钢液混匀时间最短在整个钢包内部及表面钢液流动速度均匀而稳定基 本消除了搅拌“死区”可以有效防止钢液卷渣并为夹杂物的去除提供良好的动力学条件． 关键词 钢包吹氩；布置方式；流场；液面水平流动；混匀时间 Effect of different bottom blowing argon methods on LF refining FENG Ju-he 1）LI Bo-bin 1）W EI Guo-zeng 2）A N Zhi 2）LI Xue-min 2）JIA Y a-nan 1） 1） Hebei Key Laborarory of Modern Metallurgy TechnologyHebei Polytechnic UniversityTangshan063009China 2） Second Steelmaking and Rolling FactoryTangshan SteelTangshan063000China ABSTRACT Numerical simulation and physical simulation on the arrangement of 50t LF with a bottom argon blowing nozzle were made by the commercial software FLUENT and a water simulation instrument．T he effects of three different bottom argon blowing nozzle arrangement ways （haploporebinocular central symmetryand binocular rotational symmetry） on molten steel blending time and entrapped slag were studied．T he results show thatwith the same amount of argonbottom blowing argon with binocular rotational symmetry gets the shortest blending time；the homogeneous and steady flow velocity in the surface and internal of the molten steel ladle is attained in the same arrangement wayswhich can eliminate the stirring dead zoneavoid slag entrapment in molten steeland provide favorable dynamic conditions for the removal of inclusions． KEY WORDS ladle argon blowing；arrangement way；flow field；horizontal flow of liquid surface；blending time 收稿日期：2009-07-26 作者简介：冯聚和（1951—）男教授E-mail：fjhe＠heut．edu．cn；李博斌（1985—）男硕士研究生E-mail：libobin2000＠yahoo．com．cn 从钢水精炼的发展过程来看LF 精炼是在钢包 吹氩搅拌的基础上发展起来的．在其众多的冶炼工 序中无论是钢水脱硫夹杂物去除还是温度调整 都要基于钢包内钢水之间的良好混合和均匀化．钢 水中组分和能量迁移的驱动力主要来自钢水的宏观 运动和湍流扩散．作为钢水循环流动的源动力钢 包吹气搅拌方式和工艺参数在很大程度上决定了钢 包内钢水循环流动的状况进而对钢水流动中的传 热、传质以及夹杂物运动等过程产生显著影响［1］． 随着科技的进步和工业的发展人们对钢质量 的要求越来越高尤其对钢中夹杂物的含量要求更 加严格．为促进夹杂物上浮提高钢液纯净度需要 对 LF 炉精炼的底吹氩工艺进行优化．目前国内大 多数 LF 炉都采用单孔偏心吹氩由于受卷渣等因 素的影响通过单孔增加气量来加强搅拌已很有限． 基于这些原因LF 炉双孔底吹氩已引起人们的关 注但对双孔底吹氩布置方式与搅拌效果关系的研 究还不成熟．本文针对某厂50t LF 精炼炉通过数 学模拟和水模拟实验对不同底吹氩喷孔分布下钢包 内的流场、钢液表面流动速度及混匀时间进行研究 提出合理的底吹氩喷孔布置方式以促进现场生产 顺利进行． 1 数学模型 作为研究传递过程和传输现象的重要方法之 一数学模型主要通过求解湍流 Navier-Stokes 方 程以及在对流／湍流扩散形式下求解温度和化学 组分等的守恒方程来描述吹气钢包体系内流动和混 第31卷 增刊1 2009年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31Suppl．1 Dec．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．s1．040