66 工程科学学报.第42卷，增刊1 钢液熔化废钢的间接加热方式，而非电弧直接熔 convective heat transfer in melt of a multiple-electrode arc furnace. 化废钢，无需长电弧，此时只需大电流（短弧）快速 Me1as,2019,9(11):1174 提升钢液温度，同时短弧操作时更大的电弧力对 [7刀 Odenthal H J,Kemminger A,Krause F,et al.Review on modeling and simulation of the electric arc fumace (EAF).Steel Res Int, 熔池进行搅拌，有利于钢液流动及热量传递，从而 2018,89(1):1700098 快速提高熔池温度，加快废钢的熔化速度，在炼钢 [81 Fathi A,Saboohi Y,Skrjanc I,et al.Low computational- 过程中具有显著的优势 complexity model of EAF arc-heat distribution.ISL/Int,2015, 3结论 55(7):1353 [9] Guo Z Y,Zhao W H.Arc and Thermal Plasma.Beijing:Science 本文采用基于磁矢量势的磁流体动力学方法 Press,1986 对全废钢连续加料电弧炉内长电弧等离子体进行 (过增元，赵文华.电弧和热等离子体.北京：科学出版社，1986) 数值模拟，研究了电流大小、电弧弧长对电弧特性 [10]Song C.Numerical Simulation and Experimental Verification of 的影响，得到以下主要结论： DC Arc Plasma Sprayed Alumina[Dissertation].Changsha:Central South University,2014 (1)全废钢连续加料电弧炉内长电弧等离子 (宋深.直流电弧等离子体喷涂A山，O,的数值模拟与实验验证[学 体呈“长钟型”分布，电弧柱较细长，电弧尾部呈钟 位论文].长沙：中南大学，2014) 摆型.在石墨电极阴极附近温度和速度梯度大，并 [11]Pan J J,Hu SS,Yang L J,et al.Numerical analysis of the heat 存在最大值，随后沿着轴线方向衰减 transfer and material flow during keyhole plasma arc welding (2)随着电流的增大，电弧有效作用范围增 using a fully coupled tungsten-plasma-anode model.Acta Mater, 大，电弧中心轴线速度增大，阳极表面电弧压力和 2016,118:221 气体剪切力增大.增大电流有利于加大与熔池的 [12]Pan J J,Hu SS,Yang L J,et al.Simulation and analysis of heat 热量传递 transfer and fluid flow characteristics of variable polarity GTAW (3)随着弧长的增加，电弧有效作用范围减 process based on a tungsten-arc-specimen coupled model.IntJ Heat Mass Transfer,2016,96:346 小，阳极表面的电弧压力和气体剪切力减小.短弧 [13]Zhou Q H.Numerical Simulation of DC Arc Plasma 操作对熔池冲击剧烈，而长弧操作熔池较为平稳 Torch[Dissertation].Shanghai:Fudan University,2009 (周前红.直流电弧等离子体炬的数值模拟学位论文]上海：复 参考文献 旦大学，2009) [1]Teng LD,Meador M,Ljungqvist P.Application of new generation [14]Hsu K C,Etemadi K,Pfender E.Study of the free-burning high- electromagnetic stirring in electric arc fumace.Steel Res Int,2017, intensity argon arc.JApp/Phys,1983,54(3):1293 88(4):1600202 [15]Lowke JJ,Kovitya P,Schmidt H P.Theory of free-bumning arc [2]Hay T,Echterhof T,Visuri VV.Development of an electric ard columns including the influence of the cathode.J Phys D Appl fumace simulator based on a comprehensive dynamic process Phs,2000,25(11):1600 model.Processes,2019,7(11):852 [16]Fan D,Chen J H,Ushio M.Numerical analysis of the heat and [3]He X W.Current status and development trend of EAF mass transfer process in TIG arc.Chin J Mech Eng,1998.34(2): steelmaking process at home and abroad.Eng Technol,2016(67): 39 268 (樊丁，陈剑虹，牛尾诚夫.TG电弧传热传质过程的数值分析， (何孝文.炼钢短流程工艺国内外现状及发展趋势.工程技术， 机械工程学报，1998,34(2)：39) 2016(67):268) [17]Lu F G,Yao S,Qian W F.Numerical analysis on tungsten inert [4]Zhu R,Wei G S,Dong K.Development of green and intelligent gas welding arc.J Shanghai Jiaotong Univ,2003,37(12):1862 technologies in electric arc furnace steelmaking processes// (芦凤桂，姚舜，钱伟方.钨极氩弧焊焊接电弧数值分析.上海交 Proceedings of the 11th China Iron and Steel Annual Conference. 通大学学报，2003,37(12)：1862) Beijing,2017:1 [18]Lu F G.3D Numerical Simulation onDynamic Interaction betveen (朱荣，魏光升，董凯.电弧炉炼钢绿色及智能化技术进展第十 TIG Welding Arc and Weld PoolDissertation].Shanghai: 一届中国钢铁年会论文集.北京，2017：1) Shanghai Jiaotong University,2004 [5]Zhu R.Wei G S,Tang T P.Technologies of purification pro- (芦凤桂.TIG焊接电弧与熔池动态交互作用三维数值模拟[学 duction in electric arc fumnace steelmaking processes.Steelmaking. 位论文]上海：上海交通大学，2004) 2018.34(1):10 [19]Li L M,Li B K,Liu L C,et al.Numerical modeling of fluid flow, (朱荣，魏光升，唐天平电弧炉炼钢流程洁净化冶炼技术.炼钢 heat transfer and arc -melt interaction in tungsten inert gas 2018,34(1):10) welding.High Temp Mater Processes,2017,36(4):427 [6]Kukharev A,Bilousov V,Bilousov E,et al.The peculiarities of [20]Wang XX,Huang J K,Huang Y,et al.Investigation of heat钢液熔化废钢的间接加热方式，而非电弧直接熔 化废钢，无需长电弧，此时只需大电流（短弧）快速 提升钢液温度，同时短弧操作时更大的电弧力对 熔池进行搅拌，有利于钢液流动及热量传递，从而 快速提高熔池温度，加快废钢的熔化速度，在炼钢 过程中具有显著的优势. 3    结论 本文采用基于磁矢量势的磁流体动力学方法 对全废钢连续加料电弧炉内长电弧等离子体进行 数值模拟，研究了电流大小、电弧弧长对电弧特性 的影响，得到以下主要结论： （1）全废钢连续加料电弧炉内长电弧等离子 体呈“长钟型”分布，电弧柱较细长，电弧尾部呈钟 摆型. 在石墨电极阴极附近温度和速度梯度大，并 存在最大值，随后沿着轴线方向衰减. （ 2）随着电流的增大，电弧有效作用范围增 大，电弧中心轴线速度增大，阳极表面电弧压力和 气体剪切力增大. 增大电流有利于加大与熔池的 热量传递. （ 3）随着弧长的增加，电弧有效作用范围减 小，阳极表面的电弧压力和气体剪切力减小. 短弧 操作对熔池冲击剧烈，而长弧操作熔池较为平稳. 参    考    文    献 Teng L D, Meador M, Ljungqvist P. Application of new generation electromagnetic stirring in electric arc furnace. 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