李宝宽等：底吹钢包内掷入合金的运动 ·89· 0.05m● ●、 1.00r 1.00 44 Predicton we曲 standard drag co●iGm 公 0.75 0.75 0.99 S0%dUc●d drag coefficken't 小0015m 1,15 0.50 d=0.015 0.4 0 0.5 1.0 0 0.15 0.31 R R 图5水模型内颗粒轨迹计算与实验结果的对比 图6喷气位置对颗粒运动轨迹的影响 水模型内不同密度比的颗粒运动轨迹。实验所用 表1合金与钢液密度比 合金密度如表1.密度较小的颗粒在水中瞬间就会浮 合金 密度比 出，而密度稍大于水的很快就沉入池底，只有密度与 Al 0.39-0.1 50%Fe-Si 0.58-0.67 水相近且低于水的颗粒运动路程较长.图6则是喷气 Fe-Mn 0.901.04 位置对掷入颗粒运动轨迹的影响.偏心喷吹延长颗粒 65%Fe-Nb 1.15 运动路程，使得颗粒可跨越容器中心轴到达更均匀的区域.图8是改变颗粒初始入水速度得 到的颗粒浸入深度的变化，结果表明适当增加入水速度可增加浸入深度，从而延长运动路程， 但过大的入水速度容易使颗粒沉底。 0.5 d-0.015m 1.0 rato of densis rs 0.99 0.4 d0015m =0 然 03 0.2 我 0. 1业 ● 0/ ●experimental 1 23 +computa山0na 起始速度/m·s 0 dnssrt0性099j 图8颗粒人水速度对浸人深度的影向 0 10 图7喷气位置对颗粒运动轨迹的影响 3总结 (1)应用适体坐标技术计算底吹钢包内三维流场，可避免圆柱坐标系必须在流场内设置 内界的缺点，使计算的钢液流和颗粒（合金）运动轨迹可顺利跨越容器中心轴. (2)通过对颗粒（合金）运动模型参数的修正，使得水模型计算结果与实验符合较好. (3)分析了颗粒（合金）密度、喷气位置及颗粒入水速度对合金运动轨迹的影响，讨论 了延长合金运动路程的一些措施， 参考文献 1李宝宽，赫冀成，陆钟武.偏心底吹熔池内三维流动的计算.金属学报，1992,28：B475 2李宝宽，底吹钢包内传输过程的数值模型研究.[学位论文].东北大学，1992 3 Mazumdar D.Metall Trans.1993.24B:649 4 Thompson J f.et al.J Comp Physics.1982,17:1 5 Thomas P D.AIAA.1980.18:652李宝 宽等 底 吹钢 包 内掷入 合金 的运 动 “ 。 “ 。 ·，一 一 沈 梦 诊城】 工 口 图 水模型内颗粒轨迹计算与实验结果的对比 图 水模 型 内不 同密 度 比的颗 粒运 动轨迹 实验所 用 合金 密 度 如 表 密度 较 小的颗粒 在 水 中瞬 间就 会 浮 出 ， 而 密度稍大于 水 的很 快就 沉入 池底 ， 只有 密度 与 水相近且低 于水 的颗粒运 动路 程较长 图 则是 喷气 位 置对 掷入颗粒运 动轨迹 的影 响 偏 心 喷 吹 延 长颗 粒 一 喷气位置对颗粒运动轨迹的 影响 表 合金与钢液密 度比 一 一 一 密 度 比 一 运 动路 程 ， 使得 颗粒 可跨越 容器 中心轴 到 达 更均 匀 的 区域 图 是 改 变颗 粒 初 始 入 水速 度 得 到 的颗粒 浸入深 度 的变化 ， 结果表 明适 当增 加入 水速 度 可增 加浸 入深 度 ， 从 而 延 长 运 动路 程 ， 但过 大 的入 水速 度 容 易使颗 粒 沉 底 ‘ 「 咖 侧送迩长一三 们 由 污 二 二 一 “ ， 的 目 起 始速 度 · 一 ’ ，。鉴鲤 里些丝 丝 口 。 图 喷气位置对颗粒运动轨迹 的 影响 图 颗粒人水速度对浸 人 深 度 的 影 响 总结 应 用适体 坐 标技 术计 算底 吹 钢 包 内三维 流场 ， 可避 免 圆柱 坐 标 系 必 须 在 流场 内设 置 内界 的缺 点 ， 使计算 的钢液 流 和 颗 粒 合金 运 动 轨迹 可顺 利 跨 越 容器 中心轴 通 过 对颗 粒 合 金 运 动模 型 参 数 的修 正 ， 使得 水模 型 计 算结 果 与 实验 符 合较 好 分析 了颗 粒 合金 密 度 、 喷 气位置 及 颗 粒 入 水速 度 对 合金运 动轨迹 的影 响 讨论 了延长 合金运 动路 程 的一些措 施 参考文献 李 宝 宽 ， 赫 冀成 ， 陆 钟 武 偏 心底 吹 熔 池 内三维 流 动 的计 算 金 属 学 报 ， ， 李宝 宽 ， 底 吹钢包 内传输过 程 的数值 模 型 研 究 巨学 位论 文〕 东北大学 ， · ， ， ， 〔 一 ， ， 。 一 ，