RH真空精煉循環(huán)流動(dòng)數(shù)值研究進(jìn)展

王曉冬¹ 韓 杰^1,2 閆 熠¹ 張 宇¹ 王維娜¹ 巴德純¹ 屠基元³

(1.東北大學(xué)真空與流體工程研究所 沈陽(yáng) 110819;2.遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 撫順 113001;3.墨爾本皇家理工大學(xué)機(jī)械工程與航空學(xué)院 澳大利亞 3083)

　　摘要：RH 真空精煉是爐外真空精煉設(shè)備中處理量最大、處理果最好、發(fā)展最快的設(shè)備之一，是當(dāng)前大批量制取純凈鋼材的主要工藝手段。RH 真空精煉循環(huán)流動(dòng)受RH 幾何參數(shù)、吹氬條件等因素影響，一直受到研究者和生產(chǎn)者的關(guān)注。

　　由于冶煉環(huán)境的限制，來(lái)至RH 真空精煉現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較少，準(zhǔn)確性難以保證。采用水模型進(jìn)行的RH 真空精煉物理模擬，其內(nèi)部流動(dòng)和均混時(shí)間的測(cè)定也受到實(shí)驗(yàn)條件、檢測(cè)手段等限制，循環(huán)流量和流場(chǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)真空精煉效率和精煉效果的影響研究以定性分析為主。計(jì)算流體力學(xué)(CFD)作為研究單相流動(dòng)、多相流與傳熱問(wèn)題的重要手段，已經(jīng)成為理解RH 真空精煉循環(huán)流動(dòng)機(jī)制、研究RH循環(huán)流動(dòng)規(guī)律、改進(jìn)RH 結(jié)構(gòu)、優(yōu)化吹氬條件的重要方法，并在實(shí)踐中得到驗(yàn)證。

　　本文介紹了RH 循環(huán)流動(dòng)數(shù)值模擬的理論模型、數(shù)值求解策略、特定RH 水模型結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)條件下的數(shù)值模擬結(jié)果，分析比較了不同上升管/下降管直徑、上升管、下降管間距、浸入鋼水深度、上升管/下降管與軸線的偏心距等對(duì)循環(huán)流動(dòng)的影響，比較和分析了吹氬流量、吹氬管直徑、吹氬管數(shù)量、分布等吹氬條件對(duì)循環(huán)流動(dòng)的影響，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了對(duì)比。

　　數(shù)值模擬結(jié)果表明，通過(guò)改變RH 真空精煉上升管/下降管幾何參數(shù)、吹氬條件，可明顯影響循環(huán)流動(dòng)特性，對(duì)提高RH 循環(huán)效率、縮短均混時(shí)間、改進(jìn)RH 精煉工藝具有指導(dǎo)意義。

　　關(guān)鍵詞 RH 真空精煉 循環(huán)流動(dòng) 多想流動(dòng) 理論建模 數(shù)值模擬

　　基金項(xiàng)目：中澳國(guó)際合作項(xiàng)目(No. 74404015);遼寧省自然基金項(xiàng)目(No. 20102073);回國(guó)博士啟動(dòng)基金項(xiàng)目(No. 18504032)