旋流钢包内磁场流动传热特征的耦合模拟研究

发布时间：2025-04-15 01:27

　　LF钢包炉外精炼工艺以其高效的精炼功能满足用户对高质量产品的要求,已经成为了钢铁冶炼过程的关键环节。其中钢包搅拌是加快冶炼反应速率、提高温度均匀性、实现成分微调的重要手段,对于生产高纯度钢材起着至关重要的作用。本文以150吨LF钢包为研究对象,利用大型商业软件ANSYS为模拟平台,建立了磁场和底吹氩搅拌下钢包流场的三维有限元模型。研究电磁搅拌下钢包内部磁场的基本特征,以及电磁场下LF钢包底吹氩搅拌过程中钢液两相流流动行为及温度场和浓度场分布。主要考察了搅拌器位置、电流频率和电流强度对钢液内磁场、气液流动、温度变化和合金浓度场的影响。钢包电磁场研究结果表明电磁搅拌时,水平电磁力呈顺时针方向旋转,纵向电磁力竖直向上,电磁力合力能够带动钢液形成向上的旋转运动。利用欧拉—拉格朗日两相流模型,将钢包电磁搅拌器在钢液中产生的电磁力耦合到气液两相流模型中,模拟结果表明在加入电磁场后,钢液产生旋转流动,并夹带氩气泡做离心旋转上浮运动,氩气柱偏移,气液两相区增大,使钢包内钢液流动速度加快、分布更均匀,温度匀混性好,气体在流场中的停留时间加长,氩气柱对渣层表面的冲击减小。其中中心电磁搅拌效果优于偏心电磁搅拌...

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１钢包底吹氩搅拌示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｂｏｔｔｏｍ?ｂｌｏｗｉｎｇ?ｌａｄｌｅ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??

图１．１钢包底吹氩搅拌示意图??１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｂｏｔｔｏｍ?ｂｌｏｗｉｎｇ?ｌａｄｌｅ?ｔｅｃｈｎｏｌ具有均匀钢水温度和成分、去除非金，国内外己经进行充分的研究。Ｓｚｅｋｅ在１９７５年至１９７９年，连续发表文有考虑气泡浮力的作用，因此，所得泽强［１９］等通过研....

图１．２?ＡＢＢ公司钢包电磁搅拌示意图??．．

组放在壳外也可使移动磁场透入熔融的金属中，可以驱动熔融金属流动［２８］。??钢包电磁搅拌技术（ＬＦ－ＥＭＳ）是由瑞典ＡＳＥＡ公司（现在的ＡＢＢ）发明的［２９］，此方法??在提高产品质量和改善钢厂工艺顺利进行等方面取得了很大的成功１１４］。如图１．２为ＡＢＢ??公司钢包电磁搅拌示意....

图１．３耦合计算方案??Ｆｉｇ．?１．３?ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?ｃｏｕｐｌｅｄ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ??１．５课题研究意乂和内容??

??对于搅拌器电磁搅拌问题，先计算电磁场，然后将电磁场计算的结果作为载荷加载??到流场中，分析钢液内流场以及温度场的变化。计算方案如图１．３所示。??－１１?－??

图３．１模型结构图??

本文所模拟的搅拌器采用环形结构，搅拌器线圈绕线采用克兰姆绕组方式，其为三??相六极式电磁搅拌器，搅拌器的结构尺寸如表３．２所示。钢包与搅拌器的模型结构图如??图３．１所示。??表３．２搅拌器的结构尺寸??Ｔａｂｌｅ?３．２?Ｂａｓｉｃ?ｇｅｏｍｅｔｒｙ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ....

本文编号：4039858