顶吹浸没熔炼流体流场行为模拟研究

发布时间：2020-04-19 03:28

【摘要】：顶吹浸没熔炼技术是熔池熔炼技术中的一种,其冶炼的特点是从炉体顶部插入喷枪,让喷枪的底部浸没在熔渣层内,冶炼过程中所需的空气或富氧空气从喷枪中快速的喷吹进入。喷吹进入熔池的气体形成气泡,在气泡运动的过程中影响熔体的流动,熔体的流动也会影响气泡的运动,两者相互影响,使熔池内的熔体处于剧烈的搅动状态,强化热量传递、质量传递和化学反应速率。本课题以云南某厂的顶吹浸没熔炼炉为原型,建立几何相似比为1：10的模型探索研究喷枪中的旋流器对喷吹过程中对流体流动行为的影响,采用数值模拟和水模拟结合的方法,通过改变旋流器的叶片数、旋流器角度、旋流器长度、旋流器在喷枪中的位置和喷枪插入深度,研究不同参数变量对喷吹过程中炉内气泡的行为、搅拌混匀时间和流体流动行为的影响。在物理试验模型的基础上,应用计算流体力学软件FLUENT建立数学模型进行数值模拟。模拟不同参数的旋流器对喷吹过程中旋流作用产生的影响,和水模拟试验进行对比验证。试验研究的结果表明,内置有旋流器的喷枪在喷吹过程中对气泡的生成和流体的流动行为有显著的影响。和空枪喷吹时相比,旋流喷吹时的流体流动行为有明显不同,同时死区存在的区域也会减少。喷枪的插入深度对熔池内小气泡量的多少起决定性的作用,喷枪插入越深,熔池内小气泡的量就越多、搅拌混匀时间缩短、气柱的长度变长,但喷枪插入过深以后,熔池会产生剧烈的震动,喷溅也会很强烈,所以选择合适的喷枪插入深度是很重要的。通过试验研究,得到最佳搅拌效果时的旋流器片数、角度、长度、在喷枪中的位置和喷枪插入深度,对比实际冶炼中采集的数据,试验研究的结论得到很好的验证,达到了模拟试验预期的目的。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF801

【参考文献】