单管RH真空精炼过程的数学物理模拟

发布时间：2021-07-19 18:54

　　单管RH是一种新型真空精炼设备,具有结构简单、精炼效率高、真空冶炼喷溅少、生产成本低等优点。提高单管RH钢液循环流量、减少均混时间等对于提高真空精炼的效率有着积极的意义。本文以150t单管RH与传统RH为模型,通过物理与数学模拟两种方法对其研究,揭示了不同工艺参数下钢液循环流动的规律,为单管RH真空精炼设备的设计和优化提供技术支持。实验结果表明：循环流量随着气体流量的增加而增加,均混时间随着气体流量的增加而减小。在相同气体流量下,循环流量随着浸渍管插入深度增加而增加。椭圆形浸渍管与圆形浸渍管相比,在相同的实验条件下,椭圆形RH比传统RH循环流量大15%以上；单管RH在均混时间上与椭圆形RH、传统RH相比时间最少。单管RH钢包底部吹氩位置位于距钢包中心0.4R（R为浸渍管半径）处时,均混时间最少。数值模拟结果表明：当吹氩流量为1000NL/min时,如果底吹透气砖吹氩位置位于距钢包中心0.4R（R为浸渍管半径）时,此时单管RH内钢液循环流量最大,为120.25t/min。吹氩流量对于单管RH内钢液循环流量的影响比较明显,钢液循环流量随着吹氩流量的增加而增大。当吹氩流量超过1000NL/m... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 RH真空精炼技术
    1.2 RH真空精炼的功能
    1.3 RH吹氧技术的发展
        1.3.1 RH-O技术
        1.3.2 RH-OB技术
        1.3.3 RH-KTB技术
        1.3.4 RH-MFB技术
    1.4 RH浸渍管结构的发展
        1.4.1 常规双圆形浸渍管结构RH
        1.4.2 双椭圆浸渍管结构RH
        1.4.3 多浸渍管结构RH
    1.5 单浸渍管结构RH
        1.5.1 单浸渍管RH的产生及发展
        1.5.2 单管RH结构组成
        1.5.3 单管RH工作原理
        1.5.4 单管RH真空冶炼功能
    1.6 国内外RH真空精炼研究现状
    1.7 本文研究的意义及内容
        1.7.1 研究意义
        1.7.2 研究内容
第2章 单管RH真空精炼的物理模拟
    2.1 相似准则数及实验参数的确定
        2.1.1 模型与原型的几何相似
        2.1.2 模型与原型的动力相似
    2.2 实验原理
        2.2.1 均混时间的测定
        2.2.2 循环流量的测量
    2.3 实验方案
    2.4 实验数据分析及结果讨论
        2.4.1 气体流量对循环流量和均混时间的影响
        2.4.2 浸渍管插入深度对循环流量和均混时间的影响
        2.4.3 不同浸渍管形状对循环流量和均混时间的影响
        2.4.4 单管RH不同吹氩位置对钢液均混时间的影响
    2.5 本章小结
第3章 单管RH真空精炼的数学模型及求解
    3.1 基本假设
    3.2 控制方程
        3.2.1 连续性方程
        3.2.2 动量守恒方程
        3.2.3 湍流k-ε方程
        3.2.4 传输方程
    3.3 边界条件
        3.3.1 自由表面
        3.3.2 入口边界条件
        3.3.3 出口边界条件
        3.3.4 壁面边界条件
    3.4 几何模型及网格划分
        3.4.1 几何模型的构建
        3.4.2 网格的划分
    3.5 数值求解过程及求解方法
        3.5.1 求解过程
        3.5.2 求解方法
第4章 单管RH钢液流动行为的数值模拟
    4.1 模型实验验证及流动行为基本分析
        4.1.1 模型实验验证
        4.1.2 单管RH流线及主截面湍动能
        4.1.3 单管RH不同截面流场分析
    4.2 底吹位置对钢液流场及循环流量的影响
        4.2.1 钢液流场形态
        4.2.2 钢液循环流量
    4.3 吹氩流量对钢液流场形态、循环流量及均混时间的影响
        4.3.1 钢液流场形态
        4.3.2 钢液循环流量和均混时间
        4.3.3 真空室液面
    4.4 浸渍管插入深度对钢液流动形态、循环流量的影响
        4.4.1 钢液流动形态
        4.4.2 钢液循环流量
    4.5 钢包底吹透气砖数目对钢液流动的影响
        4.5.1 钢液流动形态
        4.5.2 钢液循环流量和均混时间
        4.5.3 真空室液面
    4.6 双透气砖排布的角度θ对钢液流动形态、循环流量的影响
        4.6.1 钢液流动形态
        4.6.2 钢液循环流量
    4.7 本章小结
第5章 单管RH与传统RH对比
    5.1 传统RH物理模型及网格划分
    5.2 钢液流场形态
    5.3 钢包底部冲击
    5.4 钢液循环流量均混时间对比
    5.5 氩气气泡行程
    5.6 真空室熔池表面湍动能
    5.7 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表论文及专利



本文编号：3291241