RH真空精煉循環流動數值研究進展

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.東北大學真空與流體工程研究所 沈陽 110819;2.遼寧石油化工大學職業技術學院 撫順 113001;3.墨爾本皇家理工大學機械工程與航空學院 澳大利亞 3083)

　　摘要：RH 真空精煉是爐外真空精煉設備中處理量最大、處理果最好、發展最快的設備之一，是當前大批量制取純凈鋼材的主要工藝手段。RH 真空精煉循環流動受RH 幾何參數、吹氬條件等因素影響，一直受到研究者和生產者的關注。

　　由于冶煉環境的限制，來至RH 真空精煉現場的實驗數據較少，準確性難以保證。采用水模型進行的RH 真空精煉物理模擬，其內部流動和均混時間的測定也受到實驗條件、檢測手段等限制，循環流量和流場結構對真空精煉效率和精煉效果的影響研究以定性分析為主。計算流體力學(CFD)作為研究單相流動、多相流與傳熱問題的重要手段，已經成為理解RH 真空精煉循環流動機制、研究RH循環流動規律、改進RH 結構、優化吹氬條件的重要方法，并在實踐中得到驗證。

　　本文介紹了RH 循環流動數值模擬的理論模型、數值求解策略、特定RH 水模型結構參數和操作參數條件下的數值模擬結果，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循環流動的影響，比較和分析了吹氬流量、吹氬管直徑、吹氬管數量、分布等吹氬條件對循環流動的影響，并與實驗結果作了對比。

　　數值模擬結果表明，通過改變RH 真空精煉上升管/下降管幾何參數、吹氬條件，可明顯影響循環流動特性，對提高RH 循環效率、縮短均混時間、改進RH 精煉工藝具有指導意義。

　　關鍵詞 RH 真空精煉 循環流動 多想流動 理論建模 數值模擬

　　基金項目：中澳國際合作項目(No. 74404015);遼寧省自然基金項目(No. 20102073);回國博士啟動基金項目(No. 18504032)