渣-金界面气泡夹带行为数值物理模拟

利用物理模拟和数值模拟研究气泡和熔渣不同物性参数对气泡在渣-金界面夹带量的影响。研究结果表明,影响气泡夹带量和渣-金界面面积的主要因素是气泡直径,其次是渣层密度,渣黏度和界面张力对气泡夹带影响相对较小。气泡初始直径由10 mm增大到16 mm,气泡夹带量增大了7.41倍,渣-金界面面积增量最大值增大3.67倍。渣层密度由2000 kg/m^(3)增大到5000 kg/m^(3),气泡夹带量增大了62.3%,渣-金界面面积最大值增大了13.1%。渣-金界面张力和黏度增大,气泡夹带量和渣-金界面面积均降低。渣-金界面张力从0.65 N/m增大到1.10 N/m,气泡夹带量减小了30.6%,渣-金界面面积最大值减小6.4%。渣层黏度由0.05 Pa·s增大到2.0 Pa·s时,气泡夹带量降低18.4%,渣-金界面面积最大值减小10.2%。

熔池对流对废钢熔化过程影响数值模拟研究

随着我国环保要求日益严格和废钢量的增加,转炉炼钢过程中对废钢的使用量将逐渐增加。因此,大量废钢加入转炉后废钢的熔化将是一个非常重要的问题。熔池中碳含量、熔池温度和熔池流动是影响废钢熔化的重要因素。本工作以废钢在铁水熔池中的熔化实验过程为研究原型,利用数值模拟方法对废钢熔化过程中熔池流动对废钢熔化的影响进行研究,主要考察了熔池自然对流和强制对流对废钢熔化过程的影响规律。结果表明,废钢浸入熔池后,熔池和废钢间的温差使界面附近区域产生自然对流,界面处的流动可以加速熔池和废钢间的传热,并驱动高碳铁水向熔化界面运动,加速熔化过程。废钢初始温度升高,熔池中产生的自然对流强度下降。当熔池中流动为强制对流时,废钢熔化速率大大提高。熔化进行到5 s时,初始温度为25℃时的废钢棒熔化速率为107 mm^(3)/s,而初始温度为1000℃时的废钢棒熔化速率仅为50 mm^(3)/s,不到前者的50%。在15 s时刻,自然对流作用下废钢熔化剩余量为1054 mm^(3),是驱动速度0.15 m/s下的2.3倍;在10 s时,强制对流驱动速度0.15 m/s时废钢的熔化速率约为自然对流下的1.8倍。