使用圆孔透气塞的钢包内流场及其渣眼行为研究

由于圆孔取代矩形狭缝后,可以有效地缓解透气塞狭缝孔周应力集中和延长其使用寿命,因而研究其精炼过程显得十分必要。文中采用离散相模型与VOF模型对钢包吹氩过程进行了研究,对比分析了不同流量下使用圆孔狭缝式透气塞的钢包内的流场和渣眼面积,并采用水模试验方法验证了数值模拟。结果表明:底吹气体流量对钢包的流场特征影响不大,当流量高于3.76 L/min时,流量的增大对钢液的流速影响不大,当底吹流量低于3.76 L/min时,流量增大,钢液流速增大;而且水模试验中的渣眼面积与数值模拟得到的渣眼面积吻合较好。

圆孔透气塞服役过程的塑性损毁研究

狭缝式透气塞在钢包精炼中得到广泛的运用,其使用寿命决定了整个冶炼周期的停机时间和冶炼效率。为了延长透气塞的使用寿命,其服役过程中的热机械行为的研究变得尤为重要。在合理的简化透气塞服役过程的边界条件后,分别采用线弹性模型和弹塑性模型得到透气塞服役过程中的瞬态热机械应力分布。通过对比两种模型下的热应力发现,在长期循环服役的过程中,透气塞容易产生周期性疲劳;此外在吹氩期间透气塞内部r = 0.04 m,y = 0.32 m附近容易发生是拉应力损毁;而且,在圆孔透气塞的实际使用过程中的损毁现象与弹塑性模型下损毁预测较为吻合。