钢包底吹氩精炼过程中夹杂物及脱硫行为的数值模拟

摘要

基于欧拉-欧拉方法,建立了描述底吹钢包中气液两相流行为的数学模型,并分别耦合PBM和SRM 模型描述了夹杂物去除和渣-金反应脱硫行为.对于气液两相流,通过在模型引入气泡湍流扩散力和气泡诱导湍流机制来预测钢包中气含率、液体流场和湍动能;对于夹杂物行为,引入湍流随机模型来计算夹杂物-夹杂物、夹杂物-气泡湍流随机碰撞速率及夹杂物随机上浮速率;同时建立了气泡尾涡扑夹杂物模型,并考虑了Stokes 碰撞效率及渣圈对夹杂物去除行为的影响;对于渣-金反应脱硫行为,建立了[Al]、[Si]、[Mn]、[Fe]和[S]等多个元素的同时反应模型,并考察了不同模型选取对钢包中硫容量、界面氧势和硫分配比的影响,同时考率了气液两相流对组分传输的影响,和渣眼中氧气吸收和氧化反应对脱硫效率的影响,并通过与实测数据对比,确立了合理的热力学和动力学模型参数.