RH真空精炼吹氩参数对循环流动影响的数值分析(2)

2010-01-10 王晓冬东北大学真空与流体工程研究中心

3、模拟结果及讨论

3.1、充气量对循环流量的影响

　　图2 给出了充气量与循环流量之间关系的模拟结果与实验数据,两者具有较好的一致性。从图中可知,循环流量随充气量的增加而增加。当驱动气体充入量较小时,循环流量随氩气喷吹量的加大而显著增加;氩气充入量较大时,充气量增加,循环流量增加幅度趋缓;当氩气充入量达到一定值时,循环流量趋于饱和。真空技术网另文指出,当充氩流量过大时,钢水的循环流量或有下降的趋势。

充气量对循环流量的影响不同充气压强下充气量与循环流量的关系

图2 　充气量对循环流量的影响　　图3 　不同充气压强下充气量与循环流量的关系

3.2、充气压力对循环流量的影响

　　不同充气压强下,充气量与循环流量的关系如图3 所示。由图中可知,充气压强增加,RH 真空装置的循环流量随之增加。这是由于充入的氩气是循环流动的动力源,充气压强越高,驱动气体的动量越大,驱动效率提高。

3.3、充气量对上升管内气相/ 液相速度分布的影响

　　气流量为4.71L ·min ^{- 1} 、9.42L ·min ^{- 1} 、14.13L ·min^{- 1}时,上升管内气相速度等高线如图4 (a) 、图4(b) 、图4(c) 所示。从图中可见,随充气量增加,气相速度分布范围逐渐向上升管中间扩展。充气量为4.71L·min^{- 1}时,上升管中间部分气相的流动近乎为零,真空技术网另文中的实验结果证实了这一点;当充气量增大到14.13L·min ^{- 1}时,气相流动已经出现在整个上升管中,这有利于RH真空精炼工艺过程的高效进行。

图4 　不同充气量下上升管处气相速度等高线

　　气流量为4.71L·min ^{- 1} 、9.42L·min ^{- 1} 、141.3L·min ^{- 1}时,上升管内液相速度沿轴向分布的点阵图如图5 (a) 、图5 (b) 、图5 (c) 所示。从图中可知,增加充气量,液相速度相应增加。充气量为4.71L·min^{- 1}时,最大出口速度为0.65m·s ^{- 1} ; 充气量增加到14.13L·min^{- 1}时,出口速度最高可达1.2m·s ^{- 1} 。可见,增加充气量可以提高RH 真空精炼效率。