摘要：转炉炼钢过程中底吹元件堵塞对熔池动力学条件及冶炼效率具有显著影响。针对配备6支底吹元件的100 t顶底复吹转炉，采用水力学试验和数值模拟的方法研究了不同元件堵塞对熔池搅拌与混匀行为的影响。结果表明，水力学试验与数值模拟混匀时间吻合良好，平均误差为11.3%。底吹流量对混匀时间的影响存在临界值，分布在0.48～0.60 m3/h范围内。底吹流量过大会导致熔池剧烈晃动，当底吹流量由0.48 m3/h增加到0.72 m3/h以及0.84 m3/h时，瞬时液面波动最大值由34.1 mm增加到54.6 mm以及92.1 mm，底吹气体能量碰撞耗散加剧，熔池混匀效率降低。为了量化表征熔池示踪剂扩散分布，反映熔池的混匀效率，提出了示踪剂混匀指数Itracer的概念。通过分析熔池湍动能、湍动能耗散率、速度矢量图以及三维流线图，部分元件堵塞加强了熔池钢液在水平方向的流动循环趋势，打破了相对独立的搅拌子区之间的屏障，增强了熔池的整体混匀效果。此外，底吹元件堵塞会改变熔池炉底和炉衬的侵蚀分布，炉底侵蚀严重区域集中在畅通元件与炉衬之间。对于对称布置，炉衬侵蚀严重区域集中在畅通元件临近的区域；对于非对称布置，炉衬侵蚀严重的区域集中在堵塞元件临近的区域。本研究对于实际转炉底吹工艺的控制和炉衬耐材的维护提供了理论参考价值。
文章目录
1 模型描述
1.1 物理模型
1.2 数学模型
1.2.1 控制方程与湍流模型
1.2.2 几何模型与求解过程
2 结果与讨论
2.1 模型验证
2.2 底吹元件堵塞对混匀时间的影响
2.3 示踪剂扩散分布
2.4 熔池流场分析
2.5炉衬侵蚀分析
3 结论
