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涌动式扒渣防止铁水飞溅的参数优化研究

涌动式扒渣防止铁水飞溅的参数优化研究

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作者：杜鸿贤辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

涌动式扒渣技术是传统渣板扒渣技术的改进,具有扒渣效率高,扒渣铁损低和扒净率高的优势。但随着铁水涌动也产生了铁水飞溅的现象,进而引发安全问题。因此在涌动式扒渣过程中削弱铁水飞溅、保证操作安全十分必要。论文采用水模型实验和... 详细信息

涌动式扒渣技术是传统渣板扒渣技术的改进,具有扒渣效率高,扒渣铁损低和扒净率高的优势。但随着铁水涌动也产生了铁水飞溅的现象,进而引发安全问题。因此在涌动式扒渣过程中削弱铁水飞溅、保证操作安全十分必要。论文采用水模型实验和数值模拟的方法探究了涌动式赶渣过程中铁水飞溅的原因;研究了喷枪参数、喷吹量和渣层厚度对铁水飞溅、渣眼的形状、液面波动以及卷渣的影响规律。鉴于涌动式赶渣过程中复杂、瞬态的流场结构,采用流体体积法(vof)捕捉铁水、渣、空气相及相间界面的结构,采用拉格朗日框架下的离散颗粒模型(dpm)追踪氮气气泡行为,采用大涡模拟(les)描述铁水和渣的湍流流动。vof-les-dpm组合应用描述涌动式赶渣过程,能精确捕捉气液渣三相界面的拓扑变化、铁水飞溅液滴和卷入铁水废渣液滴。得到以下结论:(1)喷枪位置的优化:当喷枪距后壁1.5 m、喷枪插入深度为0.4 m、喷吹量为115m/h时,铁水飞溅次数最少,铁水飞溅平均高度最低,安全性最强;同时渣眼面积最大,并且渣眼的形状最适合扒渣,兑铁口侧的铁水与渣的液面波动小,造成的铁损最少,同时卷渣次数最少。(2)喷吹量的优化:在喷枪距后壁1.5 m、喷枪插入深度为0.4 m和喷吹量为65 m/h时,飞溅次数最少,飞溅平均高度最低,兑铁口侧铁水与渣的液面波动最低,卷渣次数最少,但渣眼面积也最小,形状也呈现V型,不利于扒渣。当喷吹量增大到160 m/h时,尽管渣眼面积最大,但渣眼的形状呈现深V型,不利于扒渣,且飞减次数最多,飞溅平均高度最高,兑铁口侧铁水与渣的液面波动最高,铁损最大,卷渣次数也更多,安全性最差。喷吹量为115 m/h时,综合了上述两个喷吹量的优势,飞溅的危险性适中且扒渣效率最高。最佳参数选取喷枪距离为1.5 m、喷枪深度为0.4m和喷吹量为115 m/h。(3)随着扒渣的进行,当渣层厚度逐渐减小,采用喷枪距离为1.5 m、喷枪深度为0.4 m和喷吹量为115 m/h的操作参数:飞溅次数增加,飞溅平均高度变化不大,渣眼的面积增加,兑铁口侧的渣层厚度增加,更有利于扒渣,铁水与渣的液面波动几乎没有变化,卷渣次数增幅也不大,能够保证扒渣效率且飞溅和卷渣的次数增幅在可控范围内。该论文有图50幅,表2个,参考文献53篇

关键词：涌动式扒渣冶炼安全铁水飞溅数值模拟 vof-dpm-les

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