随着炼钢技术的迅速发展和对钢质量要求的不断提高,对连铸生产过程中钢液的温度和成分控制提出了更高的要求,进而对炉外精炼工艺优化和设备运行水平提出了更高的要求。炉外精炼技术日益成为各个钢铁企业关注的焦点。本文针对石家庄钢铁有限公司LF-钢包精炼炉,利用水模型和数学模型模拟,系统研究了LF吹氩过程中钢液的流动行为,确定了最佳的钢包吹氩位置以及适宜的吹氩气量,改善了钢包结构,优化了钢液流动状态,为连铸工序提供具有理想温度和成分的钢水奠定了技术基础。本文首先在商业软件PHOENICS操作平台上,采用修正后的Navier-Stokes方程和κ-ε双方程建立数学模型,采用黄金分割法选点进行模拟,用三维模拟研究了LF吹氩过程中钢液的流动行为。确定出最终优化半径区间为350mm~560mm,通过对此区间的模拟,综合考虑夹杂物去除、快速提温和提高炉龄等的要求,得到最佳吹氩位置在距底部中心520mm处。然后基于相似原理,利用修正的Froude准数相等,选取比例系数为1:2缩小比例模型进行实验研究。本实验所使用的钢包由有机玻璃制成,底吹气体采用空压机供给空气来模拟氩气,由流量剂调节底吹气体流量。研究供气量和供气位置对流场、混匀时间以及夹杂物上浮的影响,示踪剂加入位置对混匀时间的影响,最终确定了适宜的供气量,验证数学模拟计算优化结果的可靠性。通过研究得出了钢包内流场以及速度场的分布,通过调整底部透气砖位置和气体流量,达到了最佳的流场状况,使其成为了一个能为钢液均匀、夹杂物上浮和去除提供最大可能的反应器。