【摘 要】
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在冶金生产过程中,钢包底吹氩和钢包电磁搅拌是炉外精炼过程中重要的手段。其中,钢包的电磁搅拌技术在去除钢液中非金属夹杂物方面有其它搅拌方式无法替代的功能。本文意在研究电磁搅拌条件下圆柱冶金容器内气泡行为及对流场的影响,为电磁搅拌技术在钢包精炼中的应用奠定一定的基础。本文首先利用ANSOFT MAXWELL有限元软件模拟了搅拌器在不同激励电流下的旋转磁场、行波磁场的磁场分布、磁感应强度分布等参数,分析
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在冶金生产过程中,钢包底吹氩和钢包电磁搅拌是炉外精炼过程中重要的手段。其中,钢包的电磁搅拌技术在去除钢液中非金属夹杂物方面有其它搅拌方式无法替代的功能。本文意在研究电磁搅拌条件下圆柱冶金容器内气泡行为及对流场的影响,为电磁搅拌技术在钢包精炼中的应用奠定一定的基础。本文首先利用ANSOFT MAXWELL有限元软件模拟了搅拌器在不同激励电流下的旋转磁场、行波磁场的磁场分布、磁感应强度分布等参数,分析不同频率的搅拌电流生成磁场分布特性。此外,采用Fluent中VOF模型分别计算了在水和液态金属GaInSn中底吹氩气的两相流搅拌行为,分析了气泡的运动行为及容器内流场,并用单气泡上升水模结果对数学模型进行验证。通过耦合Fluent中VOF模型和MHD模型,模拟电磁搅拌和底吹气下圆柱容器内液态金属的气泡行为及对流场的影响。并得到了以下结论:旋转磁场对水平方向搅拌效果良好,竖直方向搅拌效果较弱。在2Hz的搅拌频率下,单气孔和双气孔底吹条件下气泡都能呈现明显的螺旋结构,但是双孔通气时的双螺旋结构更加稳定。随着电磁搅拌强度从0.12T增加到0.24T,气泡被拖曳粘滞在底部容器面上不能及时脱离上浮。即使上浮,有些气泡由于高速的离心运动会撞到容器侧面。在中心通气孔气体流量为60mL/min,侧边通气孔气体流量为80mL/min的底吹方案下,电磁搅拌后气泡在整个熔体流场内均匀弥散。
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