LF作为炉外精炼的一种手段,它具有脱气、均温、微调成分及合金化等多种功能,因此受到各国冶金企业的重视,在中国宝钢等许多钢铁企业得到了广泛的应用.近几十年来,冶金工作者对LF许多方面(如:气液两相区的处理、钢液的流量、脱碳脱氢脱氮脱硫的模型,以及钢包流场、温度场和浓度场等)通过多种方法(如:理论分析、水模实验、现场测定、数学模型等)进行了研究,取得了大量研究成果.但是将LF炉作过一个整体、进行全面研究的论文较少见.为了对宝钢300tLF炉冶炼过程有进一步的了解,并对LF炉的设计和操作制度提出一定的改进,该课题从三部分(钢包流场、温度场、水模实验)进行分析研究LF炉,建立数学模型,然后进行耦合计算,对钢包的设计和现场的工艺操作提出理论依据和改进方案.具体来说,该论文做了以下几部分工作:1、利用连续性方程,Navi er-Stokes方程和湍流模型以及描述气泡流的两相区模型,建立了描述吹氩搅拌LF炉内钢液三维流动的数学模型,确立了合理的边界条件,成功的解决了常压下底吹氩气泡在钢液中分布的定量描述问题.2、利用有限差分法对所建立的数学模型的控制方程实行离散化,利用半隐式SIMPLE计算方法得出了描述钢包内部钢液流动的流场程序.3、利用流场程序,分别模拟了不同位置、不同吹氩量以及不同喷孔数目条件下,钢包中速度场的分布,为指导现场生产和设计提供了基本依据.4、分析了影响钢包温降的因素,利用已经得到的速度场,求解三维非稳态能量方程,并得到了钢包单独吹氩和电极加热过程中钢液温度变化曲线,对其内部温度场的分布进行了模拟.5、在已经得到流场、温度场的基础上,在宝钢完成了几何比为1:6的冷态水模实验.实验分析了喷孔数目、吹气流量、加料位置和操作方式对钢包中混匀时间的影响,模拟了项渣吹开实验,通过实验数据和模拟计算利用准数方程回归了一个时间和吹气量之间的函数关系式.在数学模拟的基础上,结合水模型实验得到的结论,提出了对LF钢包炉优化设计和操作的基本制度.