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钢铁是国民经济发展的支柱产业,冶金、电力、造船、压力容器等现代工业的快速发展及其复杂的工作服役环境,对钢中硫、氧等成份的含量以及其他微合金元素的控制要求极为苛刻。钢包吹氩喂线技术通过将线型的钙、稀土、铝或其它微量元素喂入钢包,能有效实现钢液脱硫、脱氧净化处理及微合金成分控制,一直被广泛应用于钢包炉外精炼工序中。但由于金属芯线喂入钢包后与钢液的接触对流换热行为极为复杂,芯线熔化时间一直难以精确计算,亟待解决吹氩产生的气液两相流动耦合作用下包芯线喂入钢包后的收得率和动力搅拌混匀问题。本文以某厂160t钢包底吹氩喂线工艺为研究对象,在FLUENT软件平台上建立了包芯线喂入气化与钢包吹氩气-液两相非稳态CFD模型,深入研究了芯线喂入位置、气化临界深度和吹氩速度等参数对喂入金属在钢液中含量及其分布均匀性的影响规律。为解决金属包芯线喂入钢包过程中的瞬态温度场求解问题,考虑包芯线与流动钢液的动态接触换热边界,通过MSC.MARC二次开发建模,对芯线内各点温度进行了跟踪模拟,研究包芯线表层包覆带钢厚度和包芯线直径等对临界熔化时间的影响规律,为包芯线规格优选及喂线工艺参数优化提供理论依据。模拟分析结果表明:氩气进入钢包后钢液流场形成环流,对钢液起到搅拌作用,能够有效促进金属线气体在钢液中的均化分布,当吹氩流量为8m3/h时,金属气体分布最好,均化分布时间约需要450s。喂入速度为2.5m/s、喂入深度为3m时,钢液中气体体积分数大于0.05%已经达到95%,满足脱硫、脱氧等钙处理对钙含量及其分布的要求。包芯线深入3m时,金属气体的收得率最大。钙芯线温度场模拟结果表明:钙铁线与钢液接触瞬间,芯线表面所触及的部分钢液被急速冷却至750℃,低于钢的熔点而形成厚度约为4mm的钢壳,随着热量向内传导,钙芯首先达到气化温度,而后钢带才完全熔化。钢带厚度增加0.1mm,钙铁线熔化的时间增加0.1s。结合流场分析等到,钙铁线直径为12mm~15mm时熔化速度比较合适。