底吹氩和电磁搅拌是钢包精炼主要的两种搅拌方式,EMGAS能够有效缩短钢包精炼时间、提高钢的洁净度、有效降低能耗等,能够显著提高钢铁企业的产品质量和生产效率。本文基于欧拉双流体模型、Maxwell方程组及群体平衡方程(PBM),建立了钢包电磁搅拌条件下,描述钢包内流场和气泡尺寸分布的三维数学模型。首先研究了电磁搅拌器产生的磁场在钢包内的分布特点,以及电流、电流频率和搅拌方向对钢包内流场及混匀时间的影响;然后研究了考虑气泡破碎和聚并对钢包内气泡运动行为及钢包流场的影响;最后研究了在磁场的作用下,钢包内气泡尺寸分布特性。具体结论如下:(1)考虑PBM时,钢液流动速度数值结果与工业实验结果相符;(2)中心底吹钢包内流场有两个小循环流动,而电磁搅拌底吹钢包内流场只有一个单一的循环流动;(3)靠近电磁搅拌器一侧的钢液速度随电流频率和电流大小的增大而增大,且频率和电流越大,气泡运动轨迹偏离中心越远;搅拌方向向上时,气泡运动轨迹靠近搅拌器一侧,而搅拌方向向下时,气泡运动轨迹远离搅拌器一侧;频率和电流越大,钢包的混匀时间越短;(4)钢包内气泡直径分布是气液两相区中心直径大,气液两相区边界处气泡直径最小,且从中心到气液边界气泡直径逐渐减小。气泡直径随着高度增大而增大,且气泡入口附近直径增长速率最快,随高度增加气泡直径缓慢增加;(5)无电磁搅拌时,钢包内气泡尺寸是中心对称分布;有电磁搅拌时,大气泡偏向钢包中心一侧,大部分小气泡偏向钢包壁面一侧;向上搅拌和向下搅拌气泡直径分布范围相反;(6)频率和电流越大,钢包内气泡最大直径就越大,搅拌方向对气泡的最大直径无明显影响。