电渣重熔以优良的冶金反应条件及独特的凝固结晶过程,可以有效地去除金属中的各种有害夹杂,改善金属的凝固质量。然而,在生产大型钢锭时,电渣炉受设备条件限制,钢中氢、氧等有害气体无法有效去除。目前国内外百吨级大型电渣炉的气体保护罩结构简单,保护气体消耗量大,并且很难将钢中氢、氧含量控制到极低的水平。因此,设计一种结构合理的保护罩,对提高钢锭质量、节约生产成本具有重要的意义。本文通过高温实验,对大气下和保护气氛下的电渣重熔过程钢中氢、氧含量的变化进行研究,通过对实验结果进行分析对比,证实保护气氛可以有效阻止电渣重熔过程钢中氢、氧含量的增加。研究以计算流体动力学为理论基础,建立数学模型的基本控制方程,对控制方程进行离散化处理,得到了三维稳态问题的离散方程,根据电渣炉内气体流动的特点,引入Realizableκ-ε两方程模型以及解决近壁区流动问题的壁面函数法。基于FLUENT软件,建立了大型电渣炉内保护气流动与换热的数学模型。通过对大型电渣炉内保护气流场和温度场的数值模拟分析,得到不同保护罩结构对保护气流场的影响规律：随着排气管截面尺寸的减小,电渣炉内压力随之增加,保护罩内部压力也相应增大；随着进气口孔径的减小,保护罩下方压力梯度增大,压力分布愈不均匀,负压的区域变大。根据电渣炉保护罩对大型电渣炉内流场影响的规律,优化设计了保护罩。通过对不同出口压力、供气参数下电渣炉内保护气流场和温度场的数值模拟,确定了保护气的合理出口压力；确定了渣面深度与保护气供气流量的关系,为生产中供气参数的制定提供了理论指导。