底吹钢包内离散气泡运动及界面波动对脱硫行为影响

张麒格，李宝宽，王长军

（东北大学 冶金学院，沈阳 110819）

钢包底吹氩气作为一种搅拌方法在钢水二次精炼技术中占据着极为重要的位置，它在实际反应区有着较高的湍流动能水平［1］，在生产中具有成本低、易操作、效率高等优点.其中通过喷吹产生的气泡状态对搅拌效率有着重大影响，而搅拌效率会直接对脱硫速率和脱硫效果产生影响.如大流量喷吹可以缩短钢液均匀混合时间、提高脱硫速率，但同时可能会使渣眼面积增大，带来卷渣、钢液氧化等负面效应；而小流量吹氩虽然喷吹相对稳定，但延长的均匀混合时间又会导致钢包温度不均匀且脱硫缓慢等问题［2］.在整个钢包底吹氩气过程中会出现小气泡之间的合并分离，大气泡分解，以及大气泡吞噬小气泡等现象，并且此过程存在渣-金-气三相流流动，所以针对上述问题，贴合实际建立一个尽量完整的数学模型来模拟此三相流流动过程和脱硫现象是十分必要的.

对于底吹钢包中渣-金-气三相流流动现象，目前主要采用欧拉法［3-6］和欧拉-拉格朗日法［7-9］.Li等［10］基于欧拉法采用了界面追踪方法（volume of fluids，VOF）来描述该过程中的渣层波动现象.Li等［11］基于欧拉法采用群体平衡模型（population balance model，PBM）研究了不同尺度的气泡半径、渣眼变化及均匀混合时间随着各种参数变化的规律.对于拉格朗日法，Liu等［12］采用离散相模型（discrete phase model，DPM）解析离散气泡现象，利用VOF模拟渣-金界面变化，进而讨论了在气体搅拌钢包期间内部流体的流动特性……