顶吹浸没熔炼流体流场行为的模拟研究.pdf

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1、第36卷第2期矿冶工程V01-36№22016年o4月MININGANDMETALLURGICALENGINEERINGApril2016顶吹浸没熔炼流体流场行为的模拟研究①夏自根，舒波，蔡加武，杨伟，李东波，施哲(1．昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南昆明650093；2．云铜集团，云南昆明650102)摘要：以云南某厂的艾萨炉为原型，根据相似定理建立1：10的水模型，借助高速摄影机和三位粒子测速仪(PIV)等仪器研究了内置旋流器的喷枪在喷吹过程中对熔体流动行为的影响。研究结果显示：由于受到旋流器产生的旋流作用，大气

2、泡在形成过程中会产生偏移，熔池内的熔体在横向获得速度分量；喷枪插入深度越大，熔池内的小气泡越多；搅拌混匀时间与旋流器距喷枪底部位置有关。关键词：艾萨炉；喷枪；气泡；流体流动；模拟；旋流器中图分类号：TF806文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．0253—6099．2016．02．025文章编号：0253—6099(2016)02—0091-05SimulationStudyofFluidFlowBehaviorinTop-blownSubmergedLanceSmelterXIAZi—gen，SHUBo，

3、CAIJia—WU，YANGWei，LIDong—bo，SHIZhe(1．SchoolofMetallurgyandEnergyResources，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093，Yunnan，China；2．YunnanCopperCoLtd，Kunming650102，Yunnan，China)Abstract：BasedontheprototypeofISAfurnaceinaYunnanplant，a1：10scalemodelwasbu

4、ilttoinvestigatetheefectoflancewithabuilt-inswideronthefluidflowbehaviorduringtheblowingprocessbyusinghighspeedcameraandthePIVinthesimulationtests．Theresultsindicatedthatthephenomenaofbigbubblemigrationoccurredduringtheformationduetotheswidingefectcausedbyswider。

5、andthemeltinthebathgotthetransversevelocitycomponent．ItiSfoundthatthedeeperthesubmergedlanceinthefumace。themoresmallbubblesoccurinthebath，andthestirringtimedependsonthedistanceofswiderawayfromthebottomoflance．Keywords：ISAfurnace；lance；bubbles；fluidflow；simulation

6、；swirler顶吹浸没熔炼技术是熔池熔炼技术中的一种，主德数n以及韦伯准数耽的模型与原型相等。但实际要设备为顶吹浸没喷枪及圆柱形固定式炉体¨J，其冶上由于相似比不为1以及模型所选材料属性等限制，炼的特点是从炉体顶部插入喷枪，让喷枪的底部浸没要同时满足多个相似准数相等非常困难的。目前研究在熔渣层内，冶炼过程中所需的空气或富氧空气从喷证明，湍流流动参数下，雷诺数舶与艾萨炉的几何形枪中快速地喷吹进入。喷吹进入熔池的气体形成气状以及尺寸关系不大，即只要保证模型和原型的流动泡，在气泡运动过程中影响熔体的流动，熔体的流动也都在湍流

7、范围内即可。又因为在艾萨炉内引起体系流会影响气泡的运动，两者相互影响，使熔池内的熔体处动的动力主要来自于气泡浮力、膨胀做功，而不是湍流于剧烈的搅动状态。的粘性力，因此，只要保证了模型与原型的修正弗鲁德国内外有关浸没式顶吹的研究报道较少，本数n相等，就基本可以保证动力相似。文主要针对艾萨炉冶炼的特点，通过水模型试验找出通过相似准数，可由艾萨炉原型中喷吹气体流量最佳的旋流器参数条件，对实际冶炼提供理论指导。Q求出在水模型中需要达到的气体体积流量Q。Fr=Fr(1)1试验原理及方案其中：1．1试验原理n，：_Vg．rnPg．m

8、(2)—艾萨炉动力相似就是要使雷诺准数Re、修正弗鲁g口mpLm①收稿日期：2o15-10-o8作者简介：夏自根(1991一)，男，云南宣威人，主要从事有色金属冶金研究。第2期夏自根等：顶吹浸没熔炼流体流场行为的模拟研究吻合。参考文献：与原用P1片旋流器相比，采用优化后的P2片旋[1]赵震宇．顶吹浸没铜熔炼技术述评[