应用格子Boltzmann方法直接数值模拟研究钢中夹杂物上浮及碰撞行为

王耀^1,2，于小南^1,2，郭洛方³，李宏^1,2，朱少楠^1,2

1. 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室2. 北京科技大学冶金与生态工程学院3. 青岛钢铁控股集团有限责任公司技术中心

摘 要：采用格子Boltzmann方法对钢液中夹杂物上浮及上浮过程中的碰撞行为进行直接数值模拟研究.结果表明,不同尺寸夹杂物颗粒上浮速度的模拟结果和理论值基本一致,表明本文所采用的数值算法能够精确有效地对钢液中固相夹杂物颗粒运动行为进行研究.当钢液中直径为80μm的夹杂物颗粒位于直径为40μm的下方并一起上浮时,直径为80μm的夹杂物颗粒会逐渐追赶上直径为40μm的夹杂物颗粒并发生碰撞形成大尺寸凝聚体,凝聚体的上浮速度显著大于二者单独上浮时的上浮速度.对于直径为40μm的夹杂物来说,形成凝聚体后的上浮速度比单独上浮时的上浮速度增加300%.实际炼钢过程中,采取必要的措施增加夹杂物颗粒之间上浮过程中的碰撞凝聚,对于提高夹杂物颗粒的上浮速度,尤其是小尺寸夹杂上浮去除速度,提高钢液的洁净度具有重要的意义.

关键词：夹杂物去除;上浮;碰撞;直接数值模拟;