蔺 瑞，颜正国，刘 涛，刘家占，于景坤

(东北大学 材料与冶金学院，沈阳 110004)

钢包浇注过程的数学物理模拟

蔺 瑞，颜正国，刘 涛，刘家占，于景坤

(东北大学 材料与冶金学院，沈阳 110004)

采用CFD商用软件FLUENT，选取VOF气－液两相流模型和标准k－ε湍流模型对60 t钢包浇注过程进行了数值模拟和物理模拟，利用水口流量和液面高度随时间的变化曲线分析了浇注过程中旋涡的产生及变化规律，得到了产生旋涡时自由液面的速度场，并与水模拟实验结果进行了比较.研究结果表明，水口直径及其水口位置对旋涡影响的数值计算结果与物理实验的结果吻合较好.VOF模型对于该过程的模拟是合理的和可行的.

钢包;旋涡;VOF模型;浇注过程

钢包浇注后期发生的旋涡卷渣不但会加重钢液污染，降低炉外精炼的效果，而且随旋流进入中间包的熔渣还会侵蚀水口和包衬，降低耐火材料的使用寿命［1～3］.研究结果表明，旋涡形成时的钢液面距包底部距离随 μsteel/μslag和 ρslag/ρsteel比值的增大而增大［4～5］;水口直径与钢包直径比(d/D)是影响旋涡形成的关键因素，其比值的大小与旋涡形成时的高度成正比［6］;温度对旋涡形成时的高度亦有影响［7］.上述研究均是考察各个因素对旋涡产生的临界高度的影响，但整个浇注期间旋涡产生及其发展的具体过程及特征描述尚少见报道.

随着流体计算软件和计算机硬件的发展，数值模拟迅速发展起来，该方法迅速、廉价、灵活、直观并易于理解，因此越来越得到人们的认……