张维维，李忠武，廖相巍，尚德礼

（1.鞍钢集团钢铁研究院，辽宁 鞍山 114009；2.鞍钢股份有限公司，辽宁 鞍山 114021）

LF是一种经济适用而且简单易行的炉外精炼设备。钢包底吹氩气是LF精炼过程中的主要技术之一，通过吹氩对钢水进行搅拌，可以改善钢水动力学条件，促进钢-渣间反应，提高脱氧、脱硫能力并有效地均匀钢水温度和成分，因此该技术在国内外得到广泛应用。底吹氩气过程中，会使钢水产生 “渣眼”（钢包钢-渣界面上渣层吹开后出现的裸露钢水的位置），底吹氩气流量的变化会使 “渣眼”面积产生相应的变化，同时钢水在钢包内运行特性和 “死区”（钢包内钢液流动速度非常小的区域）比例也会随之变化。因此，选择最佳吹气量对钢包吹氩取得良好效果至关重要。许多研究者对此做过物理模拟和数学模拟，但多数局限于二维体系下的气、液两相流动，无法如实反映钢包内液、气两相并存的三维非稳态流动。国外学者开展的三维数值模拟研究表明，提高吹氩量可以促进钢-渣反应，有利于脱硫反应的进行，提高脱硫率。

本文针对100 t钢包精炼底吹氩气的具体工况，建立了LF精炼三维吹氩模型，采用ANSYS CFX18.0软件进行计算，得到钢包内气、液两相并存的三维流动状态。分析不同吹氩量下钢水的流动行为，提出最优的氩气吹入量，对钢包精炼过程节能降耗提供了理论依据。

1 数学模型和参数

1.1 控制方程

根据混相理论，多相流总变量仍然遵守基本的流体力学运动方程。……