钢铁研究学报

作者：陈威¹, 刘珍童², 赵艳宇², 张立峰¹

单位：1.北方工业大学机械与材料工程学院,北京100144;；2.北京首钢股份有限公司炼钢作业部,河北迁安064404

关键词：KR铁水预处理,漩涡深度,湍动能耗散速率,临界转速,数值模拟

基金：国家重点研发计划资助项目(2023YFB3709901);国家自然科学基金资助项目(U22A20171,52474366)

KR铁水预处理过程中,搅拌桨旋转形成漩涡的分布对脱硫效率有着重要影响。为增大脱硫剂的离散程度以提高脱硫效率,本研究通过建立三维数值模型系统探究了不同搅拌参数下铁水包顶部漩涡的三维分布特征以及铁水包内的多相流场分布规律。研究利用水模型的测量结果,验证了所建三维数值模型的准确性。结果表明,漩涡底部是否到达搅拌桨顶部是影响铁水包内流态及脱硫剂离散程度的关键因素。铁水包内流体流速随搅拌桨转速的增大而增大,但单纯提高转速无法完全消除搅拌桨底部的死区。铁水湍动能耗散速率与转速的二次方成正比,且当转速大于90 r/min时,湍动能耗散速率与搅拌桨浸入深度成正比;当转速小于90 r/min时,湍动能耗散速率随浸入深度的增大无明显变化。基于转速、浸入深度与湍动能耗散速率的关系式及湍动能耗散速率与漩涡深度的关系式,本研究推导得到了不同搅拌桨浸入深度下漩涡底部到达搅拌桨位置的临界转速计算公式。该临界搅拌参数计算关系式可为匹配合理的搅拌桨转速与浸入深度提供理论指导,进而实现脱硫效率的提升。

来源：2026年第3期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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