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材料导报  2022, Vol. 36 Issue (21): 21050172-7    https://doi.org/10.11896/cldb.21050172
  金属与金属基复合材料 |
LaFe合金在底吹氩钢包内熔化混匀的数值模拟研究
刘玉宝1,2,3, 王举金4,*, 杨文1, 刘风琴1,*, 李亚琼1, 崔凌霄1,2, 张洋2,3
1 北京科技大学冶金与生态工程学院,北京 100083
2 包头稀土研究院白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室,内蒙古 包头 014030
3 瑞科稀土冶金及功能材料国家工程研究中心,内蒙古 包头 014030
4 北方工业大学机械与材料学院,北京 100144
Numerical Simulation on Melting and Mixing of LaFe Alloy in Argon-Stirred Ladle
LIU Yubao1,2,3, WANG Jujin4,*, YANG Wen1, LIU Fengqin1,*, LI Yaqiong1, CUI Lingxiao1,2, ZHANG Yang2,3
1 School of Metallurgical and Ecological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China
2 Baotou Research Institute of Rare Earths, State Key Laboratory of Baiyunobo Rare Earth Resource Researches and Comprehensive Utilization, Baotou 014030, Inner Mongolia, China
3 National Engineering Research Center of Rare Earth Metallurgy and Function Materials, Baotou 014030, Inner Mongolia, China
4 School of Mechanical and Materials Engineering, North China University of Technology, Beijing 100144, China
下载:  全 文 ( PDF ) ( 8130KB ) 
输出:  BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 为研究LaFe合金在氩气搅拌钢液中的熔化混匀现象,本研究首先采用欧拉-拉格朗日法建立了吹氩过程钢液流场的计算模型,然后在流场模型的基础上建立了合金熔化和混匀模型,并研究了吹氩制度、合金品位对合金熔化混匀的影响。结果表明,LaFe合金的品位影响其密度,进而影响其在钢液中的熔化行为;合金熔化时间与其品位存在近似线性关系,品位越高,熔化时间越短;双孔吹氩最有利于合金混匀,其次为单孔偏心吹氩,中心吹氩情况下钢包底部难以得到有效混匀;合金品位越高,其混匀时间越短,在吹氩位置为靠近壁面的0.8倍半径处,吹氩流量为100 NL/min条件下,纯La的最大混匀时间短于300 s,而20LaFe和50LaFe的最大混匀时间均长于320 s,在综合考虑合金收得率的前提下应尽可能提高合金品位,以缩短混匀所需时间。
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刘玉宝
王举金
杨文
刘风琴
李亚琼
崔凌霄
张洋
关键词:  LaFe合金  熔化混匀  数值模拟  钢包  底吹氩    
Abstract: The melting and mixing phenomena of LaFe alloys during the argon stirring in a ladle was studied using a Eulerian-Lagrangian multiphase approach. Effects of the argon blowing system and the alloy grade on the melting and mixing of the alloy were investigated. Results show that the grade of LaFe alloy influenced its density and melting process in molten steel, and there was a linear relationship between melting time and its grade. The higher the grade was, the shorter the melting time was. The argon blowing with double nozzles was the best way to mix the alloy, followed by single nozzle eccentric argon blowing. The mixing of alloy at the bottom of the ladle was inefficient when the steel was stirred central argon blowing. Under the condition of argon blowing position of 0.8R and argon blowing flow rate of 100 NL/min, the maximum mixing time of pure La metal was less than 300 s, while that of 20LaFe and 50LaFe was more than 320 s. On the premise of acceptable alloy yield, the alloy grade should be increased as much as possible to reduce the mixing time.
Key words:  LaFe alloy    melting and mixing    numerical simulation    ladle    argon stirring
出版日期:  2022-11-10      发布日期:  2022-11-03
ZTFLH:  TF1  
基金资助: 国家自然科学基金(U1860206;51725402;51874032);河北省省级科技计划资助(20311006D);内蒙古自治区科技重大专项项目(ZDZX2018032);内蒙古自治区成果转化项目(2019CG083)
通讯作者:  * wangjj_ustb@163.com;liufq@ustb.edu.cn   
作者简介:  刘玉宝,高级工程师,博士研究生,2009年获得内蒙古工业大学学士学位,2016年1月获得北京科技大学硕士学位。主要从事稀土、铌火法冶金领域的新工艺、新技术、新装备研究开发和科研管理工作。现任包头稀土研究院金属材料研究所所长、中国稀土学会火法冶金专业委员会委员、国家新材料测试评价平台稀土行业中心技术专家、中国有色金属工业协会理事。工作至今主持(或参加)并完成了20余项国家、省部级项目;获得授权发明专利6项;发表论文15篇;参编著作1部;制定行业/团体/地方标准7项。
王举金,北方工业大学机械与材料学院讲师,2017年6月获北京科技大学冶金工程专业学士学位,2022年6月获北京科技大学冶金工程专业博士学位。主要从事高品质钢精炼过程热力学、动力学和数值模拟仿真。以第一作者发表学术论文10余篇,获教育部科技进步一等奖。
刘风琴,教授,博士研究生导师,现任北京科技大学冶金与生态工程学院有色系主任。1983年获得中南大学学士学位,2001年获得东北大学硕士学位,2010年获得中南大学博士学位。一直从事铝、镁冶炼节能低碳、固危废资源化利用的基础理论研究、关键技术研发及产业化应用工作。获国家科技进步奖2项,出版中、英文专著4部,发表中、英论文80余篇;获国内外授权专利50余件,制定国家标准7项;获国务院政府特殊津贴,入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选, 2016年被评为杰出工程师。入选中国技术市场协会企业科技工作委员会碳中和科技发展及应用专家。
引用本文:    
刘玉宝, 王举金, 杨文, 刘风琴, 李亚琼, 崔凌霄, 张洋. LaFe合金在底吹氩钢包内熔化混匀的数值模拟研究[J]. 材料导报, 2022, 36(21): 21050172-7.
LIU Yubao, WANG Jujin, YANG Wen, LIU Fengqin, LI Yaqiong, CUI Lingxiao, ZHANG Yang. Numerical Simulation on Melting and Mixing of LaFe Alloy in Argon-Stirred Ladle. Materials Reports, 2022, 36(21): 21050172-7.
链接本文:  
http://www.mater-rep.com/CN/10.11896/cldb.21050172  或          http://www.mater-rep.com/CN/Y2022/V36/I21/21050172
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