钢包浇注过程是洁净钢生产质量控制的关键一环,一方面由于经济原因,连续铸钢寻求钢液的最低余钢量,过低的余钢高度意味着浇注末期水口漩涡的形成和由此造成的卷渣,随之带来的矛盾是若不对浇注末期卷渣发生进行控制,将会导致大颗粒夹杂进入中间包,降低钢液洁净度、影响后续操作的顺利进行和产品质量等问题。另一方面由于现场生产节奏问题,有些钢厂无法保证足够的吹氩精炼和静置时间,导致大包钢水中仍有一定的夹杂物。浇注钢包环出钢口吹氩工艺是针对上述问题而开发的新工艺,它一方面在不影响生产节奏的情况下弥补了夹杂物控制过程的缺失环节,另一方面可以打破汇流漩涡的形成、降低下渣高度。但当前对钢包去夹杂行为的数值模拟大多是基于稳态的,对非稳态吹氩浇注过程去夹杂行为的数值模拟未见报道,因此有必要开展新工艺去夹杂行为的模拟研究,这不仅对非稳态夹杂物的研究具有科学意义,而且对洁净钢的生产和工艺的现场应用起到重要的理论指导意义。本文以某钢厂145t的钢包为原型,利用流体力学软件FLUENT,使用了 VOF模拟气液渣三相,DPM模型模拟氩气和夹杂物,对于科氏力、渣金界面的捕捉、壁面吸附等作用通过UDF实现。论文主要考察了浇注过程多相流动行为及浇注末期的汇流漩涡、排流沉坑、气泡流、卷渣及下渣等情况,重点考察了出钢口偏心率、底吹氩气量、底吹时间和吹气元件大小等对于夹杂物去除效果的影响。论文的主要研究成果如下:(1)新工艺3#吹气元件在2/3偏心率、吹气量为0 Nl/min时,数学模拟的漩涡形成高度为139.8 mm,排流沉坑高度为114.2 mm,在43.61 Nl/min气量下,临界漩涡被打破,所得排流沉坑高度为101.7 mm,模拟结果和水模型实验取得较好的吻合效果。(2)夹杂物去除率总体上随吹气时间的延长而增加,但在1000mm的余钢高度前增加明显,1000mm余钢高度后继续吹气夹杂物的去除率增加趋于平缓;吹气条件下渣厚120mm时,临界卷渣气量为174.45Nl/min为临界卷渣气量,结论得到水模型实验的验证。(3)在一定气量内(卷渣临界气量内),夹杂物去除率存在两最佳值,小气量43.61 Nl/min和较大气量144.86Nl/min,且小气量吹氩具有较佳的效果。(4)不同出钢口偏心率在同样实验条件下,2/3偏心率条件下夹杂物的去除效率最佳。(5)不同吹气元件在同样实验条件下,随吹气面积的增加夹杂物去除率增加,其中3#吹气元件去夹杂效果最好。