自开发RH精炼设备以来,其精炼功能不断发展,日趋完善。RH法是提高产品质量、扩大品种、提高产品附加值的重要手段之一。RH的精炼效果是通过钢水在真空室与钢包之间的环流来实现的,同时钢包流场分布也与钢水精炼效果息息相关。某冶金企业第一炼钢厂年产钢430万吨,主要品种有海洋及船用钢、锅炉压力容器用钢、高层建筑机械制造用钢、耐磨工模器用钢、管线核电能源用钢等,品种钢比例达到80%以上,钢水精炼比例达60%,RH精炼比仅10%。因此,研究RH过程和钢包内流体流动、混合和传质特性具有重要意义。本课题采用物理模拟研究的方法系统地研究了某冶金企业具体的RH和钢包内的钢液流动、混合与传质特性,从而对设备潜力的发挥和工艺优化提供指导。本文以某钢厂120吨RH为原型,建立模型与原型尺寸比为1:3的物理模型,分析了供气量、浸渍管插入深度、气泡行程、吹气孔布置、浸渍管形状等对RH循环流量和混匀时间的影响,以及钢包透气砖个数、布置方式对钢包内流体的混合特性的影响,研究获得的主要结论如下:(1)通过考察不同的吹气孔布置方式对精炼效率的影响,得出吹气孔布置方式为上下两层对称布置(共12个吹气孔,上排6个,下排6个)时,RH混匀时间最短,循环流量最大。较现行工况条件下,气孔两层对称布置时循环流量增加了45.479%,混匀时间减小了14.4%。(2)在不同布置情况下,椭圆形浸渍管混匀时间优于圆形浸渍管。循环流量最大时,对应的混匀时间不一定最小。(3)通过多元线性回归,得出了循环流量(Q)、混匀时间(T)与驱动气体流量(G)、浸渍管插入深度(H)、气泡行程(H)等因素之间的关系,其关系为Q=10-3.22311·G0.73045·S0.8214·H0.87561,T圆形=106.8181·G-.065952·S-1.2322·H-0.71549,T椭圆=10-0.86126G-0.56533·S1.46105·H-0.48891。(4)钢包底吹氩精炼过程中,宜采用双孔0.6R180°布置方式。该布置方式下混匀时间比原工况条件减少了46.41%。