通过透气陶土烧结砖吹入惰性气体是钢铁精炼过程中的一项重要工艺。为了优化吹气参数,国内外学者纷纷采用数学物理模拟的方法研究了吹气参数对钢液流动特性的影响。气体通过透气陶土烧结砖吹入的过程中,透气陶土烧结砖的多孔壁面使气体流动产生较大的阻力。

工程上可以通过引入多孔介质模型来描述气体通过弥散型透气陶土烧结砖的流动。其中透气砖的阻力系数是影响数值模拟结果的一个重要参数。材料制备及使用者多关注透气陶土烧结砖的透气度和显气孔率,而对透气陶土烧结砖阻力系数的测试还未见报道。以往在多孔介质的模拟计算中,多数采用对流化床实验研究提出的关联式,但目前未见此关联式在透气陶土烧结砖中的成功应用。

对于目前广泛使用的数值研究来说,透气陶土烧结砖阻力系数的缺乏导致数值计算的可信度不高,限制了其在工程领域中的应用。文献表明,透气陶土烧结砖的阻力系数与透气陶土烧结砖的显微结构有密切关系。本文根据定律,按照透气砖透气度的测量方法测定了通过试样的吹气量及产生的压降,并结合数值模拟计算方法,研究了显气孔率和孔径分布对透气陶土烧结砖阻力系数的影响。透气陶土烧结砖阻力系数的测试试验方法按照ISO 8841:199根据定律,测量了通过弥散型透气陶土烧结砖的吹气量和压降,并引入多孔介质模型描述气体在弥散型透气陶土烧结砖内的流动。借助CFD软件模拟计算了气体在透气陶土烧结砖内的流动状况,确定了弥散型透气陶土烧结砖的阻力系数。采用物理测试与数值模拟相结合的方法,研究透气陶土烧结砖的显气孔率和平均孔径对阻力系数的影响结果表明。