熔盐电解法是目前制备稀土金属及合金的主要工艺。国内外对稀土电解工艺及设备的研究很多,但是对出炉技术相关研究较少。目前实际生产中仍在普遍采用人工舀埚或提埚的方法,这种方法使得电解不连续、工人劳动强度大、环境恶劣。本文着重对稀土电解出炉技术开展研究,以小型电解槽稀土金属出炉方式为研究对象,运用计算流体力学方法研究真空吸铸法金属抽吸的过程,设计一种简易静压出炉装置并对其吸取过程进行数值仿真,具体内容如下:(1)对真空吸铸法稀土金属抽吸过程开展分析,确定其计算流体力学模型及计算所需的各相流体性质;选定8KA电解槽电解工艺参数,确定抽吸流道形状大小,建立流道的几何模型;运用Fluent软件对负压抽吸稀土金属流场进行瞬态仿真,发现金属液在垂直管以柱塞式满管流上升过程中,尾端由于夹杂电解质形成环状流,过弯管进入水平段时形成波浪造成冲击,金属液流出速度较大,入口管壁有金属液残留造成堵塞。研究加载负压大小对抽吸流动的影响,发现吸管入口及出口流速随加载负压增大而增大,启动时出口流速与加载负压大小无关。研究吸管插入深度及偏中心位置对流场的影响,发现插入深度为离底30mm时,电解质液沿管壁流入吸管包裹金属液,入口管壁无金属液残留;偏离中心使得金属液抽取不均匀,电解质流失过多。比较三种不同弯管形状对负压抽吸金属流动的影响,发现大圆弧弯管方式下,金属液流出平稳、速度较小。(2)针对真空吸铸法金属流出速度快,水平流动有冲击等问题,设计静压出炉装置,建立其吸取流道几何模型,对其吸取过程进行仿真得到其流场分布,发现金属液能够以较快流速流过挡块且在挡块上方形成对称的涡流,压强平衡时大量金属液集中在吸管内挡块上方,少量金属液和气体以泡状和絮状漂浮在电解质液中。分别选取锥形和圆柱挡块形状,分析其吸取过程的流场,对比发现锥形挡块使金属液能够全部上升到挡块上方,且集中在吸管中心被电解质包裹,挡块上下表面压强差较小,锥形挡块更有利于金属出炉。研究挡块大小及加载负压对出炉的影响,得到68mm直径的吸管下小直径为38mm锥形挡块为最佳;加载负压与吸取高度成正比,与达到压强平衡的时间无关,负压越大,吸管内电解质越多,呈絮状分散在电解质中的金属越多。(3)对自制的静压出炉装置进行出炉试验分析,得到该设计方案可行,且小直径38mm锥形挡块出炉效果最好;与人工提埚和真空吸铸法相比,该方案出炉稳定性高、效率快。