铁水包底喷粉多相流数值模拟研究

发布时间：2020-04-30 17:59

【摘要】：随着科学技术的进步,国民经济各部门对钢材质量和使用性能的要求日益提高。而硫是影响钢材质量和性能的主要有害元素,必须将其降低至工艺要求。铁水预处理已然成为目前最经济、效率最高的脱硫手段,所以若想生产出硫含量满足工艺要求的钢材,生产环节中必不可少铁水预处理这道工艺。顶喷法和机械搅拌法是现如今钢铁生产企业已实现的两种脱硫方法,而底喷脱硫法目前还没有应用在实际生产中。因此,对铁水包底部喷粉进行数值模拟,选择合适的喷吹参数,是十分必要的。本文以300t铁水包为研究对象,通过Fluent软件进行数值模拟,对铁水包底部喷吹氧化钙颗粒的分布情况进行基础研究。首先,模拟分析底部单个狭缝式透气砖位于包底中心位置和双透气砖分别位于不同位置时,氧化钙颗粒在铁水包内的分布情况,分析颗粒分布原因,确定合适的底部喷吹位置;其次,在最合适底部喷吹位置进行喷吹,分析不同喷吹速度对氧化钙颗粒分布的影响,确定最合适的喷吹速度;最后,在最合适喷吹位置和最合适喷吹速度进行喷吹,分析不同粉气比对氧化钙颗粒分布的影响。最终得到合适的底部喷吹参数,为铁水包底部喷粉应用于实际生产过程的可行性提供参考。通过数值模拟研究得到以下主要结论:(1)铁水包底部双透气分别位于包底半径1/3、1/2、2/3处喷吹氧化钙颗粒时,双透气砖分别位于包底半径1/2处氧化钙颗粒在铁水中的分布情况最为理想。(2)铁水包底部双透气砖分别位于包底半径1/2处,速度分别为4m/s、5m/s、6m/s、7m/s喷吹氧化钙颗粒,速度为7m/s时,颗粒在铁水中的分布情况最为理想。
【图文】：

路线图,脱硫工艺,路线

图 1.1 脱硫工艺路线Fig .1.1 The process route of desulfurization预处理在各个国家由于受经济技术条件的限制，发展程度较快的一些国家有美国、日本等，对于他们的工艺而言，铁超过了七成，更有甚者，个别知名企业都达到了 100%。在所中，走在最前沿的要数日本，铁水预处理在日本不仅发展的上也最广泛。与发达国家形成鲜明的对比是国内钢铁行业，步比较晚，但近些年来也取得了长足的进步[15]。预处理这道工序的好坏直接决定着生产出钢材的品质。无论经济效益上均可以体现出铁水预处理工艺的合理性和可操预处理中的预脱硫技术在钢铁冶炼工艺中占有着重要的位置为[12,16,17]：铁水中加入脱硫剂进行脱硫，不仅脱硫效率高，而且可以使除了与加入的脱硫剂有关外，还因为铁水中存在许多还原性

模拟流程图

13图 1.3 模拟流程图Fig . 1.3 Schematic diagram of simulationENT 软件是用于数值模拟计算仿真流体流动和传热等问题具体的流动的问题，，可以采用相适应的最优的数值解法，具和稳定性，同时也可以达到较高的精度。FLUENT 软件由前后处理三大模块组成。在网格划分方面也较灵活，可以对流加密，进而节约计算时间。该软件的核心部分是对连续性方量方程的求解模块，也包括其它方程的求解如化学组分方程祸合的方法的这些方程进行联立求解。采用有限体积法，离格式、幂率格式、二阶迎风格式、边界中心差分格式、QUICder MUSCL 格式和 Modified HRIC 格式可供选择。其中，二普遍选用的离散格式，高阶的 QUICK 格式对结构性网格计
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF704.3

【参考文献】