电场作用下铁水包底喷粉多相流数值模拟研究

发布时间：2020-05-13 22:36

【摘要】：近年来,人们对生活的品质要求越来越高,这也使得钢材的质量越来越受到人们的关注,同时钢铁行业若想满足人们的需要,必须通过改进生产技术来提高钢材的性能。当今国内外大型钢铁企业生产的工艺流程为“高炉炼铁→铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸连轧或连铸→铸坯热送直接轧制”。其中,铁水预处理是必不可少的环节之一。目前,顶喷法与机械搅拌法是最常用的两种预处理脱硫方式,但底喷脱硫方式并未完全应用于实际生产中,故对铁水包底部进行喷粉研究,并加入电场作用进行优化处理,更具备研究价值。本课题以300吨的铁水包为研究对象,通过模拟软件Fluent进行数值模拟的研究分析,对铁水包进行底部喷吹氧化钙颗粒后的颗粒分布情况进行分析研究。首先,在未加入电场作用时,研究其铁水包初始温度与喷吹颗粒速度对氧化钙颗粒在铁水包内的分布影响,并确定最佳的铁水包内初始温度以及最佳的喷吹速度;其次,加入电场作用,分析不同的电压大小与不同的加入电场时刻对氧化钙颗粒分布的影响;最后,通过未加入电场与加入电场模拟结果的分析对比,确定不同情况下最佳的底部喷吹氧化钙颗粒参数,并对实际的应用过程提供可行性参考。通过铁水包底部喷吹氧化钙颗粒数值模拟研究得出以下主要结论:(1)在未加入电场作用时,当喷吹速度分别为2m/s、3m/s以及4m/s时,随着喷吹速度的增大,氧化钙可以更好的在铁水包内分布,说明在实际生产中可以得到更好的脱硫效果。(2)在加入电场作用时,随着电压的增大,氧化钙颗粒在铁水包内的分布更加均匀。(3)初始时刻便加入电场作用优于2S后加入电场作用,且在电场作用下的氧化钙颗粒在铁水包内的分布都优于未加入电场时氧化钙颗粒的分布。说明,电场的作用在铁水包内起到了优化的作用。
【图文】：

铁水脱硫,方法

图 1.1 铁水脱硫方法Fig.1.1 Hot metal desulfurization method通过对铁水脱硫技术的经济成本以及其适用条件进行考量，选择有效的铁水预处理脱硫工艺，是可以有效减少成本、简化生产工艺等最优措施。现代脱硫技术主要分为以下几种[14-17]：（1）铺撒法：即在铁水沟处不断加入苏打粉来进行脱硫。这种方法虽有操作简单容易完成的优点，但不能完全满足生产时的效率，，且稳定性能较差。（2）喂丝法：从 80 年代初期开始，喂丝法就开始得到运用，并成为了全世界上的钢铁行业的焦点。控制钢内部的气体量值，以达到减少本钱、易于维修护理、提高生产效率和减少对大气的污染等。所以由于这些优点的存在，它在一些钢厂上代替了喷吹粉粒的方法进行脱硫。可是这个技术到现在来看，还是并未到达非常成熟的水平，并处于正在发展试验阶段，没有进行大范围的使用。在国外的许多钢厂都已经进行了实验，并得到了非常好的效果，与此同时，中国随之在重庆钢铁以及南京钢铁进行了首次使用，也取得了乐观的结果。

模拟流程图

包括计算区域内的几何模型及网格、矢量图图、XY 散点图、粒子轨迹图、图像处理功拟过程简述为在前处理时进行铁水包的几的网格以便于计算时的准确与快速。进入到确定网格优化程度及质量。随后输入模拟时化钙颗粒，定义材料的自身性质，比如初始等。当确定好材料的种类时定义整个操作的是气体形式或者说是有固体的形式。设定好个是模拟过程当中的关键环节之一。有了准所求的实际情况。在此之后进行算法的设置进行初始化开始整个过程的模拟。当模拟过图及各矢量图，甚至是颗粒的分布轨迹来分，通过数据来分析具体的分布情况。模拟
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF703

【参考文献】