钒钛磁铁矿内配碳球团内部温度场模拟及实验研究

发布时间：2020-07-29 20:21

【摘要】：我国攀西地区具有大量的钒钛磁铁矿资源,为了实现钒钛磁铁矿资源的充分利用。从以前的高炉冶炼到目前的非高炉冶炼,不断开发新的技术来提高资源利用率,以转底炉煤基直接还原钒钛磁铁矿为代表的技术得以出现。通过钒钛磁铁矿内配碳球团还原工艺可以提高铁、钒、钛等资源的综合、高效利用。但是钒钛磁铁矿内配碳球团在还原过程中的传热成为冶炼的限制性环节,因此,本论文就针对钒钛磁铁矿内配碳球团在还原过程中的温度场进行理论和实验探索研究。通过单个钒钛磁铁矿内配碳球团内部传热机理及结合ANSYS有限元分析法,对球团内部传热过程进行ANSYS模拟,探明球团内部的温度场随时间的变化情况。结合钒钛磁铁矿内配碳球团传热试验条件,测定了球团的表观密度以及通过结合实际情况测算了球团在还原过程中化学反应的热生成率。测定了球团(单球团、多球团)在不同制备工艺参数(矿煤比、成型压力)和球团还原参数(加热温度)下的内部温度分布。通过模拟分析,得出了球团在等温(1300℃)边界条件、非等温(升温速率20/min)边界条件下:不同时刻的温度场分布云图;并得出了球团中心节点和1/2r节点及边界节点处温度随时间的变化曲线图,更直观的了解到球团内部的传热变化趋势。并通过相对应的球团传热实验验证了与模拟结果是相符合的。总之,通过对球团温度场进行ANSYS模拟,为球团传热分析提供了足够的理论指导,促进了ANSYS有限元分析技术在球团温度场分析及工程中的应用。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF046.6
【图文】：

[21]：图1.1 球团还原反应历程图Fig.1.1 Pellet reduction reaction process传热速率随着还原反应产物及物相变化而不断发生变化，在起始阶段，整个还原反应与传热是相辅相成，互相促进的。随着温度升高，反应产物、物相变化剧烈，导致碳的消耗，空隙加大，气体浓度变化，伴随传热效率的不断变化。因此，球团内部的还原与传热是一个不断变化的复杂过程。1.2 有限元法及 ANSYS 软件介绍1.2.1 有限元法有限元分析[22](FEA，Finite Element Analysis)是利用数学理论近似的方法对真实的物理系统(几何和载荷工况)进行模拟仿真。有限元分析法利用简单而又相互作用的元素，即单元，用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。近年来在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析（Finite ElementAnalysis，FEA）方法则为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径。

ANSYS分析流程图

热传导示意图

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本文编号：2774453