桨叶结构对KR脱硫搅拌效果影响的数值模拟

摘要：相较于喷吹法,KR机械搅拌法在铁水脱硫稳定性方面具有显著优势。KR铁水脱硫采用的搅拌桨结构不同,其脱硫效果也不尽相同。基于多重参考系法（MRF）模型,对使用不同搅拌桨的流场进行数值模拟,模拟结果与水模型实验结果较为吻合,最大误差为9.20%。模拟研究了传统四叶桨、螺旋三叶桨,双层四叶桨,双层三叶桨叶对铁水及脱硫剂的搅拌效果。结果表明：使用单层三叶螺旋桨的铁水涡旋高度落差最大。使用双层三叶螺旋桨时的底部区域脱硫剂体积分数为7.89%,与传统桨叶和单层三叶螺旋桨相比,分别增加了175.87%和61.22%。在200t规模的铁水脱硫工业实验表明,与传统四叶桨相比,使用单层三叶桨在深脱硫后铁水中［S］无痕迹率提高10%。     

使用圆孔透气塞的钢包内流场及其渣眼行为研究

由于圆孔取代矩形狭缝后,可以有效地缓解透气塞狭缝孔周应力集中和延长其使用寿命,因而研究其精炼过程显得十分必要。文中采用离散相模型与VOF模型对钢包吹氩过程进行了研究,对比分析了不同流量下使用圆孔狭缝式透气塞的钢包内的流场和渣眼面积,并采用水模试验方法验证了数值模拟。结果表明:底吹气体流量对钢包的流场特征影响不大,当流量高于3.76 L/min时,流量的增大对钢液的流速影响不大,当底吹流量低于3.76 L/min时,流量增大,钢液流速增大;而且水模试验中的渣眼面积与数值模拟得到的渣眼面积吻合较好。     

环形炉温度场模拟及分析

为了进一步优化取向硅钢高温退火工艺,对取向硅钢环形炉内的传热规律进行了模拟分析。结合环形炉的工作原理和高温退火的工艺特点,对模拟区域和模拟时间进行了适当简化,建立了取向硅钢高温退火的温度模型。分析讨论了烧嘴在不同工况下,钢卷内罩的温度分布特点。结果表明,烧嘴不工作时,烟气温度沿流动方向下降较快。以大功率工作时,可显著提升炉温,同时在炉膛中央产生一个高温区,其温度可高出炉膛平均温度100℃以上。炉内辐射和对流传热的效率极高,内罩温差在30℃以内,其温度出现较大波动的区域无法直接影响钢卷,因此,可以认为内罩均热情况良好。模拟温度与实测温度之间的平均误差约为15℃,7 h后进一步缩小至10℃以下。     

6.5%Si钢双辗薄带连铸布流水口结构优化的三维数值模拟

釆用ANSYS Fluent软件建立三维数学模型对6. 5% Si钢双根2. 0 mm薄带连铸设计的布流水口及熔 池区域进行了数值模拟,并根据1/4流体区域模型的流动及传热计算结果,优化了原设计结构;取消布流孔与熔池 区域接触倾角,保证水孔总横截面积不变,将直布流水孔流向从丫向改为X向,水平布流水孔设计成3个,2个10 mm x 12 mm及1个21 mm X 12 mm孔,布流水孔的间距为33 mm,同时侧布流水孔的截面积变为7 mm X 10 mm。经模拟结果验证,优化结构更利于凝固区的形成。     

3Cr13Mo钢板多参数YAG激光焊接残余应力和形变的仿真研究

通过500 W YAG激光机以焊接速度0.5~1.2 mm/s、电流150~200 A,脉冲宽度3.0~5.0 ms和频率18~40 Hz参数对5 mm 3Cr13Mo马氏体耐热不锈钢板(/%:0.28C,0.8Si,0.36Mn,0.030S,0.029P,12.10Cr,0.57Mo,0.45Ni)进行焊接试验,同时应用大型有限元软件ABAQUS开发建立焊接模型,对焊接过程中温度场、残余应力场和形变进行了数值模拟。研究结果表明,模拟值与实际测试值基本吻合,计算的焊接残余应力最大值集中在距焊缝0.1 mm的热影响环向区,在焊接电流150 A,脉冲宽度3.0 ms,频率18 Hz,焊接速度0.5 mm/s的工艺参数下,最大残余应力所引起的残余塑性应变量可达0.325。     

双辊薄带连铸工艺凝固区的数值模拟

采用数值模拟方法,建立了双辊薄带连铸工艺凝固区的数学模型,对某预投产的双辊薄带连铸设备在工况下的凝固终点位置进行计算,同时对影响凝固终点的因素如浇注温度、辊速等工艺参数进行分析。结果表明:设计时将钢液出流方向左右各移2mm及拉坯速度为30m/min时,凝固区分布最佳;浇注温度的提升对凝固终点位置影响不大;辊速增加,凝固终点纵向位置逐步降低至消失。     

基于BP神经网络的钢包渣眼演化行为的预测

钢包底吹精炼过程中,渣眼行为对钢成分和夹杂物数量的调控有着至关重要的作用。由于生产现场工况复杂、温度较高、成本较大等原因,现场测试存在一定难度和危险,测试结果的精度也无法保证。为准确探究钢包底吹孔位置、单孔底吹气体流量和渣层厚度对渣眼面积的影响,采用1∶5的相似比,以150 t实际工业钢包为原型建立水模型,利用BP神经网络算法拟合实验数据生成模型,对精炼过程中渣眼的演化行为进行预测。分析表明,当隐藏层神经元数目n=16,迭代次数Epoch=60 000时,模型损失函数Error值达到最小,决定系数R²=93.439%,模型性能优异,预测精度满足工业需求,可有效地指导工业生产。     

各向同性湍流中颗粒弥散的直接数值模拟

对三维气粒两相各向同性湍流进行了直接数值模拟以研究悬浮在其中的颗粒的运动.重点考察了颗粒惯性对颗粒和颗粒所见流体速度的自相关以及颗粒弥散特性等的影响.颗粒的Lagrangian积分时间尺度随颗粒惯性单调增加,颗粒所见流体速度的Lagrangian积分时间尺度保持相对稳定;当颗粒的弛豫时间尺度与流体的Kolmogorov时间尺度相当时,流体Lagrangian积分时间尺度有较大偏离.当颗粒的惯性很小时,颗粒扩散随惯性增大而增强,但当颗粒的惯性大于一定值时,颗粒的扩散性反而减弱,局部富集明显时颗粒扩散系数最大,此时颗粒的涡扩散系数可比流体的高约30%.τ_p/τ_k≈1.0的颗粒的浓度场显示,由于局部富集效应颗粒倾向于集中在低涡度高剪切的区域.     

电解槽内异型凸台对电解质/铝液界面波动的影响

针对铝电解槽内电解质/铝液界面的波动现象,基于计算流体动力学(CFD)的方法建立了铝电解槽内电解质/铝液两相流体流动的数学模型.使用Fluent软件的流体体积自由面跟踪法和自定义函数,研究了阴极凸台对电解质/铝液界面波动的影响.结果表明,异型凸台的加入使得两相界面的波动幅度降低了17.2%,但凸台的存在同时也使得熔体对侧部槽帮冲刷增强.