辐射对气淬渣滴冷却换热的影响

液态钢渣气淬粒化成功的关键在于粒化后液滴的快速冷却固化,渣滴冷却过程的传热方式主要为对流和辐射在构建的渣滴冷却过程数学模型的基础上,利用4阶Runge-Kutta方法重点研究了辐射对渣滴冷却过程的影响规律。结果表明,渣滴冷却经历液相冷却成核、潜热释放和固相冷却3个阶段;在没有考虑辐射换热情况下,渣滴(/%:29.94FeO、2.05Fe₂O₃、42.18CaO、9.33MgO、15.92SiO₂、2.09MnO、1.25Al₂O₃、2.24P₂O₅)在293 K氮气中由1 723 K降温至1 073 K需要606 ms,比综合考虑对流和辐射时的冷却时间延长了17.2%,说明在计算渣滴温降速率时辐射换热的影响不容忽视。     

钢渣粒化喷嘴气体射流数值模拟及冷态试验

液态钢渣粒化是对其显热进行回收的关键,因此需要设计出合理的气体喷嘴结构形式和布置形式,从而有利于渣滴在下落过程中凝固形壳。利用F luent软件对不同结构气淬喷嘴的气体射流流场进行数值模拟,与冷态试验结果相比较,结果表明:laval型组合式喷嘴具有射流集中、扩张程度较低的特点,适于对液态钢渣进行气淬粒化。不同马赫数喷嘴射流在喷嘴出口前融合的距离分别为250、265、300 mm,形成流速较为均匀的气体射流,利于钢渣的稳定飞行;随着马赫数增加,出口气体流速随之增加,出口气体温度逐渐降低,有利于渣粒冷却。     

粒化钢渣相变传热过程数值模拟

通过建立球形熔渣凝固过程的物理和数学模型,利用现代CFD设计软件FLUENT对不同粒径渣粒的凝固过程进行了数值模拟,得到了凝固过程中渣粒和周围气体的温度场,从而确定了渣粒完全凝固的时间,为熔渣粒化和余热回收设备的设计提供了理论基础。结果表明:渣粒初始温度1 823 K,渣粒直径为1~3 mm,冷却气体温度为373 K,冷却气体流速为1~20 m/s时,液态钢渣相变过程在2 s内释放出80%以上的热量。说明在氮气冷却条件下,只要保证一定的冷却时间,即可保证钢渣余热回收。     

基于CFD的钢渣风淬工艺参数分析与设计

针对钢渣风淬工艺参数受风速及粒化室布局等多因素影响,分析钢渣受高速气流冲击粒化和对流降温凝固过程,基于有限元仿真分析方法,建立多相流运动方程和风淬工艺有限元模型,结合钢渣样本物性参数实现液态钢渣风淬过程的数值模拟,得到不同粒径和风速下的换热凝固规律,验证了粒化室工艺布局等参数.数值模拟结果表明,考虑钢渣的相变潜热及飞行...     

旋风风冷冷渣器的结构优化研究

采用Fluent软件,以CFD方法对旋风风冷冷渣器主冷却段内部气固两相流动在不同的实验参数下进行数值模拟,进而得到最优的圆筒长度、圆筒直径以及入口风速,从而提高了冷渣器的性能和冷却效果。     

气淬渣粒飞行动力学模拟试验研究

气淬粒化钢渣工艺是一种全新的干法处理钢渣工艺,此工艺既可以干法处理钢渣又可以对液态钢渣的显热进行高效回收.同时,通过对气淬粒化工艺过程进行有效控制可为钢渣制备高附加值产品奠定基础.采用不同孔型的拉瓦尔喷嘴喷吹不同粒径石英砂,冷态模拟液态钢渣气淬粒化过程中渣粒的飞行轨迹,通过正交实验方法研究不同条件下渣粒落地距离和落地宽...     

不锈钢风淬渣非平衡凝固晶相偏离评价

不锈钢渣的风淬法处理是一种快速的非平衡冷却凝固过程。为了探究不锈钢风淬渣的结晶行为,通过Factsage计算钢渣平衡凝固过程,利用X射线衍射法分析AOD炉不锈钢风淬渣的主要矿物组成,采用扫描电子显微镜观察了其各自的微观形貌和分布。结果表明,随着钢渣颗粒粒径由大于4 mm减小到大于0.5 mm,结晶物相面积占比由36.28%降低到24.88%。同时,快速冷却会使平衡态下不稳定的Ca₃SiO₅分解受到抑制而使其保留下来。此外快速冷却会抑制晶体形核、生长,影响结晶度,玻璃体比例增大进而提高炉渣胶凝活性。通过控制风淬时气体流速(冷却速度)可以控制钢渣物相组成,改变钢渣的胶凝活性,改善钢渣的利用率。     

新型旋风风冷冷渣器的开发研究

针对目前冷渣器换热效率低下的状况,设计了一种新型旋风风冷冷渣器,并用Fluent软件以CFD的方法对该冷渣器内主冷却段内部的气固两相流动进行数值模拟,得到了该新型冷渣器流场中的速度及温度分布,以及颗粒的运动轨迹,为该型冷渣器的投产提供了充分的理论依据.     

气淬高炉熔渣冷却凝固相变特性仿真

为了探究实际喷吹参数对渣珠内部凝固换热过程产生的影响,研究了不同喷吹速率和渣珠粒径参数下、高炉渣珠落到冷渣器时、渣珠内部温度场及固液相变规律,获得了不同气淬参数对高炉渣气淬渣珠冷却过程中换热情况的影响。结果表明,气淬高炉熔渣能够加快渣珠表层凝固形成固态渣壳,但是整个凝固过程并不均匀。随着喷吹速率的增大,渣珠凝固速度增快,渣壳形成时间缩短;粒径越小,渣珠换热速度越快,发生完全凝固时间越短。1 723 K出渣温度、350 m/s喷吹速率、粒径3 mm渣珠落入冷渣器时能够获得最快凝固速率,形成完整渣壳,同时节约能耗。     

冷却方式对钢渣中f-CaO显微形貌及含量的影响

采用扫描电子显微镜和化学分析方法对三种不同方式处理的钢渣中f-CaO的显微形貌及含量进行分析研究,试验结果表明,钢渣中弥散型f-CaO主要形成于C2S和C3S初晶、RO相形成和C3S分解等过程,其数量多、分布广、粒径较小;缓冷渣中氧化钙的典型显微形貌为灰色圆粒状、薄膜状、细小长条状;气淬渣中氧化钙的典型显微形貌为灰色薄膜状和细小长条状;热焖渣中氧化钙典型显微形貌为细小长条状;冷却强度对钢渣中f-CaO含量影响显著,因此冷却强度最弱的缓冷渣中f-CaO含量达到了6.96％,而冷却强度最高、经过水解的热焖渣中f-CaO含量只有0.55％;前期冷却强度高、后期冷却强度弱的气淬渣中f-CaO含量为2.28％;降低气淬钢渣粒径,可降低渣中f-CaO含量,从而提高其综合利用价值.