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。     

10mm以下粒化钢渣的加工回收新工艺

概述了钢渣的回收利用在钢铁企业发展循环经济、实现可持续发展中的重要性。介绍了白俄罗斯“ордтехгрупп”公司开发的借助风力从粒度0～10mm粒化钢渣中分选回收0．08mm以上金属颗粒的新工艺,并分析了采用该工艺制备的钢渣粉在水泥工业中的应用概况。     

转炉钢渣粒化处理工艺

一项属于国内首创的转炉钢渣粒化处理工艺，目前由包头钢铁研究设计总院研发，并在包钢薄板厂210t转炉上热试车成功。     

液态钢渣水淬粒化的防爆技术

液态钢渣水淬粒化处理的防爆技术，适用于碱度高，流动性差，出渣频繁的转炉渣的粒化处理。从封闭系统，钢渣所含热量与水在该系统中的性状，分析水淬爆炸的原因：提出了防止爆炸的合理工艺措施及有关的设计参数。由本技术得到的粒化渣用作烧结熔剂与水泥厂的生料取得取巨大的经济效益，且在劳动条件与环境保护方面效果明显。     

转杯离心粒化熔融高炉渣数值模拟

在转杯离心粒化熔融高炉渣的过程中,熔渣在转杯施加的离心力的作用下沿转杯内壁形成液态渣膜,其在转杯边缘处的厚度将直接影响渣液离开转杯后破碎和冷却所形成的固体渣粒的粒度。因此,为了探究相关参数对转杯边缘炉渣液膜厚度的影响规律和渣膜厚度与渣粒平均直径之间的定量关系,采用带自由表面多相流的CFD数值模型对液态高炉渣在高速旋转的转杯上的流动行为进行了模拟研究,特别是对影响转杯边缘渣膜厚度的关键参数的作用进行了分析。结果表明,转杯转速和熔渣流量对渣膜厚度的影响最为显著,是转杯离心粒化技术的重要操作参数;渣粒直径则随着渣膜厚度增大而接近线性规律增大。     

柳钢HK法转炉钢渣粒化系统设计及应用

总结分析了柳钢1～3号转炉HK法钢渣粒化系统的设计及运行情况。应用实践表明：采用该工艺进行钢渣处理，具有安全可靠、成品渣质量好、粒化率高、运行费用低等优点，转炉生产区环保条件及生产状况获得了改善。     

钢渣中游离氧化钙碳酸化反应的数值模拟

应用CFD fluent软件,以欧拉多相流模型为基础,建立流化床气固反应模型,该模型同时考虑了气固两相流动、传质和化学反应。通过UDF(User Define Function)自定义程序,实现气固两相流动、传热、传质、化学反应的耦合。研究目的为:(1) CO₂气体与钢渣中游离氧化钙反应生成碳酸钙,从而使渣的稳定性得以加强,拓展其应用领域;(2)熔渣可以作为CO₂的吸附剂,使CO₂得以固定。对直径0.24 m、高度1 m的流化床碳酸化反应器的反应过程进行数值模拟,获得了反应器内固相的体积分数、速度矢量和浓度场分布以及化学反应速率变化规律。得出最佳反应条件为:气速0.2 m/s,粒度(半径)90～150μm, CO₂:水蒸气=8:2,温度650～720℃,气体与固体颗粒充分接触的流化状态。     

转炉钢渣粒化处理工艺

属于国内首创的转炉钢渣粒化处理工艺已由包头钢铁研究设计总院研发成功，并在包钢薄板厂210t转炉上热试车成功。转炉钢渣粒化处理工艺采用机械破碎与水淬相结合的办法．熔渣被高速旋转的粒化轮碎成小颗粒．然后被高压水冷却、水淬而成为产品。该工艺对渣中残钢回收率达98％以上，可回收残钢量为钢总量的3．43％～3．92％，     

新型钢渣粒化处理装置的应用

介绍了新型钢渣粒化装置生产实际工况、设备组成、主要技术特点.通过对工艺设计和现场使用情况进行分析,并同其它钢渣处理方法进行比较,得出新型钢渣粒化处理工艺具有流程短、运行成本低、稳定可靠等优点,具有十分显著的社会经济效益.     

炼钢厂钢渣粒化工艺试车一次成功

6月27日，国内首创的转炉钢渣粒化新工艺在新建成的炼钢厂新炼钢区域钢渣粒化间试车成功。     

烧结工序中燃烧与传热过程的数值模拟

为了优化带式烧结机的热过程,系统地建立了烧结料层内的传热、传质和燃烧过程的数学模型,数学模型的仿真计算表明:烧结配料(碳含量、水分、助熔剂)、料层厚度、抽风机抽力、烧结机带速等对烧结工艺有重要影响,而通过分层布料等措施可以同时起到降低能耗和提高烧结矿质量的效果.     

高温平板水雾冷却换热系数的数值分析

 利用有限元耦合场数值模拟计算方法进行了高温平板纯水喷雾冷却的模拟。研究了射流出口高度、平板表面温度及喷嘴流量对换热系数的影响。模拟结果表明：在其它参数不变的情况下,随着喷射距离（200mm～500mm）的减小,换热系数总体呈增加趋势;随着平板表面温度在（1050K～1200K间）的增加,换热系数总体呈减小趋势;随着射流流量或压力的增加,换热系数呈增加趋势。     

大钢锭凝固界面换热系数的数值模拟

基于热-黏弹塑性本构方程建立了大钢锭凝固时热-流-力耦合的3D有限元模型,并对8.5t钢锭浇注过程中不同位置处热流密度、气隙宽度和界面换热系数的变化规律进行了模拟分析。结果表明,钢水与钢锭模刚刚接触时的热流密度和换热系数最大,二者随后迅速下降,且角部区域的下降趋势略大于面部。凝固初期时热流密度和换热系数的最大值位置并非位于面部中心,而是在1/4宽度处;由于宽面对钢水静压力的抵抗作用小于窄面,其界面热流密度和换热系数也略大于窄面。凝固中后期时,换热系数的区域差异逐渐趋于不明显。同时,建立了基于凝固时间和界面温度的平均换热系数的反算模型。应用2个模型所求结果计算的钢锭和钢锭模温度变化与实测值及热-流-力耦合模型结果基本一致。进一步研究发现,界面换热系数随温度的变化规律可推广应用到3~30t钢锭的模拟研究中,计算结果与实际更为符合。     

Heat Transfer Characteristic of Molten Pool for Twin-Roll Strip Casting

Body-fitted coordinate transformation equation was deduced and used to generate the body-fitted grids of molten pool for twin-roll strip casting. The orthogonality of the grids on the boundary was modified by adjusting source item. The energy equation and the boundary conditions were transformed from physical space to computational space. The velocity field model proposed by Hirohiko Takuda was used to calculate the temperature field of molten steel, and the influence of technical factors was also discussed.     

五流非对称结构中间包流动及传热特征数值模拟

为优化某钢厂非对称结构中间包内流体流动、均匀各流钢液温度、延长近水口平均停留时间,以达到提高铸坯质量的目的,对工厂原方案及两个优化方案进行流场、温度场及停留时间的数值模拟计算.结果表明无控流装置的原中间包流动及温度场分布不合理,优化方案有了明显的改善,并确定了最佳方案.     

圆形开孔翅片管式换热器传热特性的数值模拟

翅片管式换热器是目前气液热交换设备中使用最广泛的一种,它是通过在普通基管上加装翅片来达到强化换热的目的。通过对圆形开孔翅片管空气侧的流动与传热特性进行数值模拟,得到换热器的流场特性,分析在有无扰流孔的情况下翅片管表面的局部换热系数分布规律,并得到扰流孔数、尺寸、位置因素对空气侧传热性能的影响。模拟结果表明：在一定范围内,换热器换热量随着扰流孔数量增加不断增加;随着扰流孔尺寸增大,总换热量呈减少态势;相对来说,扰流孔位置与换热量并无直接关系。     

钢板水冷过程换热系数建模的一种实用方法

为求解换热系数模型,以大量现场数据与热传递机制为基础,建立换热系数回归模型并使用ANSYS有限元软件对钢板冷却过程进行模拟,获取淬火过程中间数据。通过非线性回归算法对模型参数进行回归计算,最终取得整个淬火过程的换热系数公式。解决了现场无法测量淬火过程温度值,难以求解换热系数的难题。     

氧化铝回转窑内物料流动与传热数值模拟

在分析氧化铝回转窑传热过程的基础上,运用多相流理论对回转窑内横截面物料流动与传热过程进行数值模拟,研究了不同工况下横截面上的温度分布及流动情况。结果表明,截面上物料温度主要受气体及窑壁传热影响,物料颗粒越小,其内部温度上升越快,流动带起的物料高度也越低,但截面上物料内部温度分布基本趋于一致,并可忽略截面温差。     

A 3-D Numerical Prediction of Turbulent Flow,Heat Transfer and Solidification in a Continuous Slab Caster for Steel

Abstract

This study describes the numerical modeling of three-dimensional coupled turbulent flow, heat transfer, and solidification in a continuous slab caster for stainless steel. The model uses generalized transport equations which are applicable to the liquid, mushy and solid regions within the caster. The turbulent characteristics in the melt pool and mushy region are accounted for using the low-Reynolds number k–ε turbulence model by Launder and Sharma. This version of the low-Reynolds number turbulence model is found to be more easily adaptable to the coupled flow and mushy region solidification caster problem compared to the standard high-Reynolds number and other low-Reynolds number turbulence models. The macroscopic solidification process itself is based on the enthalpy-porosity scheme. The governing transport equations are solved employing the primitive variables and using the control volume based finite-difference scheme on a staggered grid. The process variables considered are the casting speed and the inlet superheat of the melt. The effects of these process variables on the velocity and temperature distributions and on the extent of the solidification and mushy regions are reported and discussed. The numerical predictions of solidification profile are compared with the limited experimental data available in the literature, and very good agreement was found. © 1998 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Résumé

Cette étude decrit la modélisation numerique de l'écoulement turbulent couple, à trois dimensions, du transfert de chaleur et de la solidification, lors du coulage en continu de dallé d'acier inoxydable. Le modéle utilisé des equations generalisées de transport qui sont applicables aux regions liquides, pateuses et solides à l'interieur de l'equipement de coulage. On tient compte des caractéristiques turbulentes du bain fondu et de la région pateuse en utilisant le modéle de turbulence a petit nombre de Reynolds k–ε, de Launder et Sharma. Cette version du modèle de turbulence à petit nombre de Reynolds est plus facilement adaptable à l'écoulement couple et la solidification de la région pateuse du problème de coulage que la version utilisant un nombre de Reynolds normal, élevé, ou que d'autrés modèles de turbulence à petit nombre de Reynolds. Le procédé meme de solidification macroscopiqué est base sur la combinaison enthalpié-porosite. On resout les équations de transport qui gouvernent en employant les variables primitives et enutilisant la mèthode des différences finies basée sur le volume de contrôle, sur une grille alterne. Les variables considerées dans ce procédé sont la vitesse de coulage et la surchauffe du liquide a l'entrée. On rapporte et discute de l'effet de ces variables du procédé sur la distribution de velocité et de température et sur l'étendue des régions solides et pateuses. On compare les prédictions numériqués du profil de solidification avec les données expérimentales limitées disponibles dans la litterature et on trouvé une très bonne concordance. © 1998 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.     

小尺寸物体自然对流换热的数值模拟

本文将三维附面层方程抛物型化,对不同尺寸的等温小加热块自然对流换热进行了数值模拟,并用来研究微电子集成电路芯片的冷却问题.