RH真空循环脱气装置水模型循环流量的实验分析

循环流量是判断RH真空脱气装置冶炼效率的最重要的指标之一。本文中采取了两种方法－－超声波流量计法和粒子示踪法对RH真空脱气装置的水模型的循环流量进行测量分析，同时也研究了新型的多管RH装置的循环流动，比较新型装置同传统装置的循环流动的差别。结果表明：利用超声波流量计和粒子示踪法两种方法测量的结果都显示新型多管RH真空脱气装置循环流量大于传统的两管RH装置循环流量，并且，随着喷入气体量的增加，新装置循环流量的增加幅度也大于传统装置的增加幅度。     

不同扫描策略下钛合金选择性激光熔化过程层间温度场的数值模拟

为了改善选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)过程的层间温度分布、 降低层间热积累,采用移动热源法和生死单元技术对激光光斑定向移动和金属粉末逐层铺设过程进行数值模拟,研究了不同层间时间间隔和扫描策略对各层扫描路径及其特征点温度的影响.研究结果表明:层间时间间隔越小,各扫描路径层间热积累...     

顶燃蓄热式热风炉底部空间空气流动特性模拟研究

顶燃蓄热式热风炉具有蓄热面积大、结构对称强度高、热效率高、送风温度高、生产维护费用低和使用寿命长等优点,具有广阔的发展前景。优化热风炉结构、改善流动状况、提高热风炉风温是目前热风炉研究的重点方向。本文通过建立顶燃蓄热式热风炉底部空间内气体流动的三维数学模型,模拟底部空间内空气的流动过程,分析空气流经支撑柱绕流时的流动规律,对比研究不同挡板结构对底部空间内流场及进入蓄热体气体流动均匀性的影响,从而获得最优化的挡板结构。研究结果对热风炉结构优化、进一步提高热风炉风温、节约能源和保护环境有指导意义。     

现代电渣重熔先进技术特征与演进

 电渣重熔是制备高端特殊钢和合金的关键冶炼工艺,在铸锭质量和成材率方面优势明显。随着中国装备制造业的快速发展,对所用钢及合金的质量和性能要求不断提高,而传统电渣重熔技术面临电耗高、产品质量稳定性差等问题。现代电渣冶金技术的发展核心在于浅平熔池形状的稳定控制和杂质元素的高效去除,目标是更高洁净度、更高凝固质量和更高生产效率。为了让国内冶金工作者了解目前电渣重熔技术的最新发展动态,助力中国电渣冶金技术的开发和应用,综述了近年来国内外相继涌现的先进技术与理论,分析了国内外在相关技术的应用特征和演进方向。中国在电渣炉设备制造、气体保护电渣重熔技术、同轴供电技术和结晶器导电技术方面基本与国际先进水平同步,但尚未形成完善可靠的渣系配置理论、精炼过程的热力学及动力学理论,较国外仍有差距,这已成为限制电渣产品质量提升的主要因素之一。低频电源技术、真空电渣重熔技术和旋转电极电渣重熔技术具有极高的工业化应用前景,需要进一步明确其对工艺过程和产品质量的影响规律。摆动控制已成为国际先进电渣企业的主流控制技术,却是中国电渣炉设备制造的短板,借助在线检测和模拟仿真技术的恒熔池形状控制技术是中国电渣冶金控制技术的发展方向。     

Modeling of Three-Phase Flows and Slag Layer Behavior in an Argon Gas Stirred Ladle

建立了底吹钢包内气/钢液/渣三相流动数学模型, 利用多相流动体积法(VOF)模拟了渣层运 动行为. 模型结果再现了底吹钢包内气/钢液/渣三相流动现象. 当Ar气被吹进钢包时, 在 钢液内产生气泡, 上升的气泡间 歇地冲击并突破渣层, 产生渣眼; 同时, 渣层发生波动, 波动频率随着Ar气流量的增加而增加. 参数研究显示: 220 t钢包底吹流量由100增加到 300 L/min, 渣眼直径由0.43增加到 0.81 m. 计算的无量纲渣眼面积与文献中渣眼的实 验结果很接近. Ar气喷吹期间, 渣层发生重大的变形, 近渣眼处的渣层变薄, 近钢包壁 处的渣层变厚. 渣眼周围钢液流速很大, 并导致部分渣滴卷入钢液中.     

顶部射流优化热风炉内燃烧行为模拟

提出了一种在热风炉燃烧器顶部增加空气喷嘴的新型结构,并利用计算流体力学方法建立了炉内燃烧、烟气流动、烟气与格子砖耦合传热的三维数学模型,对比分析了传统顶燃式热风炉与3种带有顶部射流结构的热风炉内流场、CO和温度的分布特点.结果表明：增加顶部空气射流后,燃烧室内形成中心空气与外层空气裹挟煤气的燃烧方式,提高了理论燃烧温度及燃料利用率;与传统顶燃式热风炉相比,顶部6喷嘴和12喷嘴热风炉的蓄热体截面平均温度提升了大约13 K,各个截面的均匀度提升了0.03%～0.5%,送风温度提升了10 K.     

厚料层转底炉含铁尘泥直接还原模拟

转底炉工艺是目前处理含铁尘泥最有效的工艺之一,但传统转底炉处理尘泥需要造球且只能铺设1~2层球团以致生产效率较低。针对该问题,料层厚度是传统工艺10~30倍的新型厚料层转底炉技术应运而生,同时无需造球并取消了燃烧装置,极大提高生产效率。基于计算流体力学(CFD)方法建立了新型厚料层转底炉工艺多孔介质异相反应直接还原数学模型,研究厚料层转底炉的工作特性,分别对厚料层转底炉内的还原性气氛、脱锌、金属化率进行分析与讨论。研究表明,厚料层转底炉物料出炉时脱锌率超过99%且金属化率达到90%以上,能够有效提升生产效率。研究结果丰富了转底炉工艺理论,并为新型厚料层转底炉工程化提供理论依据。     

推钢式板坯加热炉流场、温度场和浓度场的模拟研究

针对推钢式板坯加热炉,建立加热炉内气体流动、燃烧和传热过程数学模型.采用计算流体力学(CFD)商业软件Fluent模拟得到加热炉炉内的温度场、流场以及反应物和生成物浓度分布.结果表明:通过预热空气至350℃和预热煤气至50℃,平均炉温能够达到1300℃,满足钢坯加热温度要求.由于加热炉结构复杂,使得炉内有明显的回流,预热助燃空气可以有效提高炉温,燃烧充分时炉子热效率也高.模拟结果对加热炉优化设计及操作都具有重要的参考价值.     

转底炉内冶金粉尘还原过程数值模拟

基于计算流体力学方法并以收缩核模型为基础建立了转底炉内燃烧、烟气流动、气体与冶金粉尘球团传热传质及冶金粉尘球团化学反应的全耦合数学模型,计算了中径36 m的转底炉内流场、温度场及冶金粉尘球团内铁氧化物的还原反应,重点分析了球团内部各种铁氧化物浓度及球团的金属化率.采用文献中球团在高温硅钼炉内进行的还原实验验证了模型的可靠性.结果表明,在本文工况下,经过一个工作周期(25 min),炉膛内烟气流速随流动方向逐渐增大,转底炉中径处球团温度为1416.7 K,铁的浓度由3477.50 mol/m3增长至9719.94 mol/m3,冶金粉尘球团的金属化率最高可达90.85％,平均金属化率为81.42％.