钢坯在富氧燃烧加热炉内加热过程的仿真

富氧燃烧技术在节约能源、提高产量、降低污染物排放等方面均优于常规空气燃烧。对采用富氧燃烧技术的步进炉内钢坯加热及表面氧化过程建立了数学模型,同时运用软件工程的理论编制了加热炉内热过程的系统仿真软件。利用该软件定量研究了氧浓度对钢坯在炉内的加热过程、氧化烧损率、吨钢燃耗、热效率以及单位小时产量的影响。结果表明,相同炉温制度下,相对于常规空气燃烧,氧浓度50%时热效率提高9.2%,节能8.3%,增产13%,但钢坯氧化烧损率增加12.9%。因此,对于存在氧气放散的钢厂,实现富氧烧钢仍具有显著的经济效益。     

富氧燃烧气氛对低碳钢氧化过程的影响

针对富氧燃烧加热炉内钢坯氧化烧损问题,基于氧化机理分析,建立低碳钢氧化动力学模型,实验验证该模型能较好定量描述各种影响因素与氧化量之间的关系。对钢坯在不同富氧燃烧气氛下的恒温与变温氧化过程进行模拟。结果表明:CO2/H2O的氧化作用随温度提高而增强,在1000℃以下,助燃气氧浓度对钢坯氧化无明显影响,在1000℃以上,随助燃气氧浓度增加,钢坯氧化加剧,且在低烟气过剩氧浓度下增加明显。温度与烟气过剩氧浓度是影响钢坯氧化的主要因素,因此在富氧燃烧炉中采用低氧快速加热可降低钢坯的氧化烧损。     

考虑遮蔽作用的钢坯水梁黑印数值模拟

以某钢厂的一座步进梁式加热炉为例,建立了钢坯与垫块的热传导模型、CF法模型和考虑水管遮蔽作用的二维段法模型。采用有限差分法模拟计算了不同条件下钢坯和垫块温度场及钢坯黑印温差随时间的变化;分析了水梁遮蔽、垫块传导对黑印温差的影响;提出了收得热流（非净热流）修正系数的概念,解决了段法和CF法的衔接问题。模拟结果为确定在线模型估算黑印温差简化算法提供了依据。     

钢坯加热过程板坯内部温度预报与试验验证

建立了钢坯在步进梁式加热炉中加热过程的温度模型,采用控制容积法建立钢坯截面的二维传热数学模型,最终预报钢坯横截面温度分布随加热时间的变化规律。炉气与钢坯表面的换热方式主要考虑辐射传热,用Matlab语言编写了温度场的计算机程序。以宽厚板轧机钢坯加热炉"黑匣子"温度测试数据为基础对钢坯温度进行模拟,将模拟温度与实测温度对比后证明模型预报精度较高,基本满足预报要求。     

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 摘 要 本文建立了钢坯在步进梁式加热炉中加热过程的温度模型,采用控制容积法建立钢坯截面的二维传热数学模型,最终预报钢坯横截面温度分布随加热时间的变化规律。炉气与钢坯表面的换热方式主要考虑辐射传热,用Matlab语言编写了温度场的计算机程序。以宽厚板轧机钢坯加热炉“黑匣子”温度测试数据为基础对钢坯温度进行模拟,将模拟温度与实测温度对比后证明模型预报精度较高,基本满足预报要求。     

氧气顶吹转炉中二次燃烧现象的数学模型

开发了包括K-ε双方程湍流模型、燃烧反应的混合分数f和湍流燃烧浓度波动g的三维湍流燃烧数学模型,并应用于氧气顶吹转炉的二次燃烧过程中,在未涉及到辐射传热、多相流动以及有限反应速率等问题的情况下,得到了氧气顶吹转炉中二次燃烧时废气的流动方式,温度分布及火焰形状等结果,还研究了氧枪的高度和二次吹氧孔的水平夹角对冶炼的影响。     

富氧燃烧加热炉内钢坯氧化烧损影响因素分析

针对富氧燃烧加热炉内钢坯的氧化烧损问题,基于氧化反应动力学,建立钢坯氧化烧损速率模型,通过模拟计算,逐个分析各操作参数对钢坯氧化的影响规律。结果表明,提高钢坯入炉温度,降低加热终了温度,提高表面升温速率,减少均热时间等均可缩短钢坯在炉时间,降低氧化烧损,提高生产率;随着空气消耗系数及富氧率的增大,钢坯氧化烧损量增加。在保证燃料完全燃烧情况下,可采用较小空气消耗系数,以降低烟气含氧浓度,减少钢坯氧化烧损。     

减少钢坯黑印的一种有效方法

为了解决钢坯加热黑印问题，采用控制加热炉滑筋冷却水流量，使冷却水温度控制在５５～６０℃时钢坯黑印可完全消除。同时指出，在实施过程中应特别注意防止滑筋水管堵塞，要有严格的操作规程及提高滑筋管冷却水温控制系统的可靠性等问题，以保证系统安全运行。     

钢坯加热升温曲线优化

通过对钢坯在步进式炉内传热过程的分析，采用有限差分方法对钢坯内温度进行数值模拟，用可变容差优化方法建立了钢坯最优加热数学模型。运用该模型可方便地求得热负荷沿炉长的最佳分配，从而达到加热炉的最优工艺,提高加热炉生产率、降低能源消耗。     

不同助燃条件下超音速火焰喷涂的燃烧特性

运用FLUENT软件,在气体-颗粒两相流基础上,计算了纯氧气、空气、氧-空气联合助燃3种情况下超音速火焰喷涂的燃烧特性.结果表明:纯氧气助燃时燃烧充分,焰流温度高,但氧气质量流量增加对焰流温度影响很小;空气助燃时所用空气流量大,导致燃烧室压力大,故适宜喷涂低熔点、易氧化粉末材料;氧-空气联合助燃时,氧气含量越大,焰流能达到的最高温度越高,但当氧气含量达到一定比例后可完全替代纯氧助燃;助燃气体中氧气含量的不同间接影响燃烧产物成分分布.     

步进梁式加热炉内钢坯温度场数值模拟

建立了步进梁式加热炉内加热钢坯的物理模型和数学模型,用有限容积法(FVM)对数学模型进行了离散化,运用Visual-Fortran编制了加热炉内钢坯温度场计算软件,同时利用耐热温度数据记录仪,实测和记录了Q235钢在加热炉内的温度分布,给出了钢坯在整个加热过程中的上下炉温、钢坯内部不同点温度的变化曲线。将模拟结果和实测结果进行了比较,温差值最大为34.3℃,模拟值与实测值基本吻合,表明建立的数学模型以及计算方法是正确的。     

邯钢3500mm热轧板坯升温过程温度应力场仿真研究

为提高中厚板坯加热效率和防止出现热应力裂纹,本文在热弹塑性分析理论基础上,采用有限元方法,建立了邯钢3500mm板坯加热过程分析模型,研究了中厚板坯加热过程中全时域内热应力场变化规律,并优化了中厚板坯加热工艺,提高了板坯加热质量。     

薄板坯的跑偏机制分析及控制实践

通钢FTSC（flexible thin slab casting）薄板坯连铸机自2005年投产以来,发生多次连铸坯运行到加热炉内时跑偏问题。2016年11月连续3个浇次发生连铸坯跑偏撞到加热炉炉墙无法出炉,生产被迫中断,从加热炉共剔出连铸坯1 000多t,严重影响了通钢薄板坯连铸连轧产线的生产。针对通钢现有的条件和跑偏产生的机制,通过对结晶器两个窄面热流偏差、二冷水喷水状态、夹持辊状态、扇形段状态等进行优化调整,最终解决了连铸坯的跑偏问题。     

A Novel Self-Heated Roasting Technology for Molybdenum Concentrate

对钼精矿焙烧过程进行了热力学分析。结果表明,焙烧反应属于放热反应,反应一旦开始,在工业规模生产条件下完全可以自热进行。热分析实验表明,氧气浓度越高,越有利于钼精矿的转化率提高;物料粒度越小,越有利于焙烧反应完全程度的提高。对传统钼精矿焙烧回转窑的热平衡测试显示,煤作为外热源经燃烧后提供热量为4.42 GJ/t的烟气供入回转窑内,烟气中的氧浓度为10%。由于主反应区温度高,造成物料结块,阻碍了钼精矿的焙烧。本研究开发了钼精矿的自热焙烧新工艺,该工艺通过设置换热器回收主反应区放出的化学热,并将预热后的空气用于脱硫区的补热,提高了焙烧气的氧浓度。取消了传统回转窑的燃煤过程,整个焙烧过程仅靠6.45 GJ/t的化学反应热即可维持,没有含碳燃料的输入和CO2的排放,其节能环保效益显著。     

热送热装工艺的数值模拟

为了研究热送热装工艺过程中铸坯的温度变化和热量得失,优化现场生产制度,以某钢厂的热送热装工艺为依据,利用有限元法建立了倒角坯冷却凝固、辊道运输和在炉加热的二维传热模型,并结合现场测温验证了模型的正确性。结果表明,铸坯在热送过程中会形成角部温度最低、窄面次之、芯部温度最高的类椭圆形温度分布;在炉加热过程中低温区域会由角部逐渐向芯部移动,会逐渐形成角部温度最高、芯部温度最低的类椭圆形分布。在炉加热时,铸坯在加热一段吸热量最大,约占总吸热量的52.01%,对加热影响最大;其次为加热二段,所占比例为35.26%,预热段和均热段吸热量较小。通过对热送热装工艺的数值模拟研究,发现现有工艺存在铸坯在炉加热时间过长的问题,现有工艺下铸坯进入均热段368 s即可出炉,可以通过调节生产节奏或降低炉温的方式,提高产量或降低加热炉能耗。     

加热炉空气预热器结垢及腐蚀原因分析

空气预热器是加热炉出口烟气的换热设备,用于回收烟气热量,提高加热炉热效率。烟气中含有水蒸汽、硫、氮等腐蚀性物质,易造成换热器腐蚀及结垢。本文分析了某炼厂空气预热器结垢及腐蚀的原因,提出了相应的预防措施及解决方法。     

烟气保护在普通辊底式热处理炉上的运用

烟气保护式辊底炉是通过向炉内注入烟气来充当保护气体,从而使炉内气氛达到微氧环境的热处理炉。攀钢集团成都钢钒有限公司金堂分公司于2011年7月成功对1台普通辊底式热处理炉进行了改造,并取得良好效果。从炉体结构、烟气循环系统、冷却水系统、含氧量检测、电器及仪表控制系统等方面对将普通辊底式热处理炉改造为烟气保护式辊底炉进行了简要分析。     

阳极焙烧炉结构仿真与优化

采用计算流体力学、计算传热学和计算燃烧学的原理和模型。在ＡＬＰＨＡ２５０工作站上编程计算,得到了阳极焙烧炉燃烧室内的流场、温度场和浓度场,并通过多次数学模拟提出了结构优化的方案,使流场和温度场有了明显的改善,并将焙烧温度提高了１３Ｋ,这将奶利提高阳极质量的提高产率。     

Mathematical modelling and numerical optimization of particle heating process in copper flash furnace

A mathematical model of the particle heating process in the reaction shaft of flash smelting furnace was established and the calculation was performed. The results indicate that radiation plays a significant role in the heat transfer process within the first 0.6 m in the upper part of the reaction shaft, whilst the convection is dominant in the area below 0.6 m for the particle heating. In order to accelerate the particle ignition, it is necessary to enhance the convection, thus to speed up the particle heating. A high-speed preheated oxygen jet technology was then suggested to replace the nature gas combustion in the flash furnace, aiming to create a lateral disturbance in the gaseous phase around the particles, so as to achieve a slip velocity between the two phases and a high convective heat transfer coefficient. Numerical simulation was carried out for the cases with the high-speed oxygen jet and the normal nature gas burners. The results show that with the high-speed jet technology, particles are heated up more rapidly and ignited much earlier, especially within the area of the radial range of R=0.3–0.6 m. As a result, a more efficient smelting process can be achieved under the same operational condition.