熔池对流对废钢熔化过程影响数值模拟研究

作     者：周小宾 滕宇 汪万行 岳强 朱正海 Xiaobin ZHOU;Yu TENG;Wanxing WANG;Qiang YUE;Zhenghai ZHU

作者机构：安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002 

出 版 物：《过程工程学报》 (The Chinese Journal of Process Engineering)

年 卷 期：2023年第23卷第9期

页      面：1256-1268页

核心收录：

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(编号:51704006 51774004)。 

主　　题：废钢 熔化 熔池 对流 转炉 渗碳 

摘      要：随着我国环保要求日益严格和废钢量的增加,转炉炼钢过程中对废钢的使用量将逐渐增加。因此,大量废钢加入转炉后废钢的熔化将是一个非常重要的问题。熔池中碳含量、熔池温度和熔池流动是影响废钢熔化的重要因素。本工作以废钢在铁水熔池中的熔化实验过程为研究原型,利用数值模拟方法对废钢熔化过程中熔池流动对废钢熔化的影响进行研究,主要考察了熔池自然对流和强制对流对废钢熔化过程的影响规律。结果表明,废钢浸入熔池后,熔池和废钢间的温差使界面附近区域产生自然对流,界面处的流动可以加速熔池和废钢间的传热,并驱动高碳铁水向熔化界面运动,加速熔化过程。废钢初始温度升高,熔池中产生的自然对流强度下降。当熔池中流动为强制对流时,废钢熔化速率大大提高。熔化进行到5 s时,初始温度为25℃时的废钢棒熔化速率为107 mm^(3)/s,而初始温度为1000℃时的废钢棒熔化速率仅为50 mm^(3)/s,不到前者的50%。在15 s时刻,自然对流作用下废钢熔化剩余量为1054 mm^(3),是驱动速度0.15 m/s下的2.3倍;在10 s时,强制对流驱动速度0.15 m/s时废钢的熔化速率约为自然对流下的1.8倍。