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顶底复吹转炉石灰溶解行为的数值模拟研究

钢铁研究学报 2023年

作者：易礼伟田雨丰刘畅贺铸李光强王强武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室

为了分析和改善石灰加入转炉参与造渣脱磷后剩余自由氧化钙的问题，以某钢厂250 t转炉为研究对象，基于稳定的底吹氩气、顶吹氧气的操作条件和炉内换热条件，建立了石灰溶解反应模型。与非等温非稳态计算得到的复吹转炉流场和温度场相... 详细信息

为了分析和改善石灰加入转炉参与造渣脱磷后剩余自由氧化钙的问题，以某钢厂250 t转炉为研究对象，基于稳定的底吹氩气、顶吹氧气的操作条件和炉内换热条件，建立了石灰溶解反应模型。与非等温非稳态计算得到的复吹转炉流场和温度场相耦合，以石灰在渣中的利用率、反应速率及自由氧化钙含量为指标分析不同粒径石灰在不同成分炉渣中的溶解反应效果。结果表明：石灰的反应速率随着石灰直径的增大而减小，8 mm石灰在炉渣中的利用率最高，为86%；在编号为S3的炉渣中溶解后剩余自由氧化钙含量最低，约为9%，其余炉渣中自由氧化钙含量由低到高依次为S2、S1、S4。

关键词：复吹转炉石灰溶解数值模拟自由氧化钙

强迫油循环风冷式牵引变压器的动态温度场模型

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西南交通大学学报 2022年第5期57卷 976-981,999页

作者：王韬张壮赵康发邵坤游永华易正明贺铸吴达中车株洲电机有限公司湖南株洲412001 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心湖北武汉430081 华北制药华胜有限公司河北石家庄052160

牵引变压器散热涉及冷却油与绕组的共轭传热和热油在油冷却器的二次散热.为准确模拟其温度场随时间和空间的变化规律,在一维假设基础上,建立了牵引变压器(含绕组和冷却油)和油冷却器的分布参数模型,并与油泵和管道等集中参数模型耦合,... 详细信息

牵引变压器散热涉及冷却油与绕组的共轭传热和热油在油冷却器的二次散热.为准确模拟其温度场随时间和空间的变化规律,在一维假设基础上,建立了牵引变压器(含绕组和冷却油)和油冷却器的分布参数模型,并与油泵和管道等集中参数模型耦合,建立了牵引变压器动态温度场数学模型,同时提出了一套数值求解算法;对一台牵引变压器及其散热系统进行动态温升实验,以此检验了模型预测精度.研究结果表明:模型预测的牵引变压器冷却油温过渡时间(58 min)与实验值(61 min)吻合良好,稳定工作的冷却油和绕组温度与实验值的偏差分别为1.3℃和2.5℃,可以用于指导牵引变压器散热系统的工程设计及优化.

关键词：牵引变压器动态温度场分布参数散热模型数值求解实验验证

螺旋外导流槽式脱硫喷枪的数值模拟及应用研究

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炼钢 2022年第4期38卷 1-6,20页

作者：佟岗贺铸欧阳德刚武汉钢铁有限公司湖北武汉430083 武汉科技大学高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心湖北武汉430081

针对常规直通式单口喷枪喷吹金属颗粒镁铁水脱硫存在的脱硫反应动力学条件差的问题,提出了螺旋外导流槽式脱硫喷枪,并对其喷吹过程进行了数值模拟研究。通过对比发现,螺旋导流槽式脱硫喷枪能够有效提高气体对熔池的搅拌作用,同时减弱铁... 详细信息

针对常规直通式单口喷枪喷吹金属颗粒镁铁水脱硫存在的脱硫反应动力学条件差的问题,提出了螺旋外导流槽式脱硫喷枪,并对其喷吹过程进行了数值模拟研究。通过对比发现,螺旋导流槽式脱硫喷枪能够有效提高气体对熔池的搅拌作用,同时减弱铁水喷溅。某钢厂250 t铁水罐的铁水金属颗粒直接喷吹脱硫工业性试验与应用表明,铁水喷溅与渣面金属镁蒸气逃逸燃烧明显降低,脱硫剂平均单耗降低6.0%,喷枪平均寿命达180炉/支,应用效果优良。

关键词：铁水脱硫喷吹脱硫数值模拟喷枪结构

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铁水包底砌筑结构对应力分布的影响

钢铁研究学报 2023年第7期35卷 801-810页

作者：伍洋谭方关李亚伟贺铸武汉科技大学高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心湖北武汉430081 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093 省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室云南昆明650093

随着中国“一包到底”工艺的推广以及大废钢比的发展需求,对铁水包提出了更高的要求。为了延长铁水包的寿命,研究了包底炉衬不同干砌方案对铁水包应力分布的影响,建立了干砌炉衬结构的多尺度本构模型,并与细观模型、简化模型对比验证。... 详细信息

随着中国“一包到底”工艺的推广以及大废钢比的发展需求,对铁水包提出了更高的要求。为了延长铁水包的寿命,研究了包底炉衬不同干砌方案对铁水包应力分布的影响,建立了干砌炉衬结构的多尺度本构模型,并与细观模型、简化模型对比验证。基于此多尺度模型分别对十字型、平行式和2种放射式干砌包底炉衬结构进行了有限元模拟,结果表明当接缝尺寸均为0.3 mm时,不同砌筑方式受热面应力差异不大,但受热面接缝闭合规律差异较大,相比较平行式和砖块短边平行于半径方向的放射式包底,十字型和砖块长边平行于半径方向的放射式包底在受热时接缝闭合更均匀,采用后2种砌筑方式可以适当增加膨胀缝尺寸达到优化包底热膨胀应力的目的。

关键词：铁水包干砌炉衬砌筑方案多尺度模型热应力

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KR法中桨叶尺寸对流场影响的研究

炼钢 2022年第5期38卷 31-37页

作者：孙伟贾舒渊欧阳德刚贺铸宝钢股份中央研究院(青山) 湖北武汉430083 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081

KR (Kambara reactor)法是现今铁水预处理脱硫过程的主要方法。采用数值模拟的方法,研究了不同桨叶直径对KR脱硫中铁水的流场及速度分布、脱硫剂分布情况的影响。结果表明:随着桨叶直径的增加,增大了铁水包近壁面、底部区域的铁水流动速... 详细信息

KR (Kambara reactor)法是现今铁水预处理脱硫过程的主要方法。采用数值模拟的方法,研究了不同桨叶直径对KR脱硫中铁水的流场及速度分布、脱硫剂分布情况的影响。结果表明:随着桨叶直径的增加,增大了铁水包近壁面、底部区域的铁水流动速度,使脱硫剂在包底占比逐渐增加,从而提高了脱硫效果。与原桨叶相比,桨叶直径增加50 mm,混匀时间减少了24.7%。根据武钢有限炼钢厂试验结果,使用增大直径50 mm后的桨叶进行脱硫,脱硫剂消耗量减少1.2 kg/t。

关键词：铁水脱硫 KR脱硫数值模拟桨叶直径

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顶底复吹转炉石灰溶解行为的数值模拟

钢铁研究学报 2023年第11期35卷 1339-1346页

作者：易礼伟田雨丰刘畅贺铸李光强王强武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081

为了分析和改善石灰加入转炉参与造渣脱磷后剩余自由氧化钙的问题,以某钢厂250 t转炉为研究对象,基于稳定的底吹氩气、顶吹氧气的操作条件和炉内换热条件,建立了石灰溶解反应模型。与非等温非稳态计算得到的复吹转炉流场和温度场相耦合... 详细信息

为了分析和改善石灰加入转炉参与造渣脱磷后剩余自由氧化钙的问题,以某钢厂250 t转炉为研究对象,基于稳定的底吹氩气、顶吹氧气的操作条件和炉内换热条件,建立了石灰溶解反应模型。与非等温非稳态计算得到的复吹转炉流场和温度场相耦合,以石灰在渣中的利用率、反应速率及自由氧化钙含量为指标分析不同粒径石灰在不同成分炉渣中的溶解反应效果。结果表明:石灰的反应速率随着石灰直径的增大而减小,8 mm石灰在炉渣中的利用率最高,为86%;在编号为S3的炉渣中溶解后剩余自由氧化钙质量分数最低,约为9%,其余炉渣中自由氧化钙含量由低到高依次为S2、S1、S4。

关键词：复吹转炉石灰溶解数值模拟自由氧化钙

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青玉案·凌波不过横塘路

工会信息 2024年第12期 46-46页

作者： (宋)贺铸杨衍不详

凌波不过横塘路,但目送、芳尘去。锦瑟华年谁与度?月台花榭,琐窗朱户,只有春知处。碧云冉冉皋暮,彩笔新题断肠句。试问闲愁都几许?一川烟草,满城风絮,梅子黄时雨。作品赏析:贺铸,字方回,卫州(今河南卫辉)人,北宋著名词人。出身贵族,少... 详细信息

凌波不过横塘路,但目送、芳尘去。锦瑟华年谁与度?月台花榭,琐窗朱户,只有春知处。碧云冉冉皋暮,彩笔新题断肠句。试问闲愁都几许?一川烟草,满城风絮,梅子黄时雨。作品赏析:贺铸,字方回,卫州(今河南卫辉)人,北宋著名词人。出身贵族,少以文才知名,长期不得施展,后退居苏州,有《东山词》传世。这首词是词人的代表作之一,写江南梅雨时节的相思愁绪,兼有词人的身世之概。

关键词：梅子黄时雨横塘路青玉案首词锦瑟华年谁与度芳尘贺铸闲愁

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KR法脱硫搅拌桨叶几何结构优化

钢铁 2023年第3期58卷 158-166页

作者：贾舒渊王睿之欧阳德刚商少伟王强贺铸武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 宝钢股份中央研究院上海201900 宝钢股份中央研究院武钢有限技术中心湖北武汉430080

KR(kanbara reactor)法是铁水预处理阶段稳定深度脱硫的首选工艺,广泛应用于现代炼钢工业,其通过浸入铁水中的桨叶搅拌带动铁水与脱硫剂混合,因而具有良好的动力学特性。然而,搅拌过程中桨叶附近存在强制涡流区,脱硫剂在参与反应前大量... 详细信息

KR(kanbara reactor)法是铁水预处理阶段稳定深度脱硫的首选工艺,广泛应用于现代炼钢工业,其通过浸入铁水中的桨叶搅拌带动铁水与脱硫剂混合,因而具有良好的动力学特性。然而,搅拌过程中桨叶附近存在强制涡流区,脱硫剂在参与反应前大量凝并导致利用率较低。因此,设计了2种简便易行的新型搅拌桨(错位式搅拌桨、高低式搅拌桨),旨在通过相邻桨叶的高度差强化桨叶附近的轴向流动,破坏强制涡流区流动特征,增强铁水微元间的相对流动,进而减少强制涡流区对KR法脱硫混匀效果的不利影响,提高铁水与脱硫剂的混合效果。采用VOF(volume of fluid)和DPM(discrete phase model)建立了KR法搅拌过程的三维瞬态数学模型,对比分析了传统四叶桨及2种新型结构搅拌桨的铁水流动、颗粒分散程度、死区范围及液面以下颗粒比例等的影响。数值模拟结果表明,新型桨叶相比传统桨叶供给铁水更多的轴向速度。错位式桨叶和高低式桨叶强化了脱硫剂分散程度,其量化颗粒分散程度Sigma值分别低于传统四叶桨约9.49%、14.18%,脱硫后脱硫剂平均粒径相比传统桨叶工况分别降低约14.91%、13.38%。使用高低式搅拌桨在300 t铁水包进行工业试验,结果表明,高低式桨叶相比同期传统四叶桨平均单硫单耗降低0.27 kg。

关键词：铁水脱硫 KR法数值模拟搅拌桨结构结构优化混匀效果强制涡流区工业试验

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连退炉用U型辐射管内无焰燃烧的数值模拟

钢铁 2022年第1期57卷 143-150页

作者：徐家强宋中华潘妮谭方关许学成贺铸武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430000 武汉钢铁有限公司技术中心集团公司研究院湖北武汉430000

钢铁冶金用连续退火炉中通常使用辐射管对工件进行间接加热,这不仅保证被加热工件受热均匀,还能不影响其表面质量。但同时,由于辐射管内燃烧空间有限,极易产生局部高温区,这会影响被加热产品质量,而且高温会导致NO_(x)大量生成,此外,较... 详细信息

钢铁冶金用连续退火炉中通常使用辐射管对工件进行间接加热,这不仅保证被加热工件受热均匀,还能不影响其表面质量。但同时,由于辐射管内燃烧空间有限,极易产生局部高温区,这会影响被加热产品质量,而且高温会导致NO_(x)大量生成,此外,较大的壁温差异所产生的热应力会使管壁遭到蠕变破坏,缩短其使用寿命。因此,为了优化辐射管的性能,基于烟气再循环技术提出了一种新型辐射管燃烧器,它能在提高烟气循环量的同时保证燃烧持续进行,具体为,先在辐射管内进行传统燃烧,待温度高于燃料自燃点后,再引入大量烟气,从而使U型辐射管内达到无焰燃烧状态,此时,其表面温度更为均匀,NO_(x)排放也更低。通过建立带该燃烧器的U型辐射管数学模型,并辅以试验验证,探究了U型辐射管内无焰燃烧特性,包括辐射管内燃烧状态、表面温度均匀性以及NO_(x)排放情况,且将其与现有的U型辐射管进行了对比分析,并探讨了不同烟气卷吸量对辐射管内无焰燃烧特性的影响。研究结果表明,无焰燃烧状态完全不同于传统燃烧,传统燃烧情况下,辐射管前部存在明显的局部高温区;随着卷吸烟气量的引入及进一步增大,峰值温度不断下降,且高温区有向辐射管后部转移的现象,达到无焰燃烧状态时,局部高温区消失;无焰燃烧极大提升了辐射管表面温度均匀性,辐射管壁温温差极值由110减至35 K,温度均匀系数由9%减小到2.9%,这有利于提升辐射管实际使用寿命;污染物NO_(x)的排放由初始的0.022%降至0.000 1%以下。

关键词：连续退火炉辐射管烟气再循环无焰燃烧 NO_(x)