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废钢在气体搅拌容器中运动融化的水模型实验

过程工程学报 2022年第7期22卷 954-962页

作者：杨荣旺陈超林尧铖赵宇赵健朱江俊杨士舜太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024

由于经济原因,在炼钢过程如转炉和精炼钢包中,废钢的用量有所增加。废钢在上述反应器中的熔化机理仍然不明确。水模型研究可以直观地模拟废钢的运动和熔化过程。通过水模型实验,以冰球和饱和KCl溶液制成的盐球分别模拟轻、重废钢,研究... 详细信息

由于经济原因,在炼钢过程如转炉和精炼钢包中,废钢的用量有所增加。废钢在上述反应器中的熔化机理仍然不明确。水模型研究可以直观地模拟废钢的运动和熔化过程。通过水模型实验,以冰球和饱和KCl溶液制成的盐球分别模拟轻、重废钢,研究其在类转炉及钢包中的运动过程和融化规律。结果表明,在本实验中,冷冻时长超过18 h后,冰样的融化时间受影响较小。冰球和盐球融化过程呈球形或椭球形,且其直径随时间呈线性减小。随着熔池温度的提高,冰样融化加快。不同的液面高度及吹气流量会形成不同特征的流场,使冰球与盐球呈现不同的运动规律。冰球的融化时间随液面高度增加而降低,盐球呈先大幅度降低再小幅度增加的趋势。在本研究的吹气流量下,液面高度和直径比为0.94时,盐球的融化时间同比最低。在液面高度较低时(高度与直径比为0.42~0.73),在羽流区上方加入盐球会显著降低融化时间;液面高度较高时(高度与直径比为0.83~1.04),加入位置对融化时间无显著影响。

关键词：废钢运动融化水模型冰

废钢在底吹反应器中运动熔化及混匀的水模型实验

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过程工程学报 2022年第12期22卷 1601-1612页

作者：裴康华陈超赵宇林尧铖杨荣旺朱江俊王涛杨康林万明太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024 福建三钢闽光股份有限公司福建三明365000 山西电子科技学院山西临汾041075

通过水模型实验,使用饱和氯化钾溶液制作的冰样模拟重型废钢,研究其在底吹气体搅拌反应器中的运动、融化及溶质的混匀规律。探究了单孔吹气模式下的液面高度、双孔吹气方式下的气体流量等因素对其的影响。结果表明,单孔吹气时,液面高度... 详细信息

通过水模型实验,使用饱和氯化钾溶液制作的冰样模拟重型废钢,研究其在底吹气体搅拌反应器中的运动、融化及溶质的混匀规律。探究了单孔吹气模式下的液面高度、双孔吹气方式下的气体流量等因素对其的影响。结果表明,单孔吹气时,液面高度较低时(液面高度与直径比为0.42),气柱发展不充分,容器内环流较弱,盐球在气柱上下往复运动,融化较为缓慢。随着液面高度增加(液面高度与直径比为1.04),盐球随着环流运动,融化过程加快,按照98%标准得到的KCl的混匀时间甚至低于融化时间。双孔吹气时,A孔气体流量0.8 m^(3)/h不变,B孔气体流量为0.5和1.0 m^(3)/h时,盐球从吹气孔A上方加入后,在容器底部停留一段时间,在60~70 s之后才运动到顶部,沿着环流运动;B孔流量增加至1.5 m^(3)/h时,盐球不会在底部停留,随气柱运动到吹气流量大的一侧的羽流区,其融化过程较快。在双孔吹气方案中,也发现了KCl的混匀时间低于融化时间的规律,这和融化末期盐球质量较小,释放的盐分较少有关。在本研究中,双孔吹气对盐球融化的促进作用不如单孔吹气且流量较大的方案。

关键词：废钢水模型运动融化混匀冰

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熔池对流对废钢熔化过程影响数值模拟研究

过程工程学报 2023年第9期23卷 1256-1268页

作者：周小宾滕宇汪万行岳强朱正海安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002

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... 详细信息

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。

关键词：废钢熔化熔池对流转炉渗碳

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废钢分类判级的现状分析与展望

环境工程 2023年第S02期41卷 1163-1166页

作者：马飞跃中冶赛迪工程技术股份有限公司公用设计部重庆401122 重庆赛迪热工环保工程技术有限公司公用设计部重庆401122

废钢作为炼钢的重要原料,在碳达峰和碳中和目标下,其使用量将会持续增加。国内废钢资源不足将会导致短期内进口废钢量增加,废钢分类判级的重要性也日益增加。对比了关于废钢分类及检验的国家标准GB/T 4223—2017《废钢铁》和GB/T 39733... 详细信息

废钢作为炼钢的重要原料,在碳达峰和碳中和目标下,其使用量将会持续增加。国内废钢资源不足将会导致短期内进口废钢量增加,废钢分类判级的重要性也日益增加。对比了关于废钢分类及检验的国家标准GB/T 4223—2017《废钢铁》和GB/T 39733—2020《再生钢铁原料》。从标准的变化、研究进展方面分析了废钢分类的现状。对废钢分类进行了展望,指出加强废钢分类标准体系建设、建设废钢智能判级系统是其未来的发展方向。

关键词：废钢分类标准对比智能判级展望

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山西废钢再生利用影响因素及资源化潜力评估

环境工程技术学报 2023年第4期13卷 1544-1551页

作者：冯琳袁进何泓邓天陆太原理工大学环境科学与工程学院山西科城能源环境创新研究院

探究山西省内废钢再生利用影响因素及资源化潜力对加快循环经济发展、促进钢铁行业绿色低碳转型具有积极意义。在PEST(political、economic、social、technological)模型的基础上利用主成分分析法识别山西省废钢再生利用影响因素;运用... 详细信息

探究山西省内废钢再生利用影响因素及资源化潜力对加快循环经济发展、促进钢铁行业绿色低碳转型具有积极意义。在PEST(political、economic、social、technological)模型的基础上利用主成分分析法识别山西省废钢再生利用影响因素;运用系统动力学、生命周期法、GM(1,1)模型对2021—2035年山西省废钢资源化潜力进行综合评估。结果表明:山西省废钢再生利用的影响因素可归纳为企业综合实力、行业政策环境和行业市场环境3个方面;山西省废钢资源化潜力较大,废钢资源利用量将在2021—2030年快速增加,在2030年后趋于稳定。为提高山西省废钢资源化利用水平,促进行业高质量发展,提出以下政策建议:培育规范化、大型化的废钢再生利用企业;提升行业智能化信息水平,强化企业科技创新能力;加强市场监管力度,引导市场良性发展。

关键词：废钢主成分分析资源利用量系统动力学山西省

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废钢对转炉熔池流体流动影响研究

过程工程学报 2021年第4期21卷 410-419页

作者：周小宾彭世恒刘勇王多刚安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243000 上海梅山钢铁股份有限公司江苏南京210039

通过物理模拟和数值模拟,研究某钢厂250吨转炉中废钢集中分布时熔池特征,以及废钢对转炉熔池流体流动的影响。结果表明,底吹流量为40 L/min时,加入10, 20, 40, 60 t废钢的熔池混匀时间相比无废钢时分别上升21.16%, 63.70%, 87.02%和217.... 详细信息

通过物理模拟和数值模拟,研究某钢厂250吨转炉中废钢集中分布时熔池特征,以及废钢对转炉熔池流体流动的影响。结果表明,底吹流量为40 L/min时,加入10, 20, 40, 60 t废钢的熔池混匀时间相比无废钢时分别上升21.16%, 63.70%, 87.02%和217.03%。底吹气量较小时(废钢量增加,底吹形成的气液两相区开始向炉壁处偏移。当底吹气量50 L/min时,气液两相区最大速度由0.24 m/s增至0.40 m/s。随着废钢量增加,熔池低速区体积比逐步减小,当加入40 t废钢时,低速区体积比减小89.46%。熔池中随底吹气量增大,熔池获得动能增加,但气体能量利用率降低。熔池中废钢量为60 t,底吹气量增至25, 40和50 L/min时,底吹气体能量利用率比15 L/min时分别下降2.98%, 6.27%和8.68%。当熔池中加入废钢时,随废钢量增加,气体能量利用率上升。底吹气量25L/min,熔池中废钢加入量为10和60t,气体能量利用率分别增加2.48%和41.41%。废钢量较大时,底吹气体利用率出现较大幅度上升。

关键词：废钢物理模拟数值模拟熔池动能底吹能量利用率

激光诱导击穿光谱技术结合偏最小二乘回归快速预测废钢中8种元素的含量

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理化检验（化学分册） 2022年第10期58卷 1137-1143页

作者：刘艳丽孙永长安治国石玉龙黄晓红宋超河钢集团钢研总院石家庄050000 华北理工大学人工智能学院唐山063210

基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,结合偏最小二乘回归(PLSR),建立了废钢中铬、镍、铜、硅、锰、钒、碳、钛等8种元素的定量分析模型。采用便携激光诱导击穿光谱废钢成分检测仪对12个钢铁标准样品进行扫描,对光谱数据进行剔除、平均、基... 详细信息

基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,结合偏最小二乘回归(PLSR),建立了废钢中铬、镍、铜、硅、锰、钒、碳、钛等8种元素的定量分析模型。采用便携激光诱导击穿光谱废钢成分检测仪对12个钢铁标准样品进行扫描,对光谱数据进行剔除、平均、基线校正、归一化等预处理,以美国国家标准与技术研究院发射谱线数据库为参考依据,以筛选出的各元素建模波段的光谱数据作为模型输入,采用十折交叉验证方法,确定铬、镍、铜、硅、锰、钒、碳、钛的潜变量数分别为16,24,18,22,25,14,9,22,在优化的参数下分别对8种元素进行建模。结果显示:8种元素模型的相关决定系数为0.9571~0.9996,均方根误差为0.0034~0.0706,平均百分比误差为6.6764~75.645,残差平方和为0.0020~0.6532;除碳元素外,其余7种元素测定值的相对标准偏差(n=5)均不大于7.0%;模型用于预测实际废钢样品中锰、硅、铜元素的含量,所得结果与火花直读光谱法的基本一致。

关键词：激光诱导击穿光谱偏最小二乘回归废钢定量分析模型

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废钢对转炉熔池混匀过程的影响

过程工程学报 2019年第6期19卷 1178-1185页

作者：刘勇邓南阳周小宾王多刚彭世恒安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室安徽马鞍山243002 中国钢研科技集团有限公司钢铁研究总院北京100081

采用物理模拟研究某炼钢厂250 t转炉冶炼过程中废钢加入量、分布方式和轻重废钢对熔池搅拌混匀的影响。结果表明,轻废钢和重废钢对熔池混匀影响不同,加入轻废钢,熔池混匀时间随废钢量增加而增加,底吹流量为50 L/min时,加入20和60 t废钢... 详细信息

采用物理模拟研究某炼钢厂250 t转炉冶炼过程中废钢加入量、分布方式和轻重废钢对熔池搅拌混匀的影响。结果表明,轻废钢和重废钢对熔池混匀影响不同,加入轻废钢,熔池混匀时间随废钢量增加而增加,底吹流量为50 L/min时,加入20和60 t废钢熔池混匀时间分别比无废钢时上升48.60%和134.70%。加入重废钢时,废钢在熔池中的分布方式会影响熔池钢液流动,从而影响熔池混匀时间。重废钢在炉底集中分布时,熔池混匀时间随废钢量增加而增加,随底吹气体流量增加而降低。过量底吹气体可能对熔池搅拌有负面影响,底吹流量大于40 L/min时,熔池混匀时间上升。熔池均匀分布时,熔池混匀时间受废钢加入量和底吹气体流量影响。底吹气体流量为25 L/min、重废钢均匀分布时,熔池混匀时间在废钢加入量为40 t和60 t时比20 t时分别降低30.13%和12.93%。废钢倾侧分布时,形成了熔池中非对称搅拌,增加了熔池水平横向流动,一定程度上有利于熔池混匀。相同供气量(25 L/min)下,40 t废钢均匀分布和倾侧分布的混匀时间比集中分布时分别低38.87%和41.01%。

关键词：物理模拟废钢底吹流量混匀时间

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多功能铁水包熔化废钢的计算及分析

中南大学学报（自然科学版） 2019年第5期50卷 1021-1027页

作者：杨光邓帅徐安军戴晓庆北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

为了提高钢铁生产流程中的废钢比,在高炉接铁前向多功能铁水包中加入废钢,并通过热力学计算和数值模拟对多功能铁水包中的废钢熔化问题进行分析研究。研究结果表明:废钢在铁水包中有足够的时间升高至预热温度,高炉出铁口的铁水冲击能可... 详细信息

为了提高钢铁生产流程中的废钢比,在高炉接铁前向多功能铁水包中加入废钢,并通过热力学计算和数值模拟对多功能铁水包中的废钢熔化问题进行分析研究。研究结果表明:废钢在铁水包中有足够的时间升高至预热温度,高炉出铁口的铁水冲击能可有效促进大型废钢的熔化过程;当废钢比表面积为1.6 m^2/t且预热温度为800℃时,每吨钢熔化时间约为11.5 min;铁水包中的废钢熔化受预热温度的影响,对于比表面积为3.3 m^2/t的中型废钢,当其预热温度由300℃升高至800℃时,每吨钢熔化时间也由8.5 min缩短至6.8 min。

关键词：多功能铁水包废钢熔化过程数值模拟