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基于EDEM的强力混合机混匀效果数值模拟

过程工程学报 2023年第11期23卷 1530-1540页

作者：高旭雷杰狄瞻霞刘山平宋云锋龙红明安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032 冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室安徽马鞍山243002 马鞍山钢铁股份有限公司制造部安徽马鞍山243000

原料混匀效果是影响球团质量和生产效率的重要因素,强力混合机作为核心混匀设备,合适的运行参数可使混合的物料达到最佳混匀效果。工业上一般以检测球团的基础性能指标来替代物料的混匀效果,造成检测流程长、误差大,并且无法直观获得物... 详细信息

原料混匀效果是影响球团质量和生产效率的重要因素,强力混合机作为核心混匀设备,合适的运行参数可使混合的物料达到最佳混匀效果。工业上一般以检测球团的基础性能指标来替代物料的混匀效果,造成检测流程长、误差大,并且无法直观获得物料运动轨迹和分散效果。本研究采用SOLIDWORKS软件建立了强力混合机模型,利用EDEM离散元软件模拟了物料在反应器中的运动行为,研究了混合机转子、筒底、筒壁的旋转方式以及物料的填充率等因素对混匀效果的影响。结果表明,提升转子转速能够显著改善混匀效果,但是转速达±48 r/min时提升转速对混匀效果的改善不明显;加入筒底的旋转能够突破双转子旋转时的速度阈值,并且筒底在较低转速+30 r/min时即可大幅度提升混匀效果;相反地,加入筒壁的旋转会产生堆积效应,抑制了颗粒的分散,从而降低了混匀效果;填充率过高不利于转子叶片位置以上的物料分散,其中填充率为60%时混匀效果最佳。综合考虑了企业球团生产和混合设备运行性能要求,给出了合理的运行参数:转子转速±30 r/min、筒底转速+30 r/min、筒壁转速0 r/min和填充率60%。

关键词：离散单元法强力混合机混匀效果转速填充率

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强力混合机物料场仿真及优化研究

强力混合机物料场仿真及优化研究

作者：王滔南京林业大学

学位级别：硕士

粉体物料的混合是工业生产中一个非常重要的工艺过程,在化工,冶金,制药,造纸,食品以及废水处理等行业都得到了广泛的应用。本文研究了强力混合机物料场的运动情况,基于离散单元法对混合机的物料场进行了模拟仿真,通过对物料场的研究来... 详细信息

粉体物料的混合是工业生产中一个非常重要的工艺过程,在化工,冶金,制药,造纸,食品以及废水处理等行业都得到了广泛的应用。本文研究了强力混合机物料场的运动情况,基于离散单元法对混合机的物料场进行了模拟仿真,通过对物料场的研究来探究混合机的结构对于物料混合的影响,为强力混合机的设计改进提供参考。本文主要内容如下:1、用离散单元法对物料场进行初步的探究和优化。混合机在工作过程中,工作参数会对混合产生影响。根据物料在混合机内运动的实际情况以及物料的材料属性,通过离散单元软件EDEM分别改变混合机的相关参数进行数值模拟,通过分析结果得到最佳的工作参数;2、对搅拌叶片进行结构优化。由于在混合机内,影响混合效率的参数有很多,比如转速,填充率,叶片排布,叶片数量、混合筒的筒长和筒径等,在对于搅拌叶片做进一步的细化研究时,这些参数对于研究会产生相互干扰,是本文研究中的一个难点。本文将根据混合机内物料场的流动情况,对混合机的结构进行简化,特别是对搅拌叶片的模型进行了简化,同时对搅拌叶片的关键参数进行正交分析,得到搅拌关键参数的敏感度,分析了搅拌叶片的关键参数对于混合效率的影响,进而获得最优方案;3、探究混合叶片的数量和混合效率之间的关系。由于在混合机内物料场的运动情况十分的复杂,当搅拌轴上安装多个搅拌叶片的时候,其混合效率与搅拌叶片的数量并不是简单的线性叠加,所以,本文将模拟在不同数量搅拌叶片的组合下,混合设备的混合效率,分析出物料场的混合时间与搅拌叶片数量呈周期性变化;4通过对比研究的方式研究了反向叶片对于混合的影响。首先建立了装有不同搅拌叶片的混合机模型,通过模拟实验对比了安装反向搅拌叶片与未安装反向搅拌叶片的混合机的混合情况,发现装有反向搅拌叶片时物料轴向平均位移明显小于未安装反向搅拌叶片的混合机,但是其混合均匀程度略高于未安装反向搅拌叶片,所以为了避免物料由于混合时间过短而导致混合不均匀,安装反向搅拌叶片对于提高混合效率是有帮助的。

关键词：强力混合机搅拌叶片离散单元法结构优化

强力混合机叶轮轴上耙头及叶片安装角度的改进

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烧结球团 2001年第1期26卷 60-61页

作者：黄苏长沙冶金设计研究院机械分院

针对强力混合机使用中出现的电机发热和电流增大等非正常现象 ,通过对该混合机叶轮轴上耙头和叶片的工作状况进行分析 ,调整其安装角度后 ,取得了明显效果。

关键词：强力混合机叶轮轴耙头叶片安装角度烧结

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基于DEM的强力混合机颗粒仿真与优化

烧结球团 2021年第6期46卷 62-68页

作者：薛宁湖南中冶长天重工科技有限公司湖南长沙410205

为研究卧式强力混合机的混合过程和机理,提高混合效率,本文采用DEM软件对强力混合机的混合均匀性和效率进行研究。首先建立卧式强力混合机的数值仿真模型,分别对混合原料粒度、填充率、含水量、转子组件4个参数进行研究,分析其对物料混... 详细信息

为研究卧式强力混合机的混合过程和机理,提高混合效率,本文采用DEM软件对强力混合机的混合均匀性和效率进行研究。首先建立卧式强力混合机的数值仿真模型,分别对混合原料粒度、填充率、含水量、转子组件4个参数进行研究,分析其对物料混合时间、混合均匀性和转子部件磨损的影响规律,最后通过正交试验验证数值仿真结果的有效性。研究结果表明:含水量对混合度有显著影响;在填充率为10%、转速为55 r/min、表面能为3 J/m^(2)、含铁原料和溶剂粒度为8.5 mm,燃料粒度为6.5 mm时,筒内混合度最好。

关键词：强力混合机 DEM 仿真优化

Ф1600×3500强力混合机的研制及应用效果

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烧结球团 1996年第5期21卷 57-59页

作者：陈有庆赵吉祥本钢第二炼铁厂

Ф１６００×３５００强力混合机的研制及应用效果陈有庆，赵吉祥（本钢第二炼铁厂）关键词强力混合机，研制，应用效果１前言我国的球团厂多数采用圆筒混合机和简便的轮式混合机进行原料的混合作业。因其混合效率低，故近年来新建的球... 详细信息

Ф１６００×３５００强力混合机的研制及应用效果陈有庆，赵吉祥（本钢第二炼铁厂）关键词强力混合机，研制，应用效果１前言我国的球团厂多数采用圆筒混合机和简便的轮式混合机进行原料的混合作业。因其混合效率低，故近年来新建的球团厂和某些老厂转而采用了美国式强力...

关键词：强力混合机研制混合机炼铁

非球体颗粒在强力混合机中混匀特性的数值模拟

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烧结球团 2019年第5期44卷 38-42页

作者：卢兴福左志坚龚曙光谢桂兰刘克俭中冶长天国际工程有限责任公司湖南长沙410205 湘潭大学机械工程学院湖南湘潭411105

为了研究非球体颗粒在强力混合机的随机运动及混合特性,采用离散元法对球体、六面体以及四面体颗粒在强力混合机内的混合情况进行数值模拟研究。从颗粒接触数量、桨叶轴扭矩、速度场分布等方面分析不同形状的颗粒流动形态,并基于统计学... 详细信息

为了研究非球体颗粒在强力混合机的随机运动及混合特性,采用离散元法对球体、六面体以及四面体颗粒在强力混合机内的混合情况进行数值模拟研究。从颗粒接触数量、桨叶轴扭矩、速度场分布等方面分析不同形状的颗粒流动形态,并基于统计学方法探讨颗粒形状对于颗粒混合性能的影响。结果表明:相对球体颗粒而言,异形非球体颗粒接触数量以及扭矩值明显增大;颗粒的混匀性能随着颗粒接触数量的减小而下降。

关键词：强力混合机非球体颗粒混匀效果离散元法

基于模糊PID算法的强力混合机料位平衡控制技术研究

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基于模糊PID算法的强力混合机料位平衡控制技术研究

作者：邹蔓弘湘潭大学

学位级别：硕士

在钢铁冶炼生产中,球团生产是一种十分重要的生产工艺,它被用于提炼球团矿,工艺过程是在细磨铁精矿粉或者其他含铁粉料中加入少量的添加剂,将其进行混合,再通过造球机中滚动生成球团,然后进行干燥、焙烧,固结成达到一定强度和冶金性能... 详细信息

在钢铁冶炼生产中,球团生产是一种十分重要的生产工艺,它被用于提炼球团矿,工艺过程是在细磨铁精矿粉或者其他含铁粉料中加入少量的添加剂,将其进行混合,再通过造球机中滚动生成球团,然后进行干燥、焙烧,固结成达到一定强度和冶金性能的球型寒铁原料。在此过程中,能否产出品质优良的球团矿,影响因素有很多,而在众多影响因素里面,保证球团原料精矿粉和膨润土有良好的混合是关键之一。由于物料混合过程的复杂性和多样性,简单的人工控制水平无法确保工艺生产的高稳定性,也很难为后续工艺提供优质混合矿。本文根据强力混合机料位平衡控制系统的工作原理,采用了一种称重料位控制的强力混合机料位平衡控制策略,并利用模糊控制算法的优化能力,将模糊算法与常规PID控制方法相结合,确定了基于模糊PID算法的强力混合机料位平衡控制系统。本文的研究工作主要包含以下几个方面:(1)料位平衡控制的研究难点与关键技术。结合国内外料位平衡技术研究现状,分析和总结了强力混合机料位控制过程中存在的问题;介绍了强力混合机的结构及控制系统主要部件;阐述了冶金工业里料位平衡的概念;解释了料位平衡对物料混合质量的影响;体现了料位控制的重要性。(2)常规PID算法在称重料位控制策略中的实现及其不足。针对强力混合机桶壁厚、运行时受到振动摇晃的冲击大、不便于侧边开孔,以致无法直接准确测量强力混合机内实时料位的问题,设计了一种称重料位控制策略,能直观地反映出混合桶内料位情况,并通过实验证明了其可行性。但存在控制精度不高、响应速度慢、抗干扰能力差等缺点。(3)模糊PID算法对料位控制系统的优化。将模糊控制算法与PID控制相结合,运用Simulink搭建了强力混合机料位平衡模糊PID控制模型,对传统PID料位控制及基于模糊PID算法的料位控制进行对比分析,有效提高了系统控制精度,减少了料位达到稳态所需时间,解决了不同物料及人为干扰对料位平衡控制造成的不利影响,证明了模糊PID控制具有更好的动态和静态特性。(4)强力混合机料位平衡控制系统的设计。基于西门子S7-300设计开发了强力混合机称重料位控制系统与配套上位机软件,可准确地采集到现场层实时数据并对其定义,组态形成路径文件,通过人机交互方式提高了系统使用的便捷性与灵活性,在冶金球团生产现场搭建实验平台进行验证,结果表明使用该方法可显著提高工作效率,具有良好的工程应用前景。

关键词：强力混合机料位控制模糊PID PLC 上位机

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冷固结球团直接还原采用强力混合机的研究

烧结球团 1995年第2期20卷 19-22页

作者：黄柱成傅伯诒李树根刘沂渊冯国良中南工业大学鲁中冶金矿山公司

本文进行了冷固球团直接还原工艺采用强力混合机的研究。结果表明：采用强力混合机进行添加复合有机粘结剂的混合料制备，在工艺技术上是可行的，其生球、干球质量均可满足直接还原工艺的要求。

关键词：强力混合机混合料混匀冷固球团

基于DEM的强力混合机混匀过程模拟及结构优化

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基于DEM的强力混合机混匀过程模拟及结构优化

作者：周志勇湘潭大学

学位级别：硕士

粉体物料的混合是工业生产中十分重要的一个工艺环节，其混合情况的好坏直接关系到产品的质量。本文基于离散单元法(DEM)，对铁精矿和膨润土两种粉体物料在强力混合机内的混合过程进行仿真研究。利用离散元软件EDEM对强力混合机在不同... 详细信息

粉体物料的混合是工业生产中十分重要的一个工艺环节，其混合情况的好坏直接关系到产品的质量。本文基于离散单元法(DEM)，对铁精矿和膨润土两种粉体物料在强力混合机内的混合过程进行仿真研究。利用离散元软件EDEM对强力混合机在不同结构参数下的混合过程进行仿真，探寻其结构参数与物料混合均匀程度的相互关系，为相关混合设备的设计改进提供理论基础与参考。本文主要研究内容及成果如下：(1)分析了粉体物料的混合特性，对混合方式进行了总结。讨论了强力混合机的结构及工件原理，并对粉体物料在混合机内的运动和混合机理进行了分析。同时用CFD仿真软件FLUENT对混合分析进行了验证。(2)根据粉体物料微观离散性的特点，建立了铁精矿和膨润土在混合过程中相互作用的颗粒接触模型，分析了球体接触理论、软球模型和硬球模型的特点，并选用软球模型作为离散单元法模拟的接触模型。在当前计算机无法进行大规模离散单元计算的限制下，本文基于相似理论建立了强力混合机、铁精矿和膨润土的EDEM模型，使工业中的粉体物料混合过程模拟得以实现。(3)针对强力混合机的桨叶转速、桨叶角等关键结构参数，设计了合理的EDEM模拟实验组，计算了模拟实验的混合均匀度。通过对混合均匀度曲线以及混合机内混合均匀度分布情况的分析，确定了混合机关键结构参数对混合性能的影响，并总结了结构参数改进的途径和方法。

关键词：强力混合机离散单元法相似理论混合均匀度结构优化