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作者：李蒙华中科技大学

学位级别：硕士

kr机械搅拌法是铁水预处理中非常有效并且重要的脱硫方法之一,提高kr机械搅拌法的脱硫效率已经成为钢铁行业及相关研究者所关注的问题。本文从多相流传输动力学的角度,采用数值模拟与水模试验的研究方法,对kr机械搅拌中的轻浮颗粒混合... 详细信息

kr机械搅拌法是铁水预处理中非常有效并且重要的脱硫方法之一,提高kr机械搅拌法的脱硫效率已经成为钢铁行业及相关研究者所关注的问题。本文从多相流传输动力学的角度,采用数值模拟与水模试验的研究方法,对kr机械搅拌中的轻浮颗粒混合性能进行了研究。本文数值模拟中,采用VOF多相流模型捕捉自由液面形态,以DPM离散相模型模拟颗粒混合状态。水模试验用来测量临界转速并对数值模拟准确性进行验证。本文首先以扭转的kr机械十字型搅拌桨为研究对象,对轻浮颗粒混合下拉机制进行了研究。通过水模试验的方法对轻浮颗粒的临界下拉转速进行了确定,再通过数值模拟的方法,参考船舶敞水计算流场分析方法,对临界转速下的流场循环进行了分析。通过对液面处,轴向循环、湍动能和大尺度涡三种机制量化的分析比较,明确了各种搅拌罐、搅拌桨旋向、浸深中,各下拉机制的作用强度。接着,本文以PBT桨为研究对象,采用数值模拟的方法,对轻浮颗粒的分散评价指标进行了研究。以标准差公式为基础,提出了适用于拉格朗日模型颗粒模拟的分散度计算方法。参考船舶中敞水性能曲线,从颗粒分散以及功率消耗两个角度,提出了适用于搅拌过程的混合特性曲线。并研究了对不同时间、不同转速和不同浸深下,混合特性曲线的适用性。最后,以kr机械搅拌中常用的十字型搅拌头为研究对象,从结构参数和物性参数两个方面,对混合特性曲线在kr机械搅拌中的适用性进行了研究。其中结构参数包括:浸深、罐径比、桨叶数和挡板,均采用水模试验的方法进行研究;物性参数是液体粘度,采用数值模拟的方法进行研究。通过从颗粒分散情况以及功率消耗情况的分析,发现混合特性曲线在kr机械搅拌中有较好的适用性并能够对搅拌性能进行分析。本文研究中提出的分散度曲线对离散型颗粒模拟有较好的适用性,提出的混合特性曲线以及轻浮颗粒下拉机制方面的研究,有助于系统性地提高轻浮颗粒的混合性能并为kr机械搅拌优化设计提供理论依据。

关键词： kr机械搅拌轻浮颗粒欧拉-拉格朗日法混合性能曲线下拉机制

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kr搅拌铁水脱硫水模型试验研究

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炼钢 2022年第5期38卷 10-15页

作者：周剑丰彭家云成志强陈杰李明晖湖南华菱涟源钢铁有限公司湖南娄底417009 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002

通过kr铁水预脱硫水模型试验,分析探讨了湖南华菱涟源钢铁有限公司210转炉厂kr铁水脱硫的影响因素。研究结果表明,搅拌器转速、搅拌器插入深度、铁水罐装载深度、罐径比对铁水脱硫动力学有明显影响,搅拌器罐径比0.38、转速160 r/min、... 详细信息

通过kr铁水预脱硫水模型试验,分析探讨了湖南华菱涟源钢铁有限公司210转炉厂kr铁水脱硫的影响因素。研究结果表明,搅拌器转速、搅拌器插入深度、铁水罐装载深度、罐径比对铁水脱硫动力学有明显影响,搅拌器罐径比0.38、转速160 r/min、插入深度213 mm、铁水罐装载深度450 mm时脱硫效果最好。基于水模型试验结果在涟钢210转炉厂进行了工业性试验:将搅拌器罐径比由原来的0.34提高至0.38(即搅拌器平均直径由原来的1 290 mm增大为1 440 mm,叶片高度由原850 mm增加至950 mm),转速调整为116 r/min。优化后搅拌时间缩短1.1 min、脱硫剂消耗降低3.4%、搅拌器寿命提高36.1%。

关键词：铁水脱硫 kr机械搅拌水模型试验工业性试验

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铁水预处理中镁基脱硫剂的混合行为研究

铁水预处理中镁基脱硫剂的混合行为研究

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作者：张宏志东北大学

学位级别：硕士

现代钢铁生产过程中,铁水预处理工艺已成为降低钢中硫含量,生产高洁净度钢的关键工序之一。铁水预处理的代表性方法有kr机械搅拌法和喷吹法脱硫,它们的共同点都是通过搅拌铁水使其循环流动,带动脱硫剂与铁水的混合而达到脱硫的目的。因... 详细信息

现代钢铁生产过程中,铁水预处理工艺已成为降低钢中硫含量,生产高洁净度钢的关键工序之一。铁水预处理的代表性方法有kr机械搅拌法和喷吹法脱硫,它们的共同点都是通过搅拌铁水使其循环流动,带动脱硫剂与铁水的混合而达到脱硫的目的。因此如何提高脱硫过程中脱硫剂与铁水的接触时间和接触概率、强化脱硫化学反应,将直接影响到脱硫生产的技术经济指标。本文应用FLUENT软件,运用多重参考系坐标法(MRF),采用欧拉多流体模型和标准k-ε湍流模型,分别对kr机械搅拌法和喷吹法脱硫过程中镁颗粒与铁水的流动混合行为进行了数值模拟。研究了各种搅拌脱硫工艺参数对铁水罐内镁脱硫剂与铁水混合过程的影响,分析比较了最佳的搅拌工艺参数,并对搅拌工艺进行了适当的优化。对于kr机械搅拌法脱硫,本文基于固-液两相流的计算体系,研究了不同搅拌工况下镁脱硫剂与铁水的混合状况。比较了桨叶的转速、浸入深度、偏心距等对混合过程的影响。在此基础上,本文将kr机械搅拌法与喷吹法相结合,开发了一种新型喷吹脱硫方法。基于气-液两相流的计算体系,研究了这种新型喷吹脱硫方法中通气量、喷口插入深度、偏心喷吹的偏心度等变量对液体中含气率分布的影响以及气相的运动规律。 kr机械搅拌法的模拟结果表明,脱硫剂在铁水中的混合效果随着转速的增加而提高,考虑到搅拌功率的消耗,最佳转速为120r/min;搅拌桨的最佳浸入深度为熔池内液面高度的2/3;偏心搅拌时的混合效果要好于中心搅拌时的混合效果,最佳的偏心距离大约为罐体半径的1/3。新型喷吹法的模拟结果表明,较深的喷口位置更有利于气相的溶解,可增加气相在液体中的停留时间;通气量越大其熔池内总含气率越大;偏心喷吹的效果强于中心喷吹的效果,最佳偏心度大约为罐体半径的1/4。本文的研究结果对于优化铁水预处理脱硫工艺具有一定的指导意义。

关键词： kr机械搅拌气体喷吹数值模拟流体混合镁脱硫

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