铁水预处理喷吹脱硫过程动力学数值模拟

【摘要】：钢材市场竞争越来越激烈，用户对钢材的质量的要求也愈来愈高。在现在的钢铁冶炼生产中，铁水预处理技术被越来越广泛的应用。铁水预处理技术包含脱硫、脱磷、脱硅三个部分。本文的研究来源于武钢集团的实际预处理脱硫过程，包含KR机械搅拌法和喷吹搅拌法。本文主要研究的是铁水预处理工艺中的喷吹法脱硫过程。本文主要是使用CFD软件进行仿真计算，所得结果与武钢研究院水模实验相比较。模拟的内容包含：水模实验容器内部的流场，随气体一起喷入的颗粒的轨迹及分布。最后本文还尝试利用FLUENT自带的用户自定义函数来求解自定义标量方程来模拟化学反应过程。 铁水预处理喷吹脱硫过程中，气体由管口喷出，在上升的过程中，所受压强减小，气泡会膨胀直至破灭。在本文模拟过程中，使用VOF方法来捕捉不同工况下的气泡的演变过程和液相自由表面的变化情况。不同的工况主要是指喷管插入深度和载气体喷入速度的不同。喷管插入深度有100mm，200mm，300mm三种。载气体喷入速度分别为5m/s，10m/s，15m/s。颗粒的初始速度和载气体速度相同。 由于水模实验容器的几何尺寸和内部流场是轴对称的，在建立计算模型时，本文采用的是二维轴对称模型。这样的好处是，计算网格较少，计算量减小，计算时间缩短。