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KR法铁水脱硫数值模拟与水模型实验

张送来  
【摘要】:我国是钢铁生产大国和消费大国,截止2017年11月,我国钢材产量累计达97298万吨。虽然我国钢材产量巨大,但是许多钢种仍依赖于进口,如冷轧薄宽带、镀层板(带)、电工钢板(带)、镀锌板(带)、以及部分不锈钢板(带)等。因此,我国仍需在提升钢材质量方面加大研究力度。硫对钢材质量有严重影响,降低钢材中硫的含量具有重要意义。本文基于KR机械搅拌法脱硫,使用Fluent计算流体力学软件对铁水包结构进行了数值模拟,研究铁水包结构对内部铁水流动状态的影响。结果表明:球形底结构铁水包能有效减小铁水流动的“死区”体积,并且可以缩短混匀时间;通过比较铁水内部流场发现,球形底结构铁水包中铁水形成了明显的不规则流动,不规则流动的形成有利于脱硫剂的分散。基于KR法铁水脱硫对偏心搅拌时铁水的流动状态及形成的漩涡进行的模拟,结果表明:偏心搅拌时形成了不规则的漩涡;在搅拌器与包壁较近侧铁水被充分搅拌,并且铁水流速比较远侧大1倍左右;铁水包底部铁水从一侧流往另一侧,说明偏心搅拌很好的减小了搅拌器底部流动“死区”的体积;当搅拌速度从120 rpm增加到200 rpm时,铁水流速增大约68%;采用水模型实验对KR法脱硫过程产生的漩涡进行了研究,并将结果与数值模拟结果进行对比,结果表明:数值模拟结果与水模型实验结果基本吻合,并且发现当搅拌器浸入深度过浅时容易发生“卷气”现象;当搅拌器浸入深度为187.5mm时,轴向平均速度差Δv最大,为0.132 m·s~(-1),大的轴向速度差有利于脱硫剂的卷入。


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