在钢铁制造过程中，出钢是炼钢转炉到钢包之间关键的温度控制环节之一。然而，在钢液通过空气转移的过程中会发生热损失，影响后续工艺的稳定性和生产能耗。随着全球碳中和目标的推进，如何优化出钢过程中的温度控制，减少热损失以降低能耗，成为钢铁行业关注的重点。
现有研究多集中在转炉或钢包内的温度分布，对出钢过程中钢流在空气中的热传递缺乏全面了解。尤其是在钢流通过空气过程中，其流动轨迹和热损失行为与出钢孔径、转炉倾角等动态参数密切相关，但目前对这些因素影响的耦合关系研究仍然不足。
最近，北京科技大学程树森教授及其团队通过数值模拟和物理实验，详细研究了转炉出钢过程中钢流的热传递行为。研究团队基于转炉和钢包之间的耦合影响，建立了考虑科里奥利力和渣层影响的数学模型，并通过1:12比例物理模型验证了出钢过程中钢流的运动轨迹和温度变化，提出了优化出钢温度控制的策略。
相关研究成果以“Numerical analysis of the heat transfer behavior of steel stream in the converter tapping”为题目发表于Ironmaking & Steelmaking期刊2024年第51卷第8期。论文作者为：Yong Liu, Tong Liu, Yongkun Qin, Shusen Cheng*。
该论文的主要研究结果与结论如下：
增加钢流静置时间或减少出钢孔径可以减少转炉内的残留钢液量；
在科里奥利力影响下，转炉内的残留钢液量有所降低；
钢流在空气中的热损失受出钢温度和出钢孔径的影响显著；
孔径140 mm条件下，当出钢温度为1700°C时，钢流在空气中的热损失导致温度下降1.02°C；
将出钢温度降低50°C，可以减少空气中的温度损失约0.1°C。
论文中的主要图片和表格如下：
图1. 出钢过程示意图
图2. 现场转炉出钢系统
图3. 实际出钢时间分布
图4. 出钢过程中转炉内部流动情况（60 秒）
图5. 渣（a）和科里奥利力（b）对出钢过程的影响
图6. 出钢过程中渣卷入现象
图7. 停留时间（a）和出钢量（b）对剩余水体积百分比的影响
图8. 出钢过程中出钢孔运动变化
图9. 出钢过程中钢流温度云图
图10. 钢流表面散热流量
图11. 钢流到达钢包时钢包上沿温降与出钢孔直径的关系
图12. 出钢温度对钢流温降的影响
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