RH过程中钢液脱硫的建模

文摘 2024-11-07 12:00 英国

随着对低硫钢需求的不断增长，传统的精炼工艺，如LF精炼，已经无法满足现代钢铁生产对超低硫含量的要求。而RH精炼工艺以其高效的脱硫能力逐渐成为钢铁工业的重要工艺之一。通过合理的粉末喷吹脱硫操作，可以有效将钢液中的硫含量控制在20ppm以下。

然而，以往的研究大多采用基于一维或二维的动力学模型，这些模型忽略了钢液在RH精炼过程中复杂的流动行为和脱硫剂的运动轨迹，导致喷吹参数的优化指导性不足，难以在工业生产中实现脱硫过程的精确控制。

最近，北京科技大学的Wei Chen和张立峰教授及其团队通过多相流体动力学建模与脱硫动力学模型的耦合，探讨了脱硫剂喷吹量、喷吹速度以及喷枪位置对RH过程钢液脱硫效果的影响。该研究通过k-ε模型、体积分数模型(VOF)、离散相模型(DPM)和未反应核心脱硫动力学模型，实现了对RH过程中粉末喷吹脱硫的精确模拟，并验证了数学模型的有效性。

相关研究成果以“Modeling on the Desulfurization of the Molten Steel During RH Process”为题目发表于Metallurgical and Materials Transactions B期刊2024年55卷10期。论文作者为：YU SUN, WEI CHEN*, LIFENG ZHANG*。

该论文的主要研究结果与结论如下：

大部分直径3毫米的脱硫剂颗粒滞留在RH真空室的钢液表面，仅有少部分随钢流进入钢包。
随着脱硫剂总量的增加，钢液中的平均硫含量先升高后保持不变。将脱硫剂量从1200公斤减少到400公斤时，脱硫效率降低了13%。
提高喷吹速度可降低钢液中的平均硫含量，但过高的喷吹速度会导致颗粒聚集，降低脱硫效率。
降低喷枪位置（从3.2米至2.0米）可使脱硫效率提高7.45%，并使平均脱硫速率从0.0477 ppm/s上升到0.0542 ppm/s。

论文中的主要图片和表格如下：

图1. 计算域

图2. 网格和边界条件

图3. RH系统中钢液的速度分布

图4. RH系统中湍流能量耗散率分布

图5. 模型验证与网格独立性验证

图6. 脱硫剂颗粒的空间分布

图7. 钢液中硫含量的空间分布

图8. 总脱硫剂量对钢液中平均硫含量的影响

图9. 总脱硫剂量对脱硫效率的影响

图10. 总脱硫剂量对单位脱硫剂硫去除量的影响

图11. 总脱硫剂量对钢液中平均脱硫速率的影响

图12. 喷吹速度对钢液中平均硫含量的影响

图13. 喷吹速度对脱硫效率的影响

图14. 喷吹速度对单位喷吹速度的脱硫效果的影响

图15. 喷吹速度对钢液平均脱硫速率的影响

图16. 喷枪位置对钢液中平均硫含量的影响

图17. 喷枪位置对脱硫效率的影响

图18. 喷枪位置对钢液平均脱硫速率的影响

如果您需要论文原文，请在下方留言给我。

钢铁连

炼钢、炼铁、连铸、连轧——合称“钢铁连”。传播钢铁冶金前沿技术，关注范围包括烧结球团、炼铁原料、高炉炼铁、非高炉炼铁、氢冶金、转炉炼钢、电炉炼钢、炉外精炼与铁水预处理、连续铸钢、近终形连铸、轧钢、低碳环保、钢铁材料、钢铁市场观察等。

Jyrki Pitkälä: AOD炉生产氮合金不锈钢：氮脱氮动力学和模型 | 2024

刘然: 基于DB-Mini-KMeans和多层感知器的高炉操作剖面监控系统 | 2024

Samik Nag：基于经典热力学的高炉矿渣形成预测模型 | 2024

冶金科技英才：丰涵

张立峰：钢轧制过程中非金属夹杂物变形研究进展 | 2022

张殿华：板带轧制数字化技术进步与发展趋势 | 2024

冶金科技英才：陈永峰

魏光升：电炉短流程高品质钢生产控氮技术探索与创新实践 | 2024

魏光升：115t量子电弧炉CO2喷吹工艺的影响研究 | 2023

程树森：炼钢炉出钢过程中钢流热传递行为的数值分析 | 2024

JH Park：二次精炼和连续铸造过程中钢液的再氧化现象综述 | 2024

林路：基于数学机制和GA-BP算法的LF炉温度预测模型 | 2024

Pu Huang：一种高炉渣剥落视觉检测方法 | 2024

Shatokha：高炉风口与氢共喷二氧化碳利用潜力研究 | 2024

刘征建：烧结矿生产用铁矿石造粒：发展、进展与挑战 | 2023

章顺虎：金属板轧制力精确建模的研究进展和智能化趋势 | 2023

孔荣宗：超高压临氢环境用抗氢钢研究进展 | 2023

孙彦辉：通过浸入式水口和结晶器电磁搅拌控制钢材梯度转变过程的宏观偏聚 | 2024

Ahasan：塔塔钢铁铁水质量改进：十年之旅 | 2024

征稿启事

姜周华：电弧炉废钢预热技术的发展现状 | 2020

刘颂：大数据与智能计算在烧结系统中的应用研究 | 2023

王林珠：转炉留渣双渣工艺两阶段脱磷对比研究 | 2019

杨健：超低碳IF钢冶炼过程炉渣对夹杂物控制研究进展 | 2024

雷洪：RH处理后钢液温度的智能预测 | 2024

刘宇：基于温度特征和堆叠多分类器模型的粘结漏钢识别 | 2024

张福明：高炉炼铁高比例球团矿冶炼关键工艺技术分析 | 2024

李海峰：面向长流程的富氢低碳炼铁技术路径分析 | 2023

姜周华：电弧炉炼钢技术的发展趋势 | 2020

王战民：氢冶金工艺及氢基竖炉用耐火材料研究进展 | 2024

王飞宇：LF精炼炉加废钢工艺研究 | 2020

潘冬：钢铁制造烧结过程关键参数检测方法综述 | 2023

稀土元素对无取向硅钢夹杂物改性的影响机制

张福明：喷吹天然气条件下高炉主要工艺参数的研究 | 2022

王雁：电炉炼钢钢铁原料的现状分析与展望 | 2021 |

王敏：LF精炼工艺智能控制与决策模型研究进展 | 2024 |

胡杰：智能制造在钢铁冶金铁前工序的应用现状及展望 | 2023 |

蒋历俊：气基竖炉直接还原工艺发展现状及展望 | 2024 |

转炉炼钢几个关键技术的研究进展

转炉冶炼低磷洁净钢的工艺开发和实践

延长大型高炉炉缸寿命的认识与方法 | 张福明 | 炼铁高引论文 | 2019

转炉脱磷工艺的最新进展

中冶赛迪绿色电炉技术实践及展望

转炉炼钢最佳废钢比计算模型

300t转炉终点碳氧积控制技术研究

大型转炉高效率、长寿命顶底复合吹炼技术

炼钢转炉脱磷的研究进展及展望

磷在氢基直接还原-冶炼炼钢路线中的行为 | 非高炉炼铁

不对称底吹对转炉内废钢熔化行为的影响

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉