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烧结矿冷却过程正交模拟优化试验研究

张家元 , 张小辉 , 周孑民 , 戴传德 , 谢东江

钢铁

烧结矿粒径、进口流量、料层高度、孔隙率和进口风温是影响烧结矿冷却过程中余热利用量的主要参数。通过对某钢铁厂360m2环冷机进行研究，针对烧结矿换热的特点建立了烧结矿换热过程求解的数学模型。以计算流体力学软件FLUENT6.3为平台，采用UDS和UDF构建多孔介质局部非热力学平衡的能量双方程模型，模拟烧结矿冷却过程；以提高环冷机的余热回收利用量为目标，通过正交试验的方法对影响烧结矿换热过程的5个参数进行了优化，得到了最佳运行参数组合。通过与现场测试的数据比较表明，计算结果与实际运行过程吻合较好。研究结果对烧结系统的余热利用提供了可靠的理论依据。

关键词: 烧结矿 , numerical simulation , orthogonal optimum experiment , waste heat utilization

CFD数值模拟技术在冶金中的应用

李林波 , 曾文斌 , 朱军 , 田清章 , 薛晶晶

钢铁研究学报

冶金过程复杂而不稳定，很多过程都是属于“黑匣子”。传统的研究方法周期长、耗费大且往往无法达到理想目标，而数值模拟弥补了传统冶金研究的不足，CFD商业软件的出现更使数值模拟得到前所未有的发展机遇。介绍了常用的CFD商用软件，并讨论了CFD数值模拟技术在有色冶金、炼钢等冶金过程中的具体应用，指出CFD数值模拟技术在冶金工业中具有广阔的应用前景。

关键词: CFD , numerical simulation , metallurgy , application

中间包数值物理模拟优化及冶金效果

冯捷 , 包燕平 , 唐德池

钢铁

通过建立1∶3的水模型试验，对某钢厂的中间包进行挡墙优化及气幕挡墙试验，运用fluent6.3软件，对水模型试验结果进行数值模拟计算。挡墙优化后中间包采用方形有檐湍流控制器，下挡墙高400mm，距离冲击区的距离为2295mm。气幕代替下挡墙试验，得出较优的吹气量为1.5m3/h，吹气位置应距离冲击区2295mm。进行中间包吹气工业试验，得出吹气后的中间包铸坯全氧质量分数为29.8×10-6，较原中间包铸坯的34.7×10-6，减少141%。大颗粒夹杂物含量由原来的5.83mg/(10kg)减少到 4.30mg/(10kg)。

关键词: 中间包 , numerical simulation , physical simulation , gas blow

半无头轧制超长铸坯均热过程中温度场的数值模拟

赵显蒙，康永林，刘旭辉，陈林恒，凌华

钢铁研究学报

利用ABAQUS有限元软件对半无头轧制超长铸坯均热过程中的温度场变化进行了数值模拟。在建模过程中，利用ABAQUS的用户子程序USDFLD和FILM，采用改变材料导热系数和与环境的综合换热系数的方法，模拟了铸坯进入均热炉的过程，使模型的计算量大幅减小，计算结果与现场实测数据吻合较好。计算了拉坯速度分别为4、5和6m/min时，长40、80、120和160m铸坯的温度场变化，发现在拉坯速度为4m/min时，铸坯尾部入炉15min后，4种长度铸坯的纵向温差均可控制在30℃以内；提高连铸机的拉坯速度可以使铸坯均热所需的时间明显缩短。

关键词: 半无头轧制 , numerical simulation , temperature field , soaking , ABAQUS

新钢包热状态对钢水温度的影响

吴鹏飞，贺东风，汪红兵，邵俊宁，田乃媛

钢铁研究学报

以210t未加绝热层的无碳新钢包为研究对象，建立数值模拟模型进行计算，并利用实际生产数据进行验证。计算结果显示新钢包蓄热到第10周期达到热饱和状态；新钢包阶段由于蓄热所造成的钢水最大温降为183℃，据此建立了新钢包阶段的钢水温度补偿模型。实际应用结果表明，该温度补偿模型的应用提高了中间包的钢水温度命中率，对炼钢厂的生产具有一定指导意义。

关键词: 钢包 , temperature , thermal state , numerical simulation , compensation model

脉冲电流作用下金属熔体内电磁场分布的数值模拟

马静超 , 那贤昭

钢铁研究学报

将脉冲电流作用于铁素体不锈钢，发现经过脉冲电流处理后等轴晶比例大幅增加，晶粒明显缩小。建立了考虑集肤效应的三维电磁场瞬态有限元模型，利用ANSYS软件对电极及熔体内的电场、磁场、电磁力分布进行了计算，结果表明，由于集肤效应使得电磁场主要集中在电极周围和熔体上部，且在脉宽的后期电磁场的方向由于涡流的存在而发生变化；电极间距对熔体电磁场均匀性具有较大影响；随着脉冲电流的脉宽减小，熔体上部的电磁场增强，但集肤深度也越小，同时作用时间缩短。

关键词: 脉冲电流 , control of metal solidification , numerical simulation , electromagnetic field

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