基于钢包热状态的钢水温度补偿研究

摘要

本课题以某钢厂250t钢包为研究对象，建立了钢包热循环过程中空包传搁阶段、出钢装钢阶段以及满包传搁阶段的传热模型，运用计算机对模型进行数值求解，并分析了不同的钢包热状态对其温度分布以及钢水温度的影响规律。研究内容与结果如下：
　　首先，根据钢包的结构与实际材料组成，通过边界条件及相关物性参数的确定，结合现场钢包热状态的具体工艺条件建立了钢包三维传热模型。
　　其次，运用有限元分析软件FLUENT对不同热状态的钢包在空包传搁阶段、出钢装钢阶段以及满包传搁阶段的温度场进行了数值求解，得到了钢包的温度分布及钢水温度变化规律。计算结果表明:A类钢包:钢水在出钢装钢阶段、满包传搁阶段的温降速率分别是12℃/min、1.41℃/min;B类钢包:钢水在出钢装钢阶段、满包传搁阶段的温降速率分别是10.1℃/min、1.31℃/min;C类钢包:钢水在出钢装钢阶段、满包传搁阶段的温降速率分别是7.8℃/min、1.12℃/min;底部冷钢余量:钢包包底平均每增加1t冷钢，就会造成A类钢包、B类钢包、C类钢包内钢水温度分别下降3.6℃、3.4℃以及3℃;钢包工作层厚度:钢包工作层厚度每减少10mm就会造成钢水温度多下降0.9℃左右;环境温度的影响:外界环境温度为-10℃时钢水温度要比外界环境温度为30℃时多下降0.5℃左右。
　　最后，为将钢水温度控制在合理、稳定的进站温度范围，本文根据数值求解结果，建立了某钢厂2工区“基于钢包热状态的初炼出钢温度补偿系统”，通过现场试验，温度偏差小于10℃的命中率达到了84％。从而为确定合理的钢水流程温度及操作流程提供了有价值的信息。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 钢包传热模型研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 数值计算方法及模拟软件的介绍

1．3．1 数值模拟方法介绍及原理

1．3．2 FLUENT软件介绍

1．4 本课题研究的主要内容

第2章 钢包热状态数值模拟

2．1 钢包热状态与精炼前钢包运转过程分析

2．2 钢包传热模型的建立

2．2．1 模型假设条件

2．2．2 空包传搁阶段钢包数学模型

2．2．3 出钢装钢阶段钢包数学模型

2．2．4 满包传搁阶段钢包数学模型

2．2．5 初始与边界条件

2．2．6 结构与物性参数的选择

2．3 钢包传热模型的FLUENT数值求解

2．3．1 建立钢包几何模型

2．3．2 网格划分及物性参数的施加

2．3．3 加载及求解

2．4 本章小结

第3章 钢包温度场计算结果与分析

3．1 A类钢包的温度场模拟结果与分析

3．1．1 空包传搁阶段钢包包衬温度分布

3．1．2 装钢阶段包衬温度分布与钢水温度变化规律

3．1．3 满包传搁包衬温度分布与钢水温度变化规律

3．2 B类钢包的温度场模拟结果与分析

3．2．1 空包传搁阶段钢包包衬温度分布

3．2．2 装钢阶段包衬温度分布与钢水温度变化规律

3．2．3 满包传搁包衬温度分布与钢水温度变化规律

3．3 C类钢包的温度场模拟结果与分析

3．3．1 空包传搁阶段钢包包衬温度分布

3．3．2 装钢阶段包衬温度分布与钢水温度变化规律

3．3．3 满包传搁阶段包衬温度分布与钢水温度变化规律

3．4 本章小结

第4章 基于钢包热状态的钢水温度补偿模型设计

4．1 钢水温度补偿模型结构与功能

4．1．1 多元线性回归模型的基本理论

4．1．2 多元线性回归模型的建立

4．1．3 温度补偿模型界面设计

4．1．4 系统功能的实现

4．2 现场试验

4．3 模型计算存在的问题

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢