铁水包单喷镁颗粒脱硫动力学模型

摘要

随着现代工业生产和科学技术的迅速发展，对钢材质量的要求日益提高，铁水预处理脱硫逐渐成为现代钢铁生产的重要环节。铁水镁脱硫因具有脱硫速度快、脱硫效率高、处理时间短、渣量少、铁损低、温降少、可实现深脱硫、环境污染小、成本低等诸多优点，已成为生产低硫钢必不可少的技术措施。
　　本课题以唐山国丰钢铁公司铁水脱硫站的操作参数为基础，通过数值模拟以及理论计算，开发出可以预测不同时刻的铁水中的硫含量的动力学模型，从而探索出适合生产要求的工艺条件及参数。本课题主要从三个方面进行研究。
　　(1)铁水包喷镁脱硫包内流场的数值模拟
　　通过大型商业软件ANSYS CFX，对铁水包喷镁脱硫过程铁水的流动进行数值模拟，计算出相同顶吹流量不同枪位铁水的流动状态以及相同枪位不同顶吹流量铁水的流动状态，从而探索出各种流动状态对实际生产的影响;
　　(2)铁水包温降过程的数值模拟
　　通过大型商业软件ANSYS CFX，考虑铁水与外界的对流、辐射换热，铁水包内化学反应热，以及物质的物理吸热等因素，对铁水包温降过程进行数值模拟，分别计算出铁水包静置过程和喷吹过程的温降，从而为动力学模型的开发提供必要的参数;
　　(3)铁水包喷镁脱硫动力学模型
　　综合考虑传输动力学、宏观动力学以及温度变化对各参数的影响，进行动力学模型开发，建立铁水包喷镁脱硫动力学模型，并通过Visual Basic6.0语言，运用四级四阶龙格库塔法对该动力学模型进行编程，得出铁水包喷镁脱硫的VB界面。由该模型分别计算出不同喷吹氮气流量、不同喷枪枪位、不同铁水初始温度、不同喷镁速率、不同铁水初始硫含量以及不同初始铁水量下铁水中硫含量随时间的变化关系。最后，将模型预测的结果与实际生产数据进行对比，发现有较好的吻合。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 铁水预脱硫的产生和发展

1．1．1 硫对钢铁性能的影响

1．1．2 铁水预脱硫的重要性

1．1．3 铁水预处理脱硫的发展概况

1．2 铁水预脱硫方法

1．3 课题研究的目的及内容

1．3．1 课题研究的目的

1．3．2 课题研究的内容

第2章 文献综述

2．1 镁脱硫的基本原理

2．2 铁水预处理脱硫模型的研究现状

2．2．1 铁水预处理脱硫机理模型的研究

2．2．2 铁水脱硫回归数学模型研究

2．2．3 铁水喷粉脱硫动力学模型研究

2．3 数学模拟

2．3．1 CFD模拟的基本思想

第3章 铁水包喷镁脱硫包内流场的数值模拟

3．1 ANSYS CFX软件介绍

3．2 铁水包喷镁脱硫包内流场模型的建立

3．2．1 数值模拟方案

3．2．2 模型的建立

3．2．3 模型的网格划分

3．2．4 铁水包喷镁脱硫流动过程数学模型的建立

3．3 计算结果及分析

3．3．1 计算结果

3．3．2 结果分析

第4章 铁水包温降过程的数值模拟

4．1 铁水包温降过程的数值模拟方案

4．2 铁水包内铁水静置过程温降模型的建立

4．2．1 模型的建立

4．2．2 模型的网格划分

4．2．3 铁水包内铁水静置过程温降数学模型的建立

4．3 铁水包喷吹过程温降模型的建立

4．3．1 模型的建立

4．3．2 模型的网格划分

4．3．3 铁水包喷吹过程温降数学模型的建立

4．4 计算结果及分析

4．4．1 铁水包内铁水静置过程温降模型结果及分析

4．4．2 铁水包喷吹过程温降模型结果及分析

4．4．3 铁水静置过程与喷吹过程温降的对比

第5章 铁水包喷镁脱硫动力学模型

5．1 镁气泡脱硫动力学方程的建立

5．2 溶解态镁脱硫动力学方程的建立

5．3 顶渣脱硫动力学方程的建立

5．3．1 渣铁间脱硫反应热力学

5．3．2 渣铁间脱硫反应动力学

5．4 铁水包喷镁脱硫动力学方程的建立

5．5 参数的确定

5．5．1 镁气泡脱硫动力学方程中各参数的确定

5．5．2 溶解态镁脱硫动力学方程中各参数的确定

5．5．3 顶渣脱硫动力学方程中各参数的确定

5．6 铁水包喷镁脱硫模拟软件开发

5．6．1 模型计算方法

5．6．2 软件界面

5．6．3 软件预测结果及分析

5．6．4 预测结果与实际成产数据对比分析

第6章 结论

参考文献

致谢