鋼液RH精煉非平衡脫碳過程的數(shù)學(xué)模擬.pdf

1、中圖分類號：TF7693，TF7694密級：單位代號：11903學(xué)號：00328035上海大學(xué)⑧博士學(xué)位論文SHANGHAIUNIVERSITYDoCToRALDISSERTATloN題目鋼液RH精煉非平衡脫碳過程的數(shù)學(xué)模擬作者學(xué)科專業(yè)導(dǎo)師完成日期胡漢濤鋼鐵冶金魏季和教授2005年4月卜海大學(xué)博：E學(xué)位論文(2005)摘要顯著；增大吹氣量和插入管內(nèi)徑可有效地提高RH裝置的環(huán)流量，在一定條件下存在使環(huán)流量達“飽和”的提升氣體流量臨界值，而

2、該模型可相當精確地給出“飽和”環(huán)流量和相應(yīng)的提升氣體流量?；诜瞧胶鈶B(tài)熱力學(xué)和氣液兩相流的雙流體模型，分析了鋼液RH精煉非平衡脫碳過程的特點，研制和提出了一個新的鋼液RH精煉非平衡脫碳過程的數(shù)學(xué)模型，給出了該模型的具體細節(jié)，包括控制方程的建立，邊界條件和源項，以及有關(guān)參數(shù)的選取和確定。應(yīng)用該模型于90t多功能RH裝置內(nèi)鋼液的精煉，對RH和RH—KTB條件下鋼液的脫碳過程進行了模擬和分析，結(jié)果表明，以該模型可相當精確地模擬鋼液真空循環(huán)脫碳

3、精煉過程中鋼液內(nèi)C、O的含量隨處理時間變化；鋼液內(nèi)C、O濃度的分布規(guī)律為鋼液的流動特性所支配；鋼液內(nèi)的C高于400x10’4mass％時，KTB操作不僅可補充脫碳所需的氧量，使脫碳過程得以加速，從而在更短的時間內(nèi)達到規(guī)定的碳含量水平，且可在脫碳終點達到較低的氧含量：RH糖煉過程中，上升管、真空室和自由表面及液滴群的脫碳效果分別約為11％，46％，42％，無論是RH還是RHKTB脫碳過程，都應(yīng)當同時考慮上升管和真空室內(nèi)液滴群的作用；對90

4、tRH裝置。使用417NL／min的吹A(chǔ)r量即可獲得較好的脫碳效果，在本工作條件下，進一步增加吹氣量，并不能明顯地改善鋼液RH精煉過程脫碳的效果；在鋼液RH精煉過程中，由氣泡穿過液相時所作的曳力功、流動、擴散和化學(xué)反應(yīng)等非平衡過程引起的體系內(nèi)RayleighOnsager耗散函數(shù)盯2的值不大，精煉過程中非線性耗散因子口。@)1在整個流場中處處成立；隨著精煉時間的增長，體系內(nèi)的熵產(chǎn)生和能量耗散很快減小；與氣泡穿過液相時所作的曳力功、粘性和

5、湍流耗散及擴散過程相比較，CO反應(yīng)本身對熵產(chǎn)生和能量耗散起主導(dǎo)作用，低碳和超低碳鋼的RH糟煉過程似乎接近非平衡態(tài)的線性區(qū)；在鋼液RH精煉過程中，粘性和湍流耗散及擴散過程對非平衡活度系數(shù)的影響幾乎可予忽略不計，除有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的部位(上升管、真空室)外，RH裝置中其它部位鋼液內(nèi)c、O非平衡活度系數(shù)的非平衡分量都趨于1；非平衡效應(yīng)(主要是碳氧反應(yīng)本身1對RH精煉過程中鋼液的脫碳反應(yīng)有抑制作用，與未考慮非平衡效應(yīng)的情況相比較，本模型當能更合理