鋼液RH精煉非平衡脫碳過(guò)程的數(shù)學(xué)模擬.pdf

1、中圖分類(lèi)號(hào)：TF7693，TF7694密級(jí)：?jiǎn)挝淮?hào)：11903學(xué)號(hào)：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(guò)程的數(shù)學(xué)模擬作者學(xué)科專(zhuān)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(dá)“飽和”的提升氣體流量臨界值，而

2、該模型可相當(dāng)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(guò)程的特點(diǎn)，研制和提出了一個(gè)新的鋼液RH精煉非平衡脫碳過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，給出了該模型的具體細(xì)節(jié)，包括控制方程的建立，邊界條件和源項(xiàng)，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(duì)RH和RH—KTB條件下鋼液的脫碳過(guò)程進(jìn)行了模擬和分析，結(jié)果表明，以該模型可相當(dāng)精確地模擬鋼液真空循環(huán)脫碳

3、精煉過(guò)程中鋼液內(nèi)C、O的含量隨處理時(shí)間變化；鋼液內(nèi)C、O濃度的分布規(guī)律為鋼液的流動(dòng)特性所支配；鋼液內(nèi)的C高于400x10’4mass％時(shí)，KTB操作不僅可補(bǔ)充脫碳所需的氧量，使脫碳過(guò)程得以加速，從而在更短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到規(guī)定的碳含量水平，且可在脫碳終點(diǎn)達(dá)到較低的氧含量：RH糖煉過(guò)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(wú)論是RH還是RHKTB脫碳過(guò)程，都應(yīng)當(dāng)同時(shí)考慮上升管和真空室內(nèi)液滴群的作用；對(duì)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(jìn)一步增加吹氣量，并不能明顯地改善鋼液RH精煉過(guò)程脫碳的效果；在鋼液RH精煉過(guò)程中，由氣泡穿過(guò)液相時(shí)所作的曳力功、流動(dòng)、擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)等非平衡過(guò)程引起的體系內(nèi)RayleighOnsager耗散函數(shù)盯2的值不大，精煉過(guò)程中非線性耗散因子口。@)1在整個(gè)流場(chǎng)中處處成立；隨著精煉時(shí)間的增長(zhǎng)，體系內(nèi)的熵產(chǎn)生和能量耗散很快減小；與氣泡穿過(guò)液相時(shí)所作的曳力功、粘性和

5、湍流耗散及擴(kuò)散過(guò)程相比較，CO反應(yīng)本身對(duì)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(guò)程似乎接近非平衡態(tài)的線性區(qū)；在鋼液RH精煉過(guò)程中，粘性和湍流耗散及擴(kuò)散過(guò)程對(duì)非平衡活度系數(shù)的影響幾乎可予忽略不計(jì)，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(duì)RH精煉過(guò)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(dāng)能更合理