李里[1]2001年在《钢包热循环过程热状态的数学模拟》文中提出本论文分别为钢包系统中的钢包本体、渣层和包盖建立了相应的传热数学模型，采用有限差分法建立了求解温度场的代数方程组，采用独特的方法为钢包净空部分内表面之间的辐射换热建立了换热代数方程组，并为建模和求解过程编制了计算机程序，形成了完整的钢包热行为模拟计算软件；进行了钢包热行为试验研究，为模拟软件确定了初始运行条件，并验证了模拟结果的准确性。 本模拟软件的主要功能包括：通过输入相应的初始条件，就可以对不同类别的钢包在各种工艺运行条件下的热行为进行数值模拟，得到任何时刻热循环过程钢包温度分布和热容量、以及盛钢过程钢水温度的输出结果。运用模拟计算结果，分析讨论了各种因素对热循环过程钢包热状态及的盛钢过程钢水温度变化的影响，找出了主要影响因素及其规律：在影响钢包热状态及盛钢期间钢水温度变化的因素中，空包时间和加盖的作用最明显，其次是钢包的隔热保温和出钢前钢包的烘烤情况，现行生产条件下的渣层厚度和包衬工作层厚度作用不明显。
陈跃峰[2]2007年在《LF炉精炼过程钢水温度预测模型》文中研究指明连铸为保证好的铸坯质量及稳定的工艺过程,对钢水温度提出了更为苟刻的要求。如何建立合理的温度制度、精确控制钢液温度,是一个迫切需要解决的课题。而对LF炉钢水温度的准确预测,是合理组织生产、提高钢水质量、降低炼钢成本、实现钢水温度控制的重要前提。本课题基于钢包热行为的试验研究建立了从转炉出钢到连铸回转台的钢包传热物理数学模型,并以LF炉精炼过程钢水、炉衬和炉渣为研究体系,通过对其能量收入和损失的系统分析与计算,利用热平衡原理,详细推导出LF炉精炼过程钢水温度预测的数学模型。同时建立了钢包受热过程净空部分的换热模型,形成了完整的钢包钢水温度预报模型及其模拟计算软件。采用本文建立的模型及相应的计算软件,可以对不同类别的钢包在各种工艺运行条件下的热行为进行数值模拟,得到任何时刻热循环过程钢包温度分布以及钢水温度的输出结果。基于上述分析与计算,讨论了各种因素对热循环过程钢包热状态及盛钢过程钢水温度变化的影响,找出了主要影响因素及其规律,即空包时间和加盖对钢包热状态及盛钢期间钢水温度变化的作用最为明显,应加快钢包热周转,尽可能缩短空包时间和全程加盖;其次钢包的烘烤情况,钢包在出钢前充分烘烤,对减少出钢过程钢水的温降是大有益处;渣层厚度和包衬工作层厚度作用不明显。利用模拟对象的生产数据对本文所建立的模型模拟结果对比验证,模型预报温度与实际测量温度误差在±5℃、±10℃之内的炉次分别占65%和90%。结果表明钢水温度预测值与实测值吻合性较好,且计算速度快,满足生产控制需要,可应用于LF精炼过程钢水温度预报与控制程序中。
李里, 周瑞和, 薛念福, 裴有才, 王德魁[3]2002年在《攀钢连铸钢包热循环的现状与分析》文中研究表明采用生产数据统计分析和数学模拟相结合的方法 ,研究了攀钢现有钢包在生产热周转过程中的热状及其对钢水温度变化的影响 ,找出了影响钢包热状态的主要因素
李青[4]2010年在《100t钢包热循环传热模型的研究》文中研究说明钢包温度高低和稳定性直接影响着连铸钢水的温度高低,进而影响铸坯的质量和生产率。研究钢包在不同操作状况和参数条件下的传热过程和其内的钢水温度变化规律,对控制炼钢流程钢水温度和连铸合理的操作规程等有着重要的指导作用。在对钢包热循环过程传热的研究中,由于所能埋设的测点有限,实测法不能全面研究钢包的温度场；数学解析法进行的假设太多,结果的准确性受到影响,而且计算量大。针对这一情况,本课题运用有限元软件,对钢包热循环过程的传热模型进行数值模拟计算。本课题以100t钢包为例,建立了钢包在热循环过程中空包阶段、满包阶段和浇注阶段的传热模型,并借助计算机手段进行数值模拟计算,分析影响钢包和钢水温降的因素和及其特点。首先,分析钢包及钢水在钢包热循环过程的传热情况,确定各工艺条件下钢包传热模型的初始条件和边界条件,确定相关的热物理参数。其次,运用有限元软件ANSYS对钢包及钢水建立叁维有限元模型,对钢包及钢水在空包静置过程、满包静置过程以及浇注过程的温度场进行了数值模拟,计算了钢包和钢水的温度分布。在此基础上改变工艺条件和操作参数,如钢包加盖和不加盖、钢水表面渣层的厚度、钢水加不加覆盖剂以及空包时间等,计算不同工艺条件和操作参数情况下钢包和钢水的温度场分布,并且对计算结果进行对比分析,分析了不同的因素对结果的影响情况。钢包热循环过程传热模型的研究,以及进行的数值模拟计算,分析了钢包空包等待时间、渣层厚度、覆盖剂以及是否加盖对钢包及钢水温降的影响,可为改善工艺措施,确定合理的操作流程提供有价值的信息。
高旭东[5]2012年在《钢包内钢水流热耦合场的数值模拟研究》文中进行了进一步梳理钢水温度是炼钢过程所要控制的主要变量之一。钢包作为储存、运输钢水的主要工具,对钢水温度影响很大。研究钢包热循环中不同操作状况和参数条件下其内钢水温度变化规律,对控制炼钢流程钢水温度和连铸合理的操作规程等有着重要的指导作用。钢包热循环过程中钢包内钢水处于流动状态,钢水流动会对其温度产生影响,所以研究钢水温度变化规律需考虑钢水流动的影响。本文运用数值模拟方法对钢包吹氩,静置及出钢过程钢水流热耦合场进行模拟研究,分析了各阶段钢水温度场和流场的分布规律与不同操作状况及参数下的钢水温度变化规律。本文以叁钢100t钢包为例,对钢包钢水吹氩,静置及出钢过程的流热耦合场进行数值模拟研究。首先,根据现场资料确定钢包的物理几何模型及物性参数,分析钢包吹氩、静置及出钢的传热过程,确定模型的初始条件与边界条件。其次,利用数值模拟软件Fluent对钢包吹氩、静置及出钢过程钢水流热耦合场进行数值模拟,计算钢水流场与温度场的分布情况和温度变化规律。,最后,改变吹氩时间、吹氩量、静置时间及出刚时间等工艺参数和覆盖剂添加、钢包热状态等操作状况以研究它们对钢水流热耦合场及钢水温度的影响。通过分析模拟结果发现,钢包吹氩过程中,随着吹氩时间的增加钢水温度在降低而钢水分层现象会减弱,即温度梯度减小。吹氩量的增加对温度影响不大,吹氩过程有最佳吹气量超过最佳吹气亮氩气利用率会变低。钢包静置过程中,钢水整体温度下降,10分钟平均温降为11C,15分钟约为14℃,可见钢水的降温趋势是逐渐减弱的,稳态钢包表现更为明显；降低包衬温度降温速度明显加快；相同钢水、包衬、静置时间,如果添加覆盖剂可减少5℃左右的钢水的温降。以上因素中对钢水温度影响最大的是钢包的初始温度,较合适的钢包温度为1200。C。钢包出钢过程中,钢水整体温度随时间的增加而减小,但因为循环流动的原因使钢水温度分层减少,但分层的平均温度差值始终保持不变,大约为13℃。
田建国[6]2005年在《宝钢—炼钢厂300t钢包钢水温度预报模型》文中研究说明本课题通过研究钢包周转过程的热状态,了解钢包在各个周转阶段的包衬温度分布及其变化规律,在现场实测的基础上采用数学模拟建立钢包传热物理数学模型。研究钢包在生产热周转过程对钢水温度变化的影响规律和分析实际生产工艺数据,找出影响钢水温度的主要因素。 采用有限差分法建立了从转炉出钢到连铸回转台的钢包传热物理数学模型,并用多元回归建立了钢水温度在线预报数学模型来模拟钢包内钢水从转炉出钢经精炼处理后到达连铸平台过程的温度变化,以预测在各种工况下钢水在任意时刻的温度。其模拟结果并经宝钢现场生产数据进行了验证。模型预报温度与实际测量温度之差在±5℃、±10℃之内的炉次分别占80%与90%。结果表明钢水温度预测值与实测值吻合性较好。 基于上述预报模型,采用SQL Server2000数据库系统和Delphi窗体语言,建立钢包钢水自动预报系统。该模型能够自动生成模型训练样本集,从而根据时间和生产条件的变化而自动调整以预报钢水温度。
燕鸣[7]2014年在《基于钢包热状态的钢水温度补偿研究》文中提出本课题以某钢厂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叁维传热模型。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。
何维祥[8]2007年在《薄层钢包长寿、高效保温技术开发及应用》文中研究指明钢包在炼钢工序的生产过程中是不可缺少的设备,其使用寿命的长短,保温性能的好坏,直接影响到炼钢工艺的顺行,产品的质量及产量。2006年,重钢由于新1350m3高炉投入生产,迫使炼钢厂产钢量达到330万吨规模。在生产场地狭小,钢包数量不能增加的情况下,需要完成如此规模的产量十分困难。根据测算,要完成330万吨/年的生产规模,必须提高转炉出钢量达到80±2吨。经计算,当永久层减薄30毫米,在保证钢包的自由空间为600毫米条件下,能够满足出钢量达到80±2吨的要求。同时进一步的提高钢包包龄,加快钢包周转,对完成330万吨/年的生产规模也是必须的。由于减薄永久层,钢包的保温性能势必降低,该课题针对重钢330万吨/年的生产规模的要求,开展了在减薄钢包永久层厚度条件下、提高钢包耐材寿命,实现薄钢包的高效保温性能研究工作。该课题通过研究钢包砌筑方式、钢包砖材质、精炼工艺及精炼渣系,首先实现了减薄钢包的长寿命要求,钢包包龄由以前的65～70次提高到了120次以上,比重钢传统钢包包龄提高了约80%。经过滑板机构的改造,钢包准备时间降低了5～6分钟,钢包周转速度加快,钢包在线准备时间由以前的12分钟以上缩短到10分钟以下,保证了330万吨/年的生产规模的实现。通过钢包传热分析模拟计算,提出钢包的热损失主要是通过包壁,而影响包壁热损失的主要因素是绝热层的材质和厚度,钢包工作层、永久层导热系数偏高,材质性能对热损失的影响不如绝热层大。覆盖剂对降低渣层的热损失有着重要作用,但其比例仅为钢包总热损失的4.41%。通过对不同类型钢包绝热层、永久层保温性能、耐压强度,以及覆盖剂保温性能实验室及生产现场应用实验研究,得出了采用20mm河北硬质纤维板+90mm3#混合永久层+ 1#复合颗粒覆盖剂,不仅达到了减薄前钢水转运过程中的温降特征,而且保温效果还优于原厚壁钢包,钢水在出钢及Ar站或LF炉出站温度现行制度上降低了5℃。对钢包烘烤过程温度的变化进行研究,得出了不同种类钢包,包括换永久层的全修钢包,不换永久层的全修钢包,换渣线的挖修钢包的烘烤制度,保证了钢水转运过程中,温度变化的稳定性。综合上述研究结果的应用,连铸中间包钢水温度合格率上升到了87%以上。
崔俊[9]2012年在《LF炉精炼钢水温度预报模型的研究与应用》文中认为钢水温度是炼钢过程中重点控制的工艺参数之一,合理的钢水温度控制是保证连铸生产过程顺行、降低生产成本和能源消耗、提高产品质量的有效手段。LF精炼过程作为钢水温度的主要控制环节,其温度控制精度直接影响连铸生产的顺行。然而,由于检测成本和现场生产条件的局限性,要实现钢水的连续测温几乎是不可能的。因此,精确连续的预报钢水温度,对于提高生产效率、降低成本,具有重要的实际意义。本文以某钢厂135t的LF炉为研究对象,在生产数据统计和数值模拟的基础之上,采用理论分析与在线调试相结合的方式,建立了LF精炼过程钢水温度在线预报模型,实现了LF过程温度的准确预测,模型具有自动校正功能。本文主要内容和结论如下：(1)采用CFD软件Fluent对LF精炼过程流场进行数值模拟研究,结果表明：气量增大只是增大了钢水的流动速度,并没有改变钢水的流动形态；气量增大,混匀时间变短,当增大至450NL/min时,熔池搅拌效果较好,有利于反应的快速进行和成分、温度的快速混匀,再增大气量,混匀时间趋于平稳；100mm厚的渣层临界吹开氩气量在150-200NL/min之间,并且吹氩量由200NL/min增加到600NL/min时,相应的渣眼直径从240mm增加到500mm。(2)建立了流动与传热耦合的数学模型,利用该模型研究了LF精炼过程中不同钢包内衬热状态对钢水散热的影响,结果表明：出钢前钢包热状态对钢水温降有显着影响,D级钢包在整个钢包周转过程中散热量最小,对钢水的温降影响也最小,该热状态下包衬散热引起钢水平均温降速率约为0.58℃/min;A级与D级相比在LF工位43min内钢水温降相差约35℃,平均钢水温降速率相差0.55℃/min钢水温降速率随盛钢时间的增加而减小,达到一定时间后包衬散热对钢水温度的影响趋于稳态。(3)通过对现场提供的电气特性值及动态电参数的分析,得到LF炉的两个重要参数电阻值和电抗值,即re=0.69mΩ,xe=3.6mΩ。在此基础上建立电气特性曲线,确定在特定工作电压、电流下的功率因数和电效率。(4)LF精炼过程钢水流场、温度场研究与现场的生产工况分析及数据统计结果相结合,建立LF精炼过程钢水温度实时预报模型,并实现了模型的在线运行。对模型进行现场跟踪与验证,结果表明：钢包内衬类型的模糊判断法,可以准确给出在线钢包的内衬类别,提高预报精度；不启用模型校正功能时,钢水预测温度与实测温度的相对误差在±5℃和±10℃内的命中率分别为80%和92%；启用模型校正功能时,钢水预测温度与实测温度的相对误差在±5℃和±10℃内的命中率分别为90%和95%。模型预报值与实际值吻合较好,可以满足现场的生产控制要求,稳定性高,实现了LF精炼过程中温度控制的高效化、自动化。
王子奇[10]2014年在《200吨LF炉精炼过程钢水温度智能预报模型研究与在线控制》文中研究指明随着钢铁行业的飞速发展,其自动化程度也越来越高,“一键式”炼钢已经成为现代化钢铁企业的趋势。LF钢水温度预报模型可以对精炼过程中的钢水温度进行实时预报,对于钢铁企业提高温度控制水平,降低生产成本,提升产品质量具有重要意义。本文以某钢厂200吨LF炉为研究对象,在数值模拟的基础上,采用理论分析与现场调节相结合的方式,利用Ⅵsual Studio2005编制开发出LF精炼过程温度预报模型。该模型具有自动校正功能,并成功用于LF精炼实际生产的在线控制,实现了对温度的实时预报与智能控制功能。本文主要内容和结论如下：(1)利用CFD软件Fluent对LF精炼过程流场进行数值模拟,研究结果表明：采用双底吹氩的钢包,随着氩气流量的增加,混匀时间逐渐变短,但气量达到600NL/min后,这种趋势开始不明显；吹开100mm厚的渣层临界氩气量在150NLmin～200NL/min之间,并且吹氩量200NL/min增加到500NL/min时,相应的渣圈直径从320mm增加到520mm。(2)通过对包衬的热模拟研究发现：钢包热周转状态不同对精炼阶段钢水温降和包衬散热存在显着影响,D级钢包(在线包)包衬散热引起钢水平均温降速率约为0.7℃/min,与A级钢包(新包)相比,处理时间35min内钢水温度少降低约30℃C,平均温降速率相差0.75℃/min.根据上述结果,利用ongm对不同包衬热状态下的钢水温降分别进行拟合,得到钢水温降随精炼时间的表达式为：△Tlining=a+bt-ct2+dt3-et4式中：a,b, c, d, e为与钢包包衬的热状态相关的常数。(3)根据数值模拟的结果,对不同吹氩流量下钢水的裸露面积进行拟合,获得了钢水的裸露面积随吹氩量变化的拟合方程,并据此计算出吹氩辐射散热造成的钢水温降速率。(4)在数值模拟和生产数据统计的基础上,建立了LF炉精炼过程中钢水温度智能预报模型,该模型可根据加热档位,自动调整加热时间并上传数据；同时通过现场实测数据对模型进行验证。结果表明：精炼结束钢水预测温度与实测温度的相对误差在±5℃和±10℃内的命中率分别为82%和90%,模型预报温度与实测值吻合较好,能够满足生产要求。
参考文献：
[1]. 钢包热循环过程热状态的数学模拟[D]. 李里. 重庆大学. 2001
[2]. LF炉精炼过程钢水温度预测模型[D]. 陈跃峰. 重庆大学. 2007
[3]. 攀钢连铸钢包热循环的现状与分析[J]. 李里, 周瑞和, 薛念福, 裴有才, 王德魁. 钢铁钒钛. 2002
[4]. 100t钢包热循环传热模型的研究[D]. 李青. 东北大学. 2010
[5]. 钢包内钢水流热耦合场的数值模拟研究[D]. 高旭东. 东北大学. 2012
[6]. 宝钢—炼钢厂300t钢包钢水温度预报模型[D]. 田建国. 江苏大学. 2005
[7]. 基于钢包热状态的钢水温度补偿研究[D]. 燕鸣. 东北大学. 2014
[8]. 薄层钢包长寿、高效保温技术开发及应用[D]. 何维祥. 重庆大学. 2007
[9]. LF炉精炼钢水温度预报模型的研究与应用[D]. 崔俊. 东北大学. 2012
[10]. 200吨LF炉精炼过程钢水温度智能预报模型研究与在线控制[D]. 王子奇. 东北大学. 2014