高溫鋼水湍流研究發(fā)展了“大渦模擬”大幅提升產(chǎn)品質(zhì)量

admin4 2016-09-04 16:03:45

從東北大學(xué)獲悉，該校冶金學(xué)院李寶寬教授課題組針對(duì)1500℃的高溫鋼水湍流現(xiàn)象，利用先進(jìn)的計(jì)算數(shù)學(xué)理論，發(fā)展了“大渦模擬”的方法研究高溫鋼水的湍流流動(dòng)規(guī)律，并在認(rèn)識(shí)鋼水湍流流動(dòng)基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，形成了調(diào)控高溫鋼水湍流狀態(tài)的技術(shù)措施，大幅提升了鋼的質(zhì)量。目前，該技術(shù)已應(yīng)用到寶山鋼鐵有限公司煉鋼廠的厚板連鑄工藝中，將熱軋板的探傷不合格率從3.3%降到1.7%以下。

李寶寬教授課題組針對(duì)鋼的精煉過(guò)程中非穩(wěn)態(tài)三相三維湍流問(wèn)題，提出層次分解法(Level grouping)求解三相及以上多相湍流流動(dòng)及傳輸問(wèn)題，由于該問(wèn)題的復(fù)雜性，被認(rèn)為創(chuàng)造了冶金界湍流模擬的“世界紀(jì)錄”。

鋼的脫碳、脫硫和去除夾雜物等冶煉工藝都是在1500℃時(shí)金屬的液體形態(tài)并伴隨湍流流動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行的，如何調(diào)控高溫下鋼水的湍流流動(dòng)狀態(tài)，決定著金屬冶煉的工藝效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

“此前，研究湍流問(wèn)題的學(xué)者們都采用‘時(shí)均化’處理用來(lái)分析鋼水的冶煉過(guò)程，只能宏觀上得到總結(jié)果，時(shí)均處理抹平了湍流中漩渦脈動(dòng)信息，而恰恰是這些湍流脈動(dòng)信息對(duì)高品質(zhì)鋼精煉過(guò)程中脫硫和去除夾雜物有重要影響。”長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、東北大學(xué)冶金學(xué)院院長(zhǎng)朱苗勇說(shuō)。

由于連鑄結(jié)晶器是提高鋼潔凈度的最后機(jī)會(huì)，李寶寬課題組通過(guò)深入研究鋼液非穩(wěn)態(tài)多相湍流特性，提出了多區(qū)電磁制動(dòng)的概念，全面控制連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場(chǎng)。他們?cè)谕牧鞔鬁u模擬的基礎(chǔ)上，掌握了湍流脈動(dòng)信息與夾雜物和微氣泡之間關(guān)系，通過(guò)革新裝置幾何結(jié)構(gòu)，吹入惰性氣體，施加電磁場(chǎng)3項(xiàng)措施，控制鋼水的湍流流動(dòng)，改善了鋼的冶煉與連鑄過(guò)程中鋼水的湍流狀態(tài)，促進(jìn)了高品質(zhì)鋼精煉與連鑄過(guò)程中微小夾雜物和微小氣泡的去除，大幅提升了鋼的質(zhì)量。