項目名稱數(shù)值模擬方法和仿真技術(shù)在鋼的精煉及連鑄過程中

1、項目名稱：數(shù)值模擬方法和仿真技術(shù)在鋼的精煉及連鑄過程中的應(yīng)用； 推薦單位：北京科技大學(xué)；項目簡介： 本項目建立了一整套數(shù)值模擬方法和仿真技術(shù)，并應(yīng)用于鋼精煉及連鑄過程。研究內(nèi)容包括：鋼包吹氬精煉模擬仿真、RH真空精煉模擬仿真、連鑄中間包模擬仿真、連鑄結(jié)晶器模擬仿真、連鑄一冷數(shù)值計算、連鑄二 冷數(shù)值計算等。并自主開發(fā)或升級了相關(guān)模型，部分模型包括氣泡浮選夾 雜物模型、夾雜物碰撞聚合模型、夾雜物凝固捕捉模型、結(jié)晶器一冷模型 等技術(shù)。模型的開發(fā)實現(xiàn)了高品質(zhì)鋼生產(chǎn)全流程的智能預(yù)報。項目主要內(nèi) 容及創(chuàng)新點如下：(1) 建立了鋼包吹氬過程合金化和夾雜物去除模型。 合金化模型考慮了 合金粒子的加入、 運動、

2、熔化和混勻等過程， 并且通過用戶定義程序 (UDF)， 計算了全場域內(nèi)的混勻時間。夾雜物去除模型耦合了湍流強度對單個氣泡 對夾雜物去除率的影響。該模型的應(yīng)用可以更準確地預(yù)測實際生產(chǎn)鋼包吹 氬過程中成分均勻化過程和夾雜物的氣泡浮選去除，提升鋼液在鋼包精煉 過程中的潔凈度。(2) 建立了夾雜物碰撞長大和去除模型。 通過自主開發(fā)UDF子程序，對中間包內(nèi)鋼液三維流場和夾雜物濃度場進行耦合計算，使用粒子分組方法(PSG法)計算多組不同特征直徑夾雜物顆粒間碰撞聚合長大過程。(3) 建立了連鑄坯凝固及夾雜物運動捕捉數(shù)值模型，實現(xiàn)了結(jié)晶器流 場、傳熱凝固、磁場和夾雜物運動的耦合計算。可預(yù)測連鑄過程的流場、 鑄

3、坯溫度和坯殼厚度及夾雜物在整個鑄坯斷面上的分布規(guī)律。(4) 建立了連鑄結(jié)晶器內(nèi)電磁、傳熱、流動多場多相耦合模型，準確計 算出結(jié)晶器內(nèi)鋼液溫度分布、坯殼厚度和溫度分布、坯殼收縮量、固液渣 相和氣隙的溫度和厚度、結(jié)晶器的溫度分布等，并計算出適合不同鋼種和 澆鑄參數(shù)的結(jié)晶器冷卻水量，用于指導(dǎo)生產(chǎn)。主要完成人及技術(shù)貢獻:序 號姓名性 別出生年月技術(shù)職稱文化程度（學(xué)位）工作單位對成果創(chuàng)造性貝獻1張立峰男1972.08教授博士北京科技大學(xué)負責課題的全面工作， 主 要負責項目總體方案和 技術(shù)路線制訂2楊文男1985.01講師博士北京科技大學(xué)主要指導(dǎo)連鑄一冷和二 冷數(shù)值計算及應(yīng)用3任英男1989.06講師博士

4、北京科技大學(xué)主要指導(dǎo)KR數(shù)值模擬及 應(yīng)用4王祎女1983.08講師博士北京科技大學(xué)主要指導(dǎo)RH數(shù)值模擬及 應(yīng)用5段豪劍男1990.07研究 生本科北京科技大學(xué)主要負責氣泡浮選去除 夾雜物數(shù)值模擬計算6張旭彬男1990.11研究 生本科北京科技大學(xué)主要負責連鑄一冷數(shù)值 計算7劉暢女1991.09研究 生本科北京科技大學(xué)主要負責RH精煉數(shù)值模 擬8陳威男1994.03研究 生本科北京科技大學(xué)主要負責結(jié)晶器數(shù)值模 擬仿真9張海杰男1992.04研究 生碩士北京科技大學(xué)主要負責連鑄二冷及偏 析數(shù)值計算10凌海濤男1989.12研究 生博士北京科技大學(xué)主要負責中間包及夾雜 物碰撞聚合數(shù)值模擬11王強強男

5、1989.02研究 生博士北京科技大學(xué)主要負責連鑄全凝固模 擬仿真12張學(xué)偉男1985.08研究 生博士北京科技大學(xué)負責連鑄二冷計算的應(yīng) 用研究13楊小剛男1987.12研究 生博士北京科技大學(xué)主要負責連鑄二冷數(shù)值 計算主要完成單位及創(chuàng)新推廣貢獻：北京科技大學(xué)，積極推進創(chuàng)新技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化，為本項成果在鋼鐵企業(yè)的推廣應(yīng)用做出了積極貢獻。推廣應(yīng)用情況：應(yīng)用本項目建立的鋼包模型，解決了青島鋼鐵公司鋼簾線拉拔過程中的斷絲問題，顯著降低了青鋼LF爐鋼包精煉軟吹時間，降低率精煉成本； 應(yīng)用建立的RH過程模型，縮短了首鋼遷鋼公司真空冶煉的周期，顯著提升了 RH精煉能力；應(yīng)用建立的中間包程模型，解決了寶鋼德勝公司連鑄中間 包內(nèi)存在的鋼液停留時間短、死區(qū)體積所占比例較大等缺點；應(yīng)用本項目 建立的鋼包和中間包模型，顯著降低了寶鋼八一鋼鐵有限公司 B510L 汽車 大梁鋼、Q345D/E風(fēng)電鋼和20CrMnTiH齒輪鋼由于夾雜物引起的缺陷問題； 應(yīng)用本項目建立的結(jié)晶器凝固捕捉模型，顯著升了鑄坯潔凈度；應(yīng)用本項 目建立的連鑄一冷和二