钢冶炼过程耐火材料与渣/钢作用的数值模拟

目录
绪论 1
第1章 基础知识概述 1
1. 1 钢的精炼 4
1.2 渣／钢界面行为 5
1.3 大涡模拟 10
1.11 钢精炼用耐火材料 1 3
1.5 耐火材料渣蚀行为 15
1.6 耐火材料的钢液冲刷蚀损 23
1.7 电磁场对冶金熔体的影响 25
1.8 电磁场对流体物理性质的影响 28
1.9 本章小结 29
参考文献 29
第2章 卷渣关键区域模型与边界条件 34
2.1 卷渣过程分析 34
2.2 边界条件的确定 41
2.3 模型验证与分析 43
2.4 本章小结 48
参考文献 48
第3章 耐火材料与渣／钢三相区的卷渣行为 49
3.1 底吹钢包参数 49
3.2 关键参数确定 50
3.3 二维模拟 50
3.4 三维模拟 53
3.5 本章小结 55
参考文献 55
第4章 底吹钢包耐火材料蚀损的数学模型 56
4.1 多相流模型 56
4.2 多孔介质模型 56
4.3 耐火材料溶解蚀损的数学模型 56
4.4 耐火材料冲刷蚀损的数学模型 57
4.5 边界条件 62
4.6 柏关参数 62
4.7 网格划分与求解 63
4.8 本章小结 64
参考文献 64
第5章 底吹钢包耐火材料的蚀损规律 65
5.1 计算方案 65
5.2 结果与分析 65
5.3 本章小结 72
参考文献 72
第6章 耐火材料渣蚀的基本模型 73
6.1 几何模型 73
6.2 多相流模型 73
6.3 渗透模型 73
6.4 热力学预测 75
6.5 反应模型 76
6.6 电磁模型 77
6.7 本章小结 77
参考文献 77
第7章 耐火材料的渣蚀行为模拟 78
7.1 计算条件与假设 78
7.2 结果与讨论 79
7.3 本章小结 86
参考文献 86
第8章 气幕挡墙中间包钢液流动数学模型 87
8.1 水力学模拟实验研究 87
8.2 钢液流动数学模型 91
8.3 网格划分与求解 94
8.4 多孑L介质模型对计算结果的影响 95
8.5 数学模型的验证 99
8.6本章小结 100
参考文献 101
第9章 气幕挡墙中间包内夹杂物运动与去除数值模拟 102
9.1 夹杂物的去除方式 102
9.2 夫杂物的碰撞与长大模型 104
9.3 夹杂物去除率的计算方法 104
9.4 气幕挡墙中问包夹杂物去除率的数学模拟 105
9.5 本章小结 108
参考文献 108
第10章 透气耐火材料对气幕挡墙中间包钢液流场的影响 109
10.1 透气耐火材料阻力系数分析与计算 109
10.2 计算条件 110
10.3 透气耐火材料对气体流动的影响 110
10. 11 气幕挡墙砖性能参数对气泡逃逸速度的影响 112
10.5 中间包内液相的流场 113
10.6 中问包内气体的体积分布 115
10.7 本章小结 117
参考文献 118
第11 章二流板坯连铸中间包数值模拟 119
11.1 计算条件 119
11.2 数值求解 121
11.3 计算结果及讨论 122
11.4 本章小结 150
参考文献 151
第12章 中间包内场协同分析方法 152
12.1 中问包流场优化研究方法概述 152
12.2 场协同概述 153
12.3 流场与温度场之问的场协同分析 153
12.4 流场与夹杂物浓度场之间的场协同分析 155
12.5本章小结 157
参考文献 157
第13章 中间包内钢液流场与温度场数值计算与场协同分析 160
13.1 数学模型与计算条件 160
13.2 设置冲击板装置时计算结果及分析 162
13.3 设置挡墙、挡坝装置时计算结果及分析 164
13.4 设置湍流控制器装置时计算结果及分析 165
13.5 设置湍流控制器加挡墙挡坝时计算结果及分析 167
13.6 流场及温度场的场协同数分析 169
13.7 温度场的热量积耗散 169
13.8 本章小结 170
参考文献 170
第14章 单流中间包夹杂物去除数值模拟与场协同分析 171
14.1 数学模型与计算条件 171
14.2 湍流碰撞对夹杂物浓度的影响 172
14.3 不同控流装置对夹杂物去除率的影响 177
14.4 中问包内流场与夹杂物数量浓度场的协同分析 179
11.5 本章小结 183
参考文献 183
第15章 透气耐火材料服役过程热应力分析 181
15.1 数学模型 184
15.2 计算条件与方法 181
15.3 结果与分析 186
15.4 本章小结 192
参考文献 192

随着高品质洁净钢的发展，底吹氩作为一种普遍采用的精炼技术成为冶金科技工作者关注的重点之一。钢包和中间包在钢水精炼中具有重要地位，高温透气功能耐火材料是能否有效发挥底吹氩冶金作用的关键。本文根据钢包和中间包的实际服役条件，先研究了影响透气功能耐火材料性能的因素，通过建立透气功能耐火材料服役和蚀损过程的数学模型，采用数学物理模拟与实验相结合的方法研究了透气功能耐火材料性能参数对钢包和中间包流体流动特性以及夹杂物运动和去除的影响，并对透气功能耐火材料的组成、结构以及应用工艺参数进行优化设计。本文立足国家和湖北省重大需求和支柱产业，致力于探索实现高温新技术用耐火材料长寿功能化，为高品质钢冶炼工艺及其耐火材料提供相关理论和技术保障。