如何控制不銹鋼管廠鋼包周轉(zhuǎn)過程熱行為

  不銹鋼管廠的鋼包周轉(zhuǎn)過程熱行為直接關(guān)系到鋼水溫度的穩(wěn)定，因此，對鋼包周轉(zhuǎn)過程熱行為的研究一直是學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)。浙江至德鋼業(yè)有限公司分別采用了有限差分與修正的速度－壓力耦合算法相結(jié)合的方法計(jì)算鋼包內(nèi)的煤氣燃燒現(xiàn)象，模型耦合了鋼包烘烤過程中的流體流動(dòng)、燃燒和換熱等過程，定量分析了不同煤氣流量下鋼包內(nèi)煤氣燃燒的溫度場變化規(guī)律，結(jié)果表明:煤氣流量為每小時(shí)800立方米是該不銹鋼管廠提高包壁溫度的最佳烘烤流量，為指導(dǎo)現(xiàn)場操作提供了重要的烘烤工藝參數(shù)。

  針對至德鋼業(yè)不銹鋼管廠的新鋼包溫度場進(jìn)行研究，采用有限元分析法對烘烤-周轉(zhuǎn)過程中的鋼包進(jìn)行數(shù)值模擬，特別研究了新鋼包預(yù)熱烘烤對鋼包熱狀態(tài)和鋼水溫度的影響，結(jié)果表明新鋼包達(dá)到紅熱狀態(tài)的預(yù)熱烘烤時(shí)間為25小時(shí)，但由于包底的蓄熱不足造成鋼包周轉(zhuǎn)后的鋼水最大溫降約10℃;而鋼包預(yù)熱烘烤55小時(shí)后，鋼包整體熱狀態(tài)才達(dá)飽和，周轉(zhuǎn)后造成的鋼水溫降不到1℃，因此可知H鋼廠鋼包預(yù)熱烘烤的理想時(shí)間為55小時(shí)，為制定合理的鋼包烘烤制度提供了依據(jù)。采用大渦模擬法對高溫空氣燃燒進(jìn)行模擬，但由于大渦模擬占用的計(jì)算機(jī)容量較大，因此將其用在實(shí)際湍流過程中存在一定困難。

  在針對不銹鋼管廠鋼包熱循環(huán)的整個(gè)過程，建立了鋼包熱狀態(tài)跟蹤模型，為了提高模型的準(zhǔn)確性將溫度測試與數(shù)值模擬結(jié)合，并通過傳熱反問題對模型進(jìn)行修正;模型全面分析了鋼包熱狀態(tài)對鋼水溫降的影響，影響因素包括:新包預(yù)熱烘烤、空包、離線烘烤和包襯侵蝕等。研究結(jié)果對全面認(rèn)識鋼包熱狀態(tài)的影響因素，及針對鋼包的鋼水溫度補(bǔ)償?shù)於嘶A(chǔ)。

  以浙江不銹鋼管廠大型預(yù)制塊鋼包為研究對象，采用實(shí)際測溫和數(shù)值模擬結(jié)合的方法，對鋼包周轉(zhuǎn)過程的熱狀態(tài)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，模擬將有限體積法與有限元法結(jié)合求解“流固耦合”問題，解決了鋼包侵蝕模擬過程，提高了計(jì)算精度和效率，研究發(fā)現(xiàn):鋼包烘烤時(shí)間由25小時(shí)縮短到20小時(shí)可節(jié)約煤氣量約5800立方米，鋼包在周轉(zhuǎn)的前三個(gè)周期造成的鋼水溫降最為明顯，第一周期的鋼水溫度補(bǔ)償達(dá)9.98℃，鋼包整體在投入周轉(zhuǎn)后的第十周期左右達(dá)到熱飽和;澆注后處于空冷狀態(tài)的鋼包，在最初的2小時(shí)溫降速率最高，因此要避免鋼包空冷時(shí)間過長，最終導(dǎo)致鋼水溫降過大的現(xiàn)象出現(xiàn)。