项目名称数值模拟方法和仿真技术在钢的精炼及连铸过程中

1、项目名称：数值模拟方法和仿真技术在钢的精炼及连铸过程中的应用； 推荐单位：北京科技大学；项目简介： 本项目建立了一整套数值模拟方法和仿真技术，并应用于钢精炼及连铸过程。研究内容包括：钢包吹氩精炼模拟仿真、RH真空精炼模拟仿真、连铸中间包模拟仿真、连铸结晶器模拟仿真、连铸一冷数值计算、连铸二 冷数值计算等。并自主开发或升级了相关模型，部分模型包括气泡浮选夹 杂物模型、夹杂物碰撞聚合模型、夹杂物凝固捕捉模型、结晶器一冷模型 等技术。模型的开发实现了高品质钢生产全流程的智能预报。项目主要内 容及创新点如下：(1) 建立了钢包吹氩过程合金化和夹杂物去除模型。 合金化模型考虑了 合金粒子的加入、 运动、

2、熔化和混匀等过程， 并且通过用户定义程序 (UDF)， 计算了全场域内的混匀时间。夹杂物去除模型耦合了湍流强度对单个气泡 对夹杂物去除率的影响。该模型的应用可以更准确地预测实际生产钢包吹 氩过程中成分均匀化过程和夹杂物的气泡浮选去除，提升钢液在钢包精炼 过程中的洁净度。(2) 建立了夹杂物碰撞长大和去除模型。 通过自主开发UDF子程序，对中间包内钢液三维流场和夹杂物浓度场进行耦合计算，使用粒子分组方法(PSG法)计算多组不同特征直径夹杂物颗粒间碰撞聚合长大过程。(3) 建立了连铸坯凝固及夹杂物运动捕捉数值模型，实现了结晶器流 场、传热凝固、磁场和夹杂物运动的耦合计算。可预测连铸过程的流场、 铸

3、坯温度和坯壳厚度及夹杂物在整个铸坯断面上的分布规律。(4) 建立了连铸结晶器内电磁、传热、流动多场多相耦合模型，准确计 算出结晶器内钢液温度分布、坯壳厚度和温度分布、坯壳收缩量、固液渣 相和气隙的温度和厚度、结晶器的温度分布等，并计算出适合不同钢种和 浇铸参数的结晶器冷却水量，用于指导生产。主要完成人及技术贡献:序 号姓名性 别出生年月技术职称文化程度（学位）工作单位对成果创造性贝献1张立峰男1972.08教授博士北京科技大学负责课题的全面工作， 主 要负责项目总体方案和 技术路线制订2杨文男1985.01讲师博士北京科技大学主要指导连铸一冷和二 冷数值计算及应用3任英男1989.06讲师博士

4、北京科技大学主要指导KR数值模拟及 应用4王祎女1983.08讲师博士北京科技大学主要指导RH数值模拟及 应用5段豪剑男1990.07研究 生本科北京科技大学主要负责气泡浮选去除 夹杂物数值模拟计算6张旭彬男1990.11研究 生本科北京科技大学主要负责连铸一冷数值 计算7刘畅女1991.09研究 生本科北京科技大学主要负责RH精炼数值模 拟8陈威男1994.03研究 生本科北京科技大学主要负责结晶器数值模 拟仿真9张海杰男1992.04研究 生硕士北京科技大学主要负责连铸二冷及偏 析数值计算10凌海涛男1989.12研究 生博士北京科技大学主要负责中间包及夹杂 物碰撞聚合数值模拟11王强强男

5、1989.02研究 生博士北京科技大学主要负责连铸全凝固模 拟仿真12张学伟男1985.08研究 生博士北京科技大学负责连铸二冷计算的应 用研究13杨小刚男1987.12研究 生博士北京科技大学主要负责连铸二冷数值 计算主要完成单位及创新推广贡献：北京科技大学，积极推进创新技术的成果转化，为本项成果在钢铁企业的推广应用做出了积极贡献。推广应用情况：应用本项目建立的钢包模型，解决了青岛钢铁公司钢帘线拉拔过程中的断丝问题，显著降低了青钢LF炉钢包精炼软吹时间，降低率精炼成本； 应用建立的RH过程模型，缩短了首钢迁钢公司真空冶炼的周期，显著提升了 RH精炼能力；应用建立的中间包程模型，解决了宝钢德胜公司连铸中间 包内存在的钢液停留时间短、死区体积所占比例较大等缺点；应用本项目 建立的钢包和中间包模型，显著降低了宝钢八一钢铁有限公司 B510L 汽车 大梁钢、Q345D/E风电钢和20CrMnTiH齿轮钢由于夹杂物引起的缺陷问题； 应用本项目建立的结晶器凝固捕捉模型，显著升了铸坯洁净度；应用本项 目建立的连铸一冷和二