Page 4 - 国外钢铁技术信息内参（2023年2月）

国外钢铁技术信息

（一）通过热流体和颗粒仿真能得到什么？（上）

埜上 洋

东北大学多元物质科学研究所

1. 前言

由铁矿石生产钢水的钢铁冶炼过程由焦化、烧结、高炉、铁水预处理、转炉

等工艺构成。这些都是高温反应过程，过程内部的温度和气氛左右反应的进行和

反应过程的效率，因此这些工艺的控制在操作上变得非常重要。由于过程内部的

温度和气氛通常不均匀，所以在控制过程的基础上，掌握内部的分布形状及其形

状是如何形成的很重要。在许多过程中，流体（如：气体或液体）通过某种驱动

力流通，反应物质通过该流体的流动而移动，根据温度和反应物质的浓度进行反

应。如果同时追踪过程内部流体的运动和反应的进行或吸、放热，则可以推断出

过程内部的各变量的分布，进而推断出过程的状态和效率。开头所示工艺的前三

个工艺是填充层型工艺，在过程内部，固体的粒状原料密集堆积、参与运动、反

应和相变。在粉粒体和流体中，由于其流动机理的不同，移动路径也不同，因此

需要分别追踪，但两者之间的反应、相变、传热过程中所接受的物质和能量评价

方式差别不大。

流动传输和传热数值分析的历史悠久，虽然也开发了很多商用软件，但由于

在利用时需要专业知识等原因，其应用有限，但近年来随着计算性能飞跃性的提

高，人们引入了可视用户界面，将用于现象放大与热流体分析的软件实现商品化。

另外，在填充层型工艺内部存在数量庞大的粉粒体粒子，但追踪它们的粒子仿真

也随着计算能力的提高，可追踪的粒子数飞跃性地增加，并能够在接近现实的条

件下进行计算。在这样的背景下，以粒子和流体为对象的传热仿真的接口扩大，

可利用的情况增多。通过使用这样的分析软件，或者利用可视化软件，能够以等

CSM 中国金属学会 CMISI 冶金工业信息标准研究院
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