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、熔化和混匀等过程
2、，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、铸坯温度和坯壳厚度及夹杂物在
3、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 对成果创造性贡献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
4、士 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
5、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 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，
6、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冷模型，解决了攀钢钒重轨钢中 A 类 MnS夹杂物探伤不合的问题和首钢迁钢公司连铸坯角横裂纹问题。累计产生的经济效益超过 1 亿元。主要知识产权证明目录、项目曾获科技奖励情况：无
