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计算机仿真冶炼运用(共4523字).doc计算机仿真冶炼运用(共4523字)1引言炼钢和冶炼技术的发展趋向体现在两个方面:第一,寻求可以替代现有工艺路线更有效的新工艺;第二,对现有工艺进一步完善。在炼钢与连铸生产屮集屮体现在以下三个方面:—是洁净钢生产工艺的完善;二是高品质、高附加值钢连铸坯生产技术开发;三是短流程生产工艺开发与完善。2数学模拟在冶金中的作用与建立方法2.1什么是数学模拟有史以来,人类努力寻求认识和预测自然界的变化状态,为了实现对自然界整体或部分地描述,扩展对自然界物理过程及其现象的认识。这些描述通常采用数学方程或算法来实现,把这些描述称为“模拟”。模拟亦即根据实际问题建立数理模型,根据恰当的边界和初始条件,通过计算机程序给出模型的数值解并显示结果的过程。冶炼数学模拟是基于计算流体力学、计算传热学和计算燃烧学的原理,用数值方法计算机直接求解非线性联立的质量、动量、能量及组分守恒偏微分方程组,这样可以预报出流动、传热及燃烧过程的细节,即给出整个流场中各变量的时空分布。2.2为什么要模拟钢铁工业的竞争焦点集中在质量品种,综合成本和适时、有效、优化的投资这三方面。需要我们进行大量的研究开发工作。模拟技术已被公认为在辅佐所需的技术变革方面具有很大的潜力,冶金工程领域必将越来越多地使用和依靠计算机和数值模拟技术。计算机数学模拟的作用体现于三个方面:(1)架起了从基础研究、理论原理到工程应用的桥梁,即从量了力学到牛顿力学的桥梁。根据冶金学和计算机知识,解决实际问题,做到冶金过程与产品性能的优化和提高。(2)模拟指出了未来冶金与材料科学发展的途径。传统的冶金与材料研究开发以满足工业的需要为口的,其特征是偶然实验与聪明猜想的结合,开发和应用的周期长、成本高。计算机模拟可以弥补传统研制过程中的不足。(3)能够揭示冶金与材料工程中的不同方面。冶金与材料是一个复杂的系统,实验研究仅能揭示其真实性的小部分内容,其余内容需要借助于计算机模拟技术。2.3如何模拟建立模型是模拟的基本步骤和最重要的环节。一个好的模型需要具备两个条件:一是简单;二是能够再现所描述系统的行为性质。数学模型是一个方程或一组方程,可以是代数形式,也可以是微分形式,连同初值或边界条件来表示过程中重要的物理化学现象。将模拟计算的区域在空间和时间上进行离散,编制计算机可执行的程序,计算结果,对结果进行处理得到需要的数据、图形或其它文件。3钢的精炼过程与控制炼钢分为转炉炼钢和电炉炼钢。第二个环节是精炼,其目的是提高矿物质的质量。精炼过程就是经过脱硫,脱磷,精炼后的钢水进入连铸工段,把钢水变成钢坯,形成钢坯以后就进行热轧,由热轧再到冷轧。3.1LF吹氨过程夹杂物行为的模拟建模时,做出以下假设:①钢包内流体流动只受气泡浮力的作用,忽略气泡惯性;②吹气是一种稳态过程;③单相流体,密度随空间变化;④吹气稳定。(1)模拟计算流场与实测流场吻合性。图a是计算机模拟流场,图b是钢包中实测流场,通过激光测得。模拟与实测的结果吻合得比较好,这说明对吹气钢包内的三维流场可以用数值模拟的方法进行定性和定量研究。即:可以用数值模拟的方法来深入研究钢包喷吹时喷嘴位置、吹气量对流动和混合过程的影响。(2)依据吻合特点推理。由图c和图d模拟流场可以看出,当喷嘴位置由钢包中心移向包壁时,流场都明显变化,越移向包壁,横向流速越大,

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