電弧爐煉鋼廢鋼預(yù)熱規(guī)律數(shù)值模擬研究

樊祎寧 魯素玲 韓鵬彪 王恭亮 華祺年 劉治文

摘 要：為了充分利用電弧爐煙氣余熱預(yù)熱廢鋼，以計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent為平臺(tái)，建立廢鋼預(yù)熱過(guò)程三維非穩(wěn)態(tài)隨機(jī)分布局部模型，采用數(shù)值模擬方法探究了不同種類廢鋼預(yù)熱溫度分布規(guī)律。模擬結(jié)果表明：廢鋼預(yù)熱溫度隨預(yù)熱時(shí)間的增加明顯升高，且廢鋼厚度顯著影響預(yù)熱溫度，相同預(yù)熱條件下，輕薄型廢鋼的平均溫度在1 600 K左右，中型廢鋼在1 000 K左右，重型廢鋼在700 K左右;增大比表面積能夠在一定程度上提高各類型廢鋼的預(yù)熱溫度，考慮到廢鋼在預(yù)熱過(guò)程熔化對(duì)出鋼質(zhì)量的影響，底層廢鋼比表面積控制在1.5 m2/m3以下，重型廢鋼比表面積控制在0.25 m2/m3以上;高溫?zé)煔鈺?huì)優(yōu)先通過(guò)空隙率大、通暢性好的區(qū)域，密集堆積的板狀廢鋼會(huì)阻礙煙氣流動(dòng)，導(dǎo)致該區(qū)域預(yù)熱溫度降低。因此，在生產(chǎn)中可相對(duì)減少重型廢鋼的配料比例，多采用中型廢鋼。研究結(jié)果可為使用廢鋼預(yù)熱技術(shù)的廠家提供預(yù)熱分析數(shù)據(jù)，為改進(jìn)電弧爐煉鋼預(yù)熱工藝、實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢鋼的高效冶煉提供一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：煉鋼;廢鋼預(yù)熱;溫度場(chǎng);流場(chǎng);比表面積;數(shù)值模擬

中圖分類號(hào)：TF741.5?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.7535/hbkd.2021yx06010

Numerical simulation of scrap preheating in EAF steelmaking

FAN Yining1，LU Suling1，2，HAN Pengbiao1，2，WANG Gongliang3，HUA Qinian3，LIU Zhiwen1

（1.School of Materials Science and Engineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang，Hebei 050018，China;2.Hebei Key Laboratory of Material Near-Net Forming Technology，Shijiazhuang，Hebei 050018，China;3.Shijia-zhuang Steel Company Limited ，Shijiazhuang，Hebei 050031，China）

Abstract：In order to make full use of waste heat of electric arc furnace （EAF） flue gas to preheat scrap steel，a three-dimensional unsteady random distribution local model of scrap preheating process was established on the platform of computational fluid dynamics software Fluent，and the distribution law of preheating temperature of different types of scrap steel was investigated by numerical simulation method.The simulation results show that the preheating temperature of scrap steel increases obviously with the increase of preheating time，and the thickness of scrap steel has a significant effect on the preheating temperature.Under the same preheating conditions，the average temperature of light and thin scrap steel is about 1 600 K，medium scrap steel is about 1 000 K and heavy scrap steel is about 700 K.Increasing specific surface area can improve the preheating temperature of all types of scrap steel to a certain extent.Considering the influence of scrap melting on the quality of steel output during preheating，the specific surface area of bottom scrap should be controlled below 1.5 m2/m3，and the specific surface area of heavy scrap should be controlled above 0.25 m2/m3.The high temperature flue gas will preferentially pass through the area with large voidage and good patency，and the dense accumulation of sheet steel scrap blocks the flue gas flow，leading to the reduction of the preheating temperature in this area.Therefore，the proportioning ratio of heavy scrap can be reduced relatively in production，and medium scrap can be used more often.The research results can provide preheating analysis data for manufacturers using scrap preheating technology，improve the preheating process of EAF steelmaking，and have a certain theoretical reference value for the efficient smelting of industrial scrap.

Keywords：

steel-making;scrap preheating;temperature field;flow field;specific surface area;numerical simulation

在 “碳達(dá)峰、碳中和” 形勢(shì)下，如何降低能耗成為國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼相比，電弧爐短流程煉鋼在投資、生產(chǎn)效率、有害氣體排放量、碳排放等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，是世界鋼鐵生產(chǎn)的主要流程之一[1-3]。廢鋼作為電弧爐煉鋼的主要原料，其入爐溫度對(duì)電弧爐冶煉能耗等技術(shù)指標(biāo)影響很大[4-5]，廢鋼預(yù)熱技術(shù)逐漸成為鋼鐵行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)[6-8]。

爐料中廢鋼量比例較大時(shí)，對(duì)入爐廢料進(jìn)行預(yù)處理能夠在降低電弧爐冶煉電耗方面取得顯著成效[9-11]。STEBLOV等[12]計(jì)算得到裝料前預(yù)熱廢料可以將半成品的生產(chǎn)成本降低17%～21%;ARINK等[13]通過(guò)計(jì)算得到鋼坯加熱前的預(yù)熱步驟可在1.48 h內(nèi)用815 ℃的煙氣將鋼坯加熱至315 ℃，加熱過(guò)程能量消耗減少23.6%;還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)廢鋼預(yù)熱可大幅度減輕或消除廢鋼表面的凝鋼現(xiàn)象，增加其熔化速率，廢鋼熔化時(shí)間降低約20%以上[14-15];KISHIDA等[16]通過(guò)實(shí)驗(yàn)室相似試驗(yàn)，探究預(yù)熱時(shí)間和煙氣溫度等因素對(duì)不同類型廢鋼預(yù)熱效果的影響。電弧爐體積龐大、裝料量大，冶煉廢鋼的預(yù)熱過(guò)程一般在預(yù)熱豎井內(nèi)進(jìn)行，整個(gè)預(yù)熱過(guò)程不可見(jiàn)，給電爐煉鋼的建模過(guò)程和廢料預(yù)熱的準(zhǔn)確控制帶來(lái)很大難度[17-19]。在沒(méi)有任何其他內(nèi)部過(guò)程可觀測(cè)值的情況下，通過(guò)建立預(yù)熱模型將內(nèi)部狀態(tài)與可視化模擬聯(lián)系起來(lái)是一個(gè)重要的研究課題。

本文以傳熱學(xué)理論為基礎(chǔ)，建立局部區(qū)域內(nèi)自由堆料條件下的廢鋼預(yù)熱模型，采用溫度場(chǎng)和流場(chǎng)耦合方式，模擬得到不同種類廢鋼在高溫?zé)煔庀虏煌瑫r(shí)刻的溫度分布，給出比表面積對(duì)不同種類廢鋼預(yù)熱溫度的影響規(guī)律，分析不同種類廢鋼堆積狀態(tài)對(duì)豎井內(nèi)煙氣流動(dòng)的影響。

1 模型建立

1.1 幾何模型

為了研究豎井內(nèi)廢料的預(yù)熱規(guī)律，需要建立自由堆料下的廢鋼預(yù)熱模型，考慮到電弧爐體積大、廢料數(shù)量多，在建模階段采用多尺度思想，適當(dāng)簡(jiǎn)化預(yù)熱模型，間接通過(guò)局部來(lái)推斷整體，使之為獲取系統(tǒng)宏觀行為提供必要的信息，同時(shí)還可提高計(jì)算精度，縮短計(jì)算時(shí)間。

圖1顯示了不同種類廢鋼的預(yù)熱模型。依據(jù)廢鋼鐵國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及大量的實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，將廢鋼按厚度分為輕薄型廢鋼、中型廢鋼和重型廢鋼3種類型，分別建立廢鋼局部預(yù)熱模型，在每個(gè)預(yù)熱模型內(nèi)按照廢鋼的厚度尺寸從小到大進(jìn)行編號(hào)。

流體區(qū)域尺寸為200 mm×200 mm×150 mm，模型計(jì)算域主要邊界包括流體域的上部、下部和側(cè)壁，以及流體域內(nèi)部的廢料，煙氣通過(guò)下底面均勻進(jìn)入流體區(qū)域，然后通過(guò)上頂面流出。建立模型后對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，流體計(jì)算域采用四面體網(wǎng)格，固體域采用六面體網(wǎng)格，平均網(wǎng)格單元質(zhì)量為0.84。進(jìn)一步細(xì)化網(wǎng)格，進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果無(wú)明顯改變，表明此時(shí)的網(wǎng)格能夠滿足計(jì)算要求且能保證計(jì)算效率[20]。

1.2 基本假設(shè)

電弧爐煉鋼廢鋼預(yù)熱過(guò)程中涉及的傳輸現(xiàn)象非常復(fù)雜，很難在一個(gè)數(shù)學(xué)模型中涵蓋所有的物理過(guò)程。綜合考慮所建立模型的可靠性以及合理的計(jì)算時(shí)間成本等因素，本次模擬作出如下假設(shè)。

1）忽略煙氣與廢鋼、廢鋼與廢鋼及爐壁之間的輻射。本文所建立的局部模型取自豎井中部，因此可忽略輻射換熱的影響。

2）電弧爐煉鋼所使用的廢鋼原材料大小不一、形態(tài)各異，依據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)，將不同厚度的廢鋼簡(jiǎn)化為不同位相、不同比表面積的較規(guī)則的平滑板坯，廢料長(zhǎng)度和厚度在指定的平均值附近變化。

3）高溫?zé)煔鈴呢Q井底部流入時(shí)在入口邊界流速均勻，且各過(guò)程參數(shù)為恒定值，不隨溫度變化[21]。

4）高溫?zé)煔庠诠饣Q井內(nèi)做黏性、不可壓流動(dòng)。

5）暫不考慮豎井內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。

1.3 模擬過(guò)程參數(shù)設(shè)置

豎井中的熱交換主要有對(duì)流傳熱和熱傳導(dǎo)2種形式，對(duì)流傳熱是熱對(duì)流與導(dǎo)熱同時(shí)參與的熱量傳遞過(guò)程。對(duì)于對(duì)流換熱計(jì)算，采用有限元法求解連續(xù)性方程、納維爾-斯托克斯方程和能量方程，即將廢鋼預(yù)熱模型簡(jiǎn)化為流固熱耦合模型。煙氣在預(yù)熱器內(nèi)的流動(dòng)以湍流為主，因此采用RNG k-ε模型，它在形式上類似于standard k-ε模型，是通過(guò)使用一種稱為重整化群理論的統(tǒng)計(jì)方法推導(dǎo)出來(lái)的。該模型是標(biāo)準(zhǔn)k-ε二元方程模型的改進(jìn)方案，是目前應(yīng)用最為廣泛的湍流模型[22]。

底部入口邊界設(shè)置為速度恒定和溫度均勻，入口邊界煙氣溫度為1 850 K，流入速度為0.2 m/s，預(yù)熱過(guò)程由區(qū)域底部進(jìn)入的高溫?zé)煔馓峁崃?，煙氣主要元素包括CO，CO2，N2等，其平均比熱取1.137 kJ/（kg·℃）。出口邊界選擇outflow自由流出口，在流體域壁面上應(yīng)用對(duì)稱邊界條件。采用標(biāo)準(zhǔn)初始化方式進(jìn)行模擬環(huán)境初始化，將廢鋼進(jìn)入豎井內(nèi)的入爐溫度作為預(yù)熱模擬計(jì)算的初始溫度，室溫取300 K，采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，同時(shí)選擇Enhanced wall treatment處理近壁面處的流動(dòng)，使用couple算法以及默認(rèn)欠松弛因子，動(dòng)量和能量方程皆選用二階迎風(fēng)格式[23]，收斂標(biāo)準(zhǔn)選取能量殘差標(biāo)準(zhǔn)為1×10-6，其他變量殘差標(biāo)準(zhǔn)為1×10-3。當(dāng)?shù)?jì)算小于殘差標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，認(rèn)為計(jì)算達(dá)到收斂狀態(tài)。

2 模擬結(jié)果與分析

2.1 廢鋼溫度場(chǎng)分布

圖2展示了不同種類廢鋼在t=100，300，600 s時(shí)的預(yù)熱過(guò)程溫度場(chǎng)云圖，其中圖2 a）—圖2 c）為輕薄型廢鋼，圖2 d）—圖2 f）為中型廢鋼，圖2 g）—圖2 i）為重型廢鋼。

由圖2可以看出，廢鋼溫度分布受預(yù)熱時(shí)間、廢鋼種類及廢鋼尺寸等因素的直接影響。輕薄型廢鋼在100 s時(shí)表面預(yù)熱溫度主要集中在600～900 K，300 s時(shí)溫度升高到1 000～1 500 K，600 s時(shí)最高可達(dá)到1 800 K;中型廢鋼在預(yù)熱100 s時(shí)溫度為400～600 K，300 s時(shí)升高到600～900 K，600 s時(shí)最高可達(dá)到1 300 K;重型廢鋼在100 s時(shí)預(yù)熱溫度較低，在溫度場(chǎng)云圖上沒(méi)有明顯的顏色變化，在300 s時(shí)溫度為400～500 K，預(yù)熱到600 s時(shí)溫度最高達(dá)到800 K。因此可初步得出結(jié)論：預(yù)熱溫度隨預(yù)熱時(shí)間的增加而增加，且廢鋼的升溫速率隨時(shí)間的增加逐漸降低。

從縱向來(lái)看，每個(gè)相同時(shí)刻下輕薄型廢鋼的預(yù)熱溫度均最高，預(yù)熱100 s時(shí)中型廢鋼比輕薄型廢鋼的溫度低約300 K，重型廢鋼相比輕薄型廢鋼低約500 K。同時(shí)從溫度場(chǎng)云圖中發(fā)現(xiàn)，在每個(gè)相同種類的局部模型中，廢鋼溫度分布并不完全一致，3種廢鋼模型中具有最小厚度尺寸的1號(hào)廢鋼在相同的預(yù)熱條件下升溫分別高于同類型的其他廢鋼，說(shuō)明廢鋼尺寸（厚度）顯著影響預(yù)熱溫度。

不同類型的廢鋼在相同預(yù)熱方式和模擬條件下預(yù)熱600 s時(shí)的平均預(yù)熱溫度如圖3所示。從數(shù)據(jù)來(lái)看，輕薄型廢鋼和中型廢鋼的預(yù)熱效果優(yōu)于重型廢鋼。輕薄型廢鋼的平均溫度在1 600 K左右，中型廢鋼在1 000 K左右，重型廢鋼在800 K左右。廢鋼厚度越小，其預(yù)熱溫度相對(duì)越高;反之，尺寸較大的廢鋼升高到相同溫度需要吸收更多的熱量，即需要更長(zhǎng)的預(yù)熱時(shí)間。

目前工業(yè)生產(chǎn)中，預(yù)熱豎井布料的方式在堆料層高度方向上是將輕薄料鋪于底層，目的是減小重型廢鋼對(duì)手指的沖擊，否則會(huì)對(duì)手指造成損壞。其次，手指之間存在間隙，輕薄型板料因其形狀特點(diǎn)鋪在底層可以對(duì)尺寸極小的破碎廢料起到支撐作用。從以上模擬結(jié)果和分析可知，輕薄型廢鋼升溫速度最快，在600 s時(shí)的溫度可以達(dá)到甚至高于廢鋼材料的熔化溫度。這一結(jié)論與在鋼廠實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中觀察到的廢鋼預(yù)熱后期有鋼液從豎井中下落的現(xiàn)象相符合。因此，在預(yù)熱過(guò)程中應(yīng)避免輕薄型廢鋼區(qū)域預(yù)熱溫度過(guò)高的問(wèn)題，即應(yīng)限制輕薄型廢鋼的預(yù)熱溫度。同樣條件下中型廢鋼600 s預(yù)熱溫度為1 200 K左右，重型廢鋼由于體積較大，預(yù)熱溫度僅為800 K左右。因此，在電弧爐煉鋼過(guò)程中，入爐廢鋼的厚度不宜過(guò)大，即應(yīng)限制重型廢鋼的最大尺寸，提高重型廢鋼的預(yù)熱溫度，進(jìn)而提高電弧爐整體冶煉效率。此外，在預(yù)熱后期廢鋼升至較高溫度，廢鋼的輻射量增加，最終造成熱量由高溫向低溫傳遞，由于模擬忽略了熱輻射在廢鋼與廢鋼之間的傳遞，因此實(shí)際生產(chǎn)中廢鋼預(yù)熱最高溫度將略低于模擬溫度，最低溫度也略高于模擬溫度。

2.2 比表面積對(duì)預(yù)熱溫度的影響規(guī)律

通過(guò)溫度場(chǎng)分布分析，進(jìn)一步提高預(yù)熱效果，可為實(shí)際預(yù)熱布料提供理論支持。對(duì)影響廢鋼種類的重要參數(shù)比表面積進(jìn)行了定量研究，使用α作為比表面積，評(píng)估廢鋼形狀和尺寸對(duì)預(yù)熱溫度的影響規(guī)律[24]：

α=A/V。（1）

式中：A為廢料表面積，單位為mm2;V為廢料體積，單位為mm3。

經(jīng)計(jì)算，得到各類型廢鋼的比表面積值分別屬于特定區(qū)間，不同類型廢鋼的尺寸與比表面積范圍見(jiàn)表1，同類廢鋼主要通過(guò)體積變化引起比表面積的波動(dòng)。

選擇每塊廢鋼的表面最高溫度和中心最低溫度2個(gè)測(cè)量點(diǎn)取值來(lái)進(jìn)行比較，預(yù)熱600 s后3種不同類型廢鋼的比表面積與預(yù)熱溫度的關(guān)系如圖4所示。顯然，廢鋼的溫升受比表面積值影響很大。對(duì)于輕薄型廢鋼而言，當(dāng)比表面積在0.7 mm2/mm3時(shí)，預(yù)熱溫度約為1 450 K;當(dāng)比表面積增大到2.1 mm2/mm3時(shí)，預(yù)熱溫度可達(dá)到1 800 K。對(duì)于中型廢鋼，當(dāng)比表面積為0.3 mm2/mm3時(shí)，預(yù)熱溫度為900 K左右;當(dāng)比表面積增大到0.54 m2/m3時(shí)，預(yù)熱溫度達(dá)到1 250 K。對(duì)于重型廢鋼，當(dāng)比表面積為0.1 mm2/mm3時(shí)，預(yù)熱溫度在460 K左右;當(dāng)比表面積增大到0.28 mm2/mm3時(shí)，預(yù)熱溫度最大可達(dá)到780 K。因此可知，在相同預(yù)熱條件下，各種類型廢鋼的預(yù)熱溫度均隨著比表面積的增大而增大。比表面積為1.5 mm2/mm3的輕薄型廢鋼，預(yù)熱溫度達(dá)到1 750 K，接近廢鋼的熔化溫度，因此在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)控制底層輕薄型廢鋼比表面積在1.5 m2/m3以下，避免其超過(guò)熔化溫度黏結(jié)成團(tuán)，導(dǎo)致?tīng)t壁或手指掛料，造成下一爐料難以順利入爐;比表面積為0.25 mm2/mm3的重型廢鋼，預(yù)熱溫度為750 K，出于提高預(yù)熱效率的目的，應(yīng)控制重型廢鋼比表面積在0.25 m2/m3以上，在配重時(shí)多采用比表面積為0.3～0.6 mm2/mm3的中型廢鋼。

此外，比表面積較大的廢鋼其表面溫度與中心溫度的溫差小于比表面積較小的廢鋼，原因是廢鋼比表面積越大，熱量傳遞到中心所需要的時(shí)間越短，即更容易熱透;而比表面積小的廢鋼，中心升溫速度慢，加熱至一定溫度需要吸收的熱量多，因此在相同的預(yù)熱時(shí)間下表面與中心溫差較大。因此，可以初步得出結(jié)論：廢鋼比表面積增加，預(yù)熱溫度隨之增加，且比表面積在一定程度上影響廢鋼預(yù)熱過(guò)程中表面與中心的溫差，比表面積越大的廢鋼，表面與中心的預(yù)熱溫差越小。

2.3 煙氣流場(chǎng)分布

煙氣流場(chǎng)對(duì)煙氣與廢鋼的對(duì)流換熱具有重要影響。為了揭示圖4中輕薄型廢鋼預(yù)熱模型出現(xiàn)了溫度不符合整體趨勢(shì)的3號(hào)、7號(hào)和9號(hào)廢鋼，但中、重型廢鋼溫度分布趨勢(shì)較明顯的現(xiàn)象，對(duì)3種模型的煙氣流動(dòng)進(jìn)行了模擬分析。圖5所示為600 s時(shí)，3種類型廢鋼具有代表性的煙氣速度剖面圖。

從圖5 a）可以看出，廢鋼形狀和堆積方式對(duì)煙氣流動(dòng)影響顯著。在廢鋼堆積空隙較大且通暢的部位，高溫?zé)煔獾牧鲃?dòng)速度顯著增大，甚至超過(guò)初始煙氣速度，達(dá)到0.29 m/s以上，煙氣通過(guò)廢鋼快速向上流到頂部出口。而在廢鋼密集堆積處，由于下方廢鋼空隙小且水平方向投影面積大，對(duì)煙氣具有較大的阻擋作用，影響了其周圍的空隙度和通暢性，煙氣流速明顯下降，速度最低小于0.01 m/s。因此3號(hào)、7號(hào)、9號(hào)廢鋼預(yù)熱溫度不符合整體趨勢(shì)與其周圍煙氣速度較低存在著直接關(guān)系;從圖5 b）和圖5 c）可以看出，在相同堆密度下，中重型廢鋼空隙較大，局部模型內(nèi)煙氣速度差比輕薄型廢鋼小，均勻分布的流動(dòng)可以使熱量更均勻地傳遞給廢鋼。因此在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可以結(jié)合比表面積控制，適當(dāng)增大鋪底料的堆積密度，減小對(duì)煙氣的阻礙作用，進(jìn)而改善整個(gè)豎井內(nèi)的預(yù)熱效果。

3 結(jié) 語(yǔ)

利用Fluent軟件，針對(duì)電弧爐預(yù)熱豎井內(nèi)不同種類廢鋼的預(yù)熱過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了不同種類廢鋼的預(yù)熱規(guī)律，所得結(jié)論如下。

1）廢鋼預(yù)熱溫度隨預(yù)熱時(shí)間的增加而增加，但廢鋼的升溫速率隨預(yù)熱時(shí)間的增加逐漸降低。輕型板類廢鋼在預(yù)熱過(guò)程中預(yù)熱溫度最高，重型廢鋼由于體積大，預(yù)熱溫度較低，在生產(chǎn)中可相對(duì)減小重型廢鋼的配料比例，多采用中型廢鋼。

2）增大比表面積能在一定程度上提高廢鋼的預(yù)熱溫度。當(dāng)輕薄型廢鋼比表面積從0.7 mm2/mm3增大到2.1 mm2/mm3時(shí)，預(yù)熱溫度從1 450 K提高到1 800 K;當(dāng)中型廢鋼比表面積從0.3 mm2/mm3增大到0.6 m2/m3時(shí)，預(yù)熱溫度從900 K提高到1 220 K;當(dāng)重型廢鋼比表面積從0.1 mm2/mm3增大到0.28 mm2/mm3時(shí)，預(yù)熱溫度從460 K提高到760 K。在相同預(yù)熱條件下，比表面積越小的廢鋼，表面最高溫度與中心最低溫度的溫差越大。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)控制底層輕薄型廢鋼的比表面積在1.5 mm2/mm3以下，避免其超過(guò)熔化溫度而黏結(jié)成團(tuán)，引發(fā)爐壁或手指掛料，造成下一爐料難以順利入爐;重型廢鋼比表面積應(yīng)控制在0.25 mm2/mm3以上，以達(dá)到提高預(yù)熱溫度的目的。這一結(jié)論可為使用廢鋼預(yù)熱技術(shù)的廠家提供預(yù)熱分析數(shù)據(jù)參考。

3）高溫?zé)煔庠谕〞承院玫亩逊e空隙處具有較大的流速，而密集堆積會(huì)阻礙煙氣流動(dòng)，減弱煙氣與廢鋼之間的對(duì)流換熱，進(jìn)而降低堆積密集狀態(tài)處廢鋼的預(yù)熱溫度，這種現(xiàn)象在輕薄型廢鋼中尤為明顯。

針對(duì)廢鋼預(yù)熱研究還需進(jìn)一步細(xì)化模擬參數(shù)，以期更加接近實(shí)際工況。此外，未來(lái)還可以將廢鋼的堆積密度作為一個(gè)參數(shù)引入到模擬中，進(jìn)行多參數(shù)廢鋼預(yù)熱模擬分析。

參考文獻(xiàn)/References：

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收稿日期：2021-08-12;修回日期：2021-10-26;責(zé)任編輯：張士瑩

基金項(xiàng)目：河北省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（19211009D）

第一作者簡(jiǎn)介：樊祎寧（1997—），女，河北石家莊人，碩士研究生，主要從事電弧爐煉鋼數(shù)值模擬方面的研究。

通訊作者：韓鵬彪教授。E-mail：hpb68@163.com

魯素玲副教授。E-mail：lusuling0102@163.com

樊祎寧，魯素玲，韓鵬彪，等.

電弧爐煉鋼廢鋼預(yù)熱規(guī)律數(shù)值模擬研究

[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，42（6）：627-633.

FAN Yining，LU Suling，HAN Pengbiao，et al.

Numerical simulation of scrap preheating in EAF steelmaking

[J].Journal of Hebei Univer-sity of Science and Technology，2021，42（6）：627-633.