成果简介：

我国钢铁工业调整升级规划提出了促进创新发展、坚持绿色发展、推动智能制造的 指导思想，实现我国钢铁工业转型升级。因此，开展高品质钢的智能制造相关技术的研 究非常必要。冶金反应器内存在着复杂化学反应和物理过程，存在高温不可视的特点。 本项目开发的高品质钢生产过程仿真模型可以准确地在线了解精炼和连铸过程的工作状 况，确保洁净度和铸坯质量的精准控制，显著提高高品质钢洁净度和铸坯质量的稳定性 和可靠性。建立的模型适用于不同钢铁企业、不同钢种、不同生产流程、不同冶金设备。

因此，高品质钢冶炼过程仿真技术在钢铁冶金领域的应用前景十分广阔。

1.  建立了铁水预处理脱硫模型。根据铁水包和相应搅拌器的尺寸得出几何模型，对 于铁水包内 KR 脱硫过程进行数值模拟计算，包括 KR 搅拌过程中铁水包内速度分布、 铁水漩涡面深度、氧化钙粒子的运动、分布和不同参数下的铁水脱硫效果。应用本研究开发的 KR 脱硫过程模型可以应用指导和提升现场生产过程 KR 反应器内的脱硫速率。

2.  建立了转炉炼钢模型。根据钢水重量、氧气位置、相应转炉几何尺寸得出数学模 型，实现对转炉内流场、速度场和温度场等精准预测，同时对转炉氧枪位置、流量等参数进行优化，实现对转炉内参数的优化和控制。

3.  建立了吹氩过程合金化模型。合金化模型考虑了合金粒子的加入、运动、熔化和 混匀的完整过程，并且通过用户定义程序（UDF），计算整个计算域内的混匀时间。本模 型的应用可以更准确地预测实际生产钢包吹氩过程中合金混匀过程，提升钢液成分的稳定性，优化合金化时间，降低生产成本。

4.  建立了钢包吹氩过程湍流条件下夹杂物去除模型。夹杂物去除模型重点研究了湍 流强度对单个气泡对夹杂物去除率的影响，考虑了气泡尺寸对其形貌的影响、气泡尾流 对夹杂物的捕获等。本模型的应用可以更准确地预测实际生产钢包吹氩过程中合金混匀过程和夹杂物的气泡浮选去除，提升钢包冶炼过程中高品质钢的洁净度。

5.  建立了连铸中间包中间包模型。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 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。可以用于模拟高品质钢生产过程冶金反应器中夹杂物的碰撞、长大 及去除，实现夹杂物的尺寸和数量变化的精准预测，提升精炼及中间包冶金过程高品质钢钢液洁净度。

6.  建立连铸结晶器内全凝固及夹杂物运动捕捉数值模型，实现了结晶器连铸过程流 场、传热凝固、磁场和夹杂物运动的耦合计算。可应用于预测整个连铸过程的流场、铸坯温度和坯壳厚度等，尤其是可以预测夹杂物在整个铸坯断面上的分布规律，提升高品质钢铸坯洁净度。

成熟程度及推广应用情况：

已经经过实验室试验和工业应用。

目前已经成功应用于宝钢、首钢迁钢、首钢京唐、石钢、青钢、新疆八钢等多家钢

铁企业炼钢厂，为企业带来了良好的经济效益。

期望技术转移成交价格：面谈。

市场分析：

国内外钢铁企业。

投资估算和经济效益分析：

此前的应用和推广成功的为企业进行了冶金反应器优化，产品质量提升和卷渣等缺

陷的解决，为企业带来了可观的经济效益。

成果亮点：

1.  该技术进行了洁净钢生产全流程的数值模拟仿真，包括铁水预处理脱硫模拟仿真、 转炉数学模拟、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等。为高品质钢的生产顺行和质量提升提供了更全面和系统的保障。

2.  经过中国金属学会成果评价达到世界先进水平，获得中国钢铁协会科技进步三等

奖。

联系人：姚老师 

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