计算流体力学

在废钢装料过程中，大量热气和粉尘从电炉中排出。根据废钢中有机杂质的含量，气体排放量可能会超过二次废气系统的设计的流量。在这种情况下，粉尘云会进入熔炼车间，导致某些区域粉尘负荷过高。视频显示，粉尘颗粒进入电炉旁的车间。来自左侧车间区域钢包炉的高温无尘废气将高温含尘废气从左侧驱赶到右侧。这种不理想的流动模式可以通过安装挡板和/或幕帘，以及将钢包炉布置得更加对称等方式来避免。

熔体从钢包流出并进入中间包，中间包是将不连续的二次冶金与连续铸造过程连接起来的一个材料缓冲装置。中间包的一个重要任务是将非金属颗粒从熔体中分离出来。在这一过程中，模拟相比于水模型具有很大的优势。经过验证的数值双相模型允许直接比较不同中间包设计的分离效率。此外，还可以考虑浮力效应。通过重新设计内部耐火材料轮廓，可以识别并避免不希望出现的死水区。

在连续铸造结晶器中，进行高度敏感的凝固过程。结晶器由水冷振动的铜板组成，熔体凝固并形成稳定的坯壳。在结晶器区域，液态核心被一层铸造粉覆盖，提供了热阻并减少了摩擦。支撑的铸坯通过喷淋水冷却。为了将铸坯水平引出铸机，根据铸造技术的不同，铸坯在部分或完全凝固的情况下被弯曲和矫直。然而，由于不受控制的结晶器流动现象引起的产品缺陷在铸造过程中无法逆转。CFD模拟可以计算任何浸入式水口（SEN）在整个铸造范围内（铸造速度、宽度、厚度、浸入深度等）的性能图。通过这个性能图，结晶器中的流动行为变得更加透明，并且可以根据铸造条件进行调整。

在铸造过程之后，板坯或小方坯被运输到热轧机组并加热到轧制温度，例如在步进梁式加热炉或推钢式加热炉中。推钢式加热炉是半连续操作的，其特点是高产量和最大热传递能力。冷板坯被推入加热炉，最初在承载轨道上滑动，然后在均热表面上滑动到出料端。关于加热过程的典型问题包括板坯的加热速率、所需烧嘴的数量以及承载轨道对轨印（即板坯局部温度分布）的影响。

静电除尘器（ESP）是一种用于转炉一次烟气净化的干式除尘系统。为了确保ESP的高效运行，整个截面的均衡废气流动非常重要。通过计算流体动力学（CFD）可以回答关于ESP内部瞬态气流分布的典型问题。由于气流受到批次式转炉操作和废气管道布置的影响，在ESP入口区域安装了穿孔流动整流板，以确保适当的气体交换。此外，必须避免由转炉批次过程引起的氧气和一氧化碳的爆炸性气体混合物；CFD用于预测由于气体特性（密度、粘度）变化而导致的最大允许混合物浓度。另一种方法是计算可能发生的最大爆炸压力。基于这些数据，设计整个烟气净化系统的安全装置（压力排放阀的数量、大小和位置）。

有色金属钢包炉用于在炉渣处理厂处理之前对炉渣进行过热。通过电极将电能转化为热能来加热炉渣。为了防止炉渣的温度分布不均匀，通过水冷搅拌枪注入惰性气体。关于加热过程的典型问题包括惰性气体和冷却水的流量、电极的最佳浸入深度以产生强烈的混合效果以及获得所需加热速率的电流强度。