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    第七屆鋼鐵模擬及仿真國際會議技術分會簡介

    作者:國際部?????? ???????發布時間:2017-08-21


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              “第七屆鋼鐵模擬及仿真國際會議”(英文名稱:The 7th International Conference on Modelling a↑nd Simulation of Metallurgical Processes in Steelmaking,簡稱:STEELSIM2017)于2017818日在青島勝利閉幕,此次會議由中國金屬學會主辦。會議共設置1個大會場和12個技術分會場,同時安排了墻報交流專場。

    會議內容覆蓋了液態金屬模擬與仿真、材料加工工藝技術、鋼鐵材料設計、性能、應用及環保的各個領域。與會專家學者一致認為:鋼鐵是產量最大、應用面最廣的材料,其組成元素較多,生產工藝復雜,其中每一個環節的變化都對后續的工藝乃至最終產品的性能產生顯著的影響。21世紀前后,鋼鐵材料的發展很大程度上依賴于工程師的知識和經驗,具有很大局限性。近年來隨著模擬及仿真研究工作不斷深入,冶金過程模擬仿真和品種開發設計取得了巨大進展,已經能夠較好解釋鋼鐵生產過程中涉及到的復雜的流場、溫度場、質量傳輸及化學反應等耦合現象,同時實現微觀組織預測。

    針對煉鐵生產過程,澳大利亞Philip Schwarz教授基于CO過飽和機理,建立了Fe/C液滴脫碳過程中的碳沸騰模型,實現了對沸騰時間的預測。美國普渡大學的周謙教授通過數學模擬方法研究了不同噴吹參數對高爐中燃燒率的影響,并且對實際生產進行了優化和驗證。來自印度的Cha↑ndra Shenhar Verma博士討論了在直接還原過程中球團尺寸優化問題。此外,國內來自北京科技大學、上海大學和武漢科技大學等科研機構的專家學者就數學模型、集成優化和計算機輔助工程在煉鐵領域的應用,通過電信號檢測高爐爐膛液位和含鐵焦炭強度預測以及控制措施等內容也作了精彩報告,并進行了熱烈的討論。

    煉鋼生產的主要任務是最大限度地去除鋼水中的有害雜質(硫、磷、氣體和夾雜物等),爐渣在其過程中起著至關重要的作用。美國卡內基梅隆大學的Bryan Webler教授展示了高強鋼中的Al元素與爐渣和耐火材料間的化學反應,討論了鋼中夾雜物的生成和演變機理。法國Pascal Gardin教授對煉鋼過程中鋼-渣間的質量傳輸進行了預測。比利時Yannan Wang博士對爐渣中鋼滴的破裂和聚合行為的物理模擬進行了報道。電渣重熔是生產優質鋼的常用手段,來自東北大學和武漢科技大學專家、學者的對電渣過程中質量傳輸、夾雜物行為、宏觀偏析的數值模擬作了報告。連鑄過程鋼-渣界面行為與連鑄坯質量密切相關,河鋼集團鋼研總院通過數值模擬研究了不同拉速和浸入式水口深度對結晶器內流場以鋼-渣界面行為的影響。

    在煉鋼和連鑄生產過程中,惰性氣體噴吹被廣泛采用,以達到促進鋼液流動、渣-鋼反應、合金混勻、夾雜物上浮等作用。北京科技大學張立峰教授針對煉鋼生產過程中的湍流特性,模擬了湍流條件下,不同形貌的氣泡對夾雜物去除過程,建立了夾雜物被氣泡去除概率的數據庫。來自德國亞琛工業大學、北京科技大學和武漢科技大學的專家學者就鋼包內氣液兩相流的數學模型及其PIV驗證、熔體中氣泡遷移行為的物理模擬與數值模擬、噴嘴燃燒行為對大鋼包溫度均勻性等專題進行了報告。墨西哥Rodolfo Mo↑rales教授提出連鑄結晶器內氣液兩相流物理模擬需要考慮潤濕性能的影響。美國伊利諾伊大學和東北大學研究人員對連鑄過程的氣液兩相流進行了數值模擬。

    作為鋼液凝固成型的環節,連鑄是最為常用的鋼鐵鑄坯生產過程。中南大學的王萬林教授采用結晶器模擬器對結晶器角部振痕的形成及熱流的傳輸進行了模擬,發現角部的傳熱和鋼液流動不穩定。瑞典MEFOSRamirez Lopez博士采用VOF+DPM的方法對結晶器內的液面波動進行了模擬,考慮了氣泡對液面波動的影響。東北大學鐘良才教授對結晶器水口進行了優化研究,發現從浸入式水口進入結晶器的氣泡對結晶器內的流場影響很大。泰國的Laotaweesub博士對常使用的魚鉤進行了介紹,并對魚鉤的澆鑄成型過程進行了模擬。此外,瑞典皇家工學院的Bai Haitong博士對水口內的漩渦進行了模擬,太原理工大學的Chen Chao博士對中間包內的流場和混勻時間進行了研究和優化。

    冶金過程多在高溫下進行,數值模擬通過建立冶金過程的數學模型、求解數學模型和計算結果輸出,使工程問題和物理現象進行再現。奧地利的唐勇博士通過數值模擬和工業測量研究了特殊內襯材料對長水口和浸入式水口傳熱的影響,開發了能夠減少能量消耗、提升鋼材質量的長水口和浸入式水口內襯。昆明理工大學馬文會教授通過建立熱量-流動-熱應力等多場耦合模型研究了傳熱特性對多晶硅真空定向凝固過程中晶體生長質量的影響。北京科技大學的姜澤毅教授就全氧高爐中能量-質量傳輸與化學反應協同強化進行了報告。

    鑄錠是一種常用的鋼鐵鑄坯生產環節。印度的Dipak Mazumdar教授作了題為“模鑄過程中結晶器-鋼液之間的接觸熱阻的變化:工業檢測與模擬”的特邀報告。韓國延世大學的Sohn IL教授計算了煉鋼過程中結晶器保護渣的熱通量以及界面阻力,并對結晶器保護渣行為進行了優化。來自加拿大和澳大利亞的研究人員就凝固過程中涉及的熱物理性能、宏觀偏析等內容進行了報告。國內來自中冶京城工程技術有限公司、中南大學和遼寧科技大學的科研人員也對鋼液凝固過程中的凝固組織、宏觀結構和缺陷控制等內容進行了報告。

    相關材料科學基礎研究成果為鋼鐵工業的發展提供了堅實的理論基礎。日本茨城大學著名學者M. EMOMOTO教授介紹了低碳馬氏體鋼中滲碳體的回溶與奧氏體長大模擬研究,日本東北大學陳迎教授和北京科技大學羅海文教授則對Si鋼中的自由能計算和取向Si鋼中滲氮過程進行了模擬研究,英國劍橋大學Galindo-Nava Enrique I.博士預測了馬氏體鋼的組織與強度,亞洲Nb技術公司Bian Jian博士通過晶粒細化等物理冶金手段極大地提高了鋼鐵材料性能,尹海清教授介紹了鋼鐵材料大數據發展及在材料研究設計中的應用前沿與展望,大連理工大學張立文教授研究團隊介紹了大尺寸Nb-V微合金鋼棒材TMCP的多場耦合仿真。同時,鋼鐵工業生產中的最新應用及發展也受到了與會人員的廣泛關注,寶鋼呂立華教授介紹了多場耦合高溫擴散模型及應用,著重介紹了鑄坯加熱過程中溫度場模擬和合金元素擴散模擬研究在工業實際中對工藝設計的指導作用;澳大利亞BOHLER特殊鋼TIAN Baohui博士介紹了溫度場對熱變形行為的影響研究,意大利Rina咨詢公司GUARNASCHELLI Claudio博士講述了鋼鐵材料設計模擬及工藝優化模擬在酒泉鋼鐵冷軋420MPa高強度低合金鋼板開發應用的實例,西班牙CEITTecnumRODRIGUEZ-IBABE博士介紹了Nb微合金鋼奧氏體狀態模擬在薄板鑄軋(TSCR)工藝中的應用。

    目前我國相關研究單位、高等院校及鋼廠技術中心均大量購置相關熱力學、動力學軟件,已應用到新鋼種的研制開發中去。會議中國際知名的模擬仿真軟件與數據庫開發公司對鋼鐵材料設計的最新發展與未來趨勢進行了介紹。Thermo-Calc軟件公司Chen Qing博士作了“鋼鐵材料熱力學計算-基于CALPHAD材料集成設計平臺”的主題報告,介紹了CALPHAD的發展歷程、研究進展,尤其是在多組元超合金中基于吉布斯自由能數據庫預測平衡相成分相關的實驗和理論計算研究進展,有望進一步形成包含更多的材料模擬與仿真功能的新模塊,Chen博士指出材料模擬與仿真的終極目標是在材料設計或集成計算材料工程中可以預測材料性能及服役能力,并形成工藝-組織-性能的關系。此外,NARAGHI Reza博士也介紹了計算材料熱力學與動力學在鋼鐵研發中的應用實例。這些研究報告充分證實了鋼鐵材料模擬與仿真技術給鋼鐵材料研發、設計及應用提供了有力的技術手段。

    (中國金屬學會 國際聯絡部)

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