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熱廢鋼，以計算流體力學軟件Fluent為平臺，建立廢鋼預熱過程三維非穩(wěn)態(tài)隨機分布局部模型，采用數(shù)值模擬方法探究了不同種類廢鋼預熱溫度分布規(guī)律。模擬結(jié)果表明：廢鋼預熱溫度隨預熱時間的增加明顯升高，且廢鋼厚度顯著影響預熱溫度，相同預熱條件下，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熱溫度，考慮到廢鋼在預熱過程熔化對出鋼質(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;高溫煙氣會優(yōu)先通過空隙率大、通暢性好的區(qū)域，密集堆積的板狀廢鋼會阻礙煙氣流動，導致該區(qū)域預熱溫度降低。因此，在生產(chǎn)中可相對減少重型廢鋼的配料比例，多采用中型廢鋼。研究結(jié)果可為使用廢鋼預熱技術的廠家提供預熱分析數(shù)據(jù)，為改進電弧爐煉鋼預熱工藝、實現(xiàn)工業(yè)廢鋼的高效冶煉提供一定的理論依據(jù)。

關鍵詞：煉鋼;廢鋼預熱;溫度場;流場;比表面積;數(shù)值模擬

中圖分類號：TF741.5?? 文獻標識碼：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 “碳達峰、碳中和” 形勢下，如何降低能耗成為國內(nèi)鋼鐵企業(yè)面臨的嚴峻問題。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，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，其入爐溫度對電弧爐冶煉能耗等技術指標影響很大[4-5]，廢鋼預熱技術逐漸成為鋼鐵行業(yè)關注的熱點[6-8]。

爐料中廢鋼量比例較大時，對入爐廢料進行預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]計算得到裝料前預熱廢料可以將半成品的生產(chǎn)成本降低17%～21%;ARINK等[13]通過計算得到鋼坯加熱前的預熱步驟可在1.48 h內(nèi)用815 ℃的煙氣將鋼坯加熱至315 ℃，加熱過程能量消耗減少23.6%;還有學者發(fā)現(xiàn)廢鋼預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，廢鋼熔化時間降低約20%以上[14-15];KISHIDA等[16]通過實驗室相似試驗，探究預熱時間和煙氣溫度等因素對不同類型廢鋼預熱效果的影響。電弧爐體積龐大、裝料量大，冶煉廢鋼的預熱過程一般在預熱豎井內(nèi)進行，整個預熱過程不可見，給電爐煉鋼的建模過程和廢料預熱的準確控制帶來很大難度[17-19]。在沒有任何其他內(nèi)部過程可觀測值的情況下，通過建立預熱模型將內(nèi)部狀態(tài)與可視化模擬聯(lián)系起來是一個重要的研究課題。

本文以傳熱學理論為基礎，建立局部區(qū)域內(nèi)自由堆料條件下的廢鋼預熱模型，采用溫度場和流場耦合方式，模擬得到不同種類廢鋼在高溫煙氣下不同時刻的溫度分布，給出比表面積對不同種類廢鋼預熱溫度的影響規(guī)律，分析不同種類廢鋼堆積狀態(tài)對豎井內(nèi)煙氣流動的影響。

1 模型建立

1.1 幾何模型

為了研究豎井內(nèi)廢料的預熱規(guī)律，需要建立自由堆料下的廢鋼預熱模型，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，適當簡化預熱模型，間接通過局部來推斷整體，使之為獲取系統(tǒng)宏觀行為提供必要的信息，同時還可提高計算精度，縮短計算時間。

圖1顯示了不同種類廢鋼的預熱模型。依據(jù)廢鋼鐵國家標準以及大量的實際統(tǒng)計數(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熱模型，在每個預熱模型內(nèi)按照廢鋼的厚度尺寸從小到大進行編號。

流體區(qū)域尺寸為200 mm×200 mm×150 mm，模型計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，煙氣通過下底面均勻進入流體區(qū)域，然后通過上頂面流出。建立模型后對其進行網(wǎng)格劃分，流體計算域采用四面體網(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。進一步細化網(wǎng)格，進行網(wǎng)格無關性驗證，計算結(jié)果無明顯改變，表明此時的網(wǎng)格能夠滿足計算要求且能保證計算效率[20]。

1.2 基本假設

電弧爐煉鋼廢鋼預熱過程中涉及的傳輸現(xiàn)象非常復雜，很難在一個數(shù)學模型中涵蓋所有的物理過程。綜合考慮所建立模型的可靠性以及合理的計算時間成本等因素，本次模擬作出如下假設。

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)實際統(tǒng)計，將不同厚度的廢鋼簡化為不同位相、不同比表面積的較規(guī)則的平滑板坯，廢料長度和厚度在指定的平均值附近變化。

3）高溫煙氣從豎井底部流入時在入口邊界流速均勻，且各過程參數(shù)為恒定值，不隨溫度變化[21]。

4）高溫煙氣在光滑豎井內(nèi)做黏性、不可壓流動。

5）暫不考慮豎井內(nèi)的化學反應。

1.3 模擬過程參數(shù)設置

豎井中的熱交換主要有對流傳熱和熱傳導2種形式，對流傳熱是熱對流與導熱同時參與的熱量傳遞過程。對于對流換熱計算，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，即將廢鋼預熱模型簡化為流固熱耦合模型。煙氣在預熱器內(nèi)的流動以湍流為主，因此采用RNG k-ε模型，它在形式上類似于standard k-ε模型，是通過使用一種稱為重整化群理論的統(tǒng)計方法推導出來的。該模型是標準k-ε二元方程模型的改進方案，是目前應用最為廣泛的湍流模型[22]。

底部入口邊界設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，預熱過程由區(qū)域底部進入的高溫煙氣提供熱量，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，在流體域壁面上應用對稱邊界條件。采用標準初始化方式進行模擬環(huán)境初始化，將廢鋼進入豎井內(nèi)的入爐溫度作為預熱模擬計算的初始溫度，室溫取300 K，采用標準壁面函數(shù)，同時選擇Enhanced wall treatment處理近壁面處的流動，使用couple算法以及默認欠松弛因子，動量和能量方程皆選用二階迎風格式[23]，收斂標準選取能量殘差標準為1×10-6，其他變量殘差標準為1×10-3。當?shù)嬎阈∮跉埐顦藴蕰r，認為計算達到收斂狀態(tài)。

2 模擬結(jié)果與分析

2.1 廢鋼溫度場分布

圖2展示了不同種類廢鋼在t=100，300，600 s時的預熱過程溫度場云圖，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，廢鋼溫度分布受預熱時間、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時表面預熱溫度主要集中在600～900 K，300 s時溫度升高到1 000～1 500 K，600 s時最高可達到1 800 K;中型廢鋼在預熱100 s時溫度為400～600 K，300 s時升高到600～900 K，600 s時最高可達到1 300 K;重型廢鋼在100 s時預熱溫度較低，在溫度場云圖上沒有明顯的顏色變化，在300 s時溫度為400～500 K，預熱到600 s時溫度最高達到800 K。因此可初步得出結(jié)論：預熱溫度隨預熱時間的增加而增加，且廢鋼的升溫速率隨時間的增加逐漸降低。

從縱向來看，每個相同時刻下輕薄型廢鋼的預熱溫度均最高，預熱100 s時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。同時從溫度場云圖中發(fā)現(xiàn)，在每個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號廢鋼在相同的預熱條件下升溫分別高于同類型的其他廢鋼，說明廢鋼尺寸（厚度）顯著影響預熱溫度。

不同類型的廢鋼在相同預熱方式和模擬條件下預熱600 s時的平均預熱溫度如圖3所示。從數(shù)據(jù)來看，輕薄型廢鋼和中型廢鋼的預熱效果優(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，其預熱溫度相對越高;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，即需要更長的預熱時間。

目前工業(yè)生產(chǎn)中，預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手指的沖擊，否則會對手指造成損壞。其次，手指之間存在間隙，輕薄型板料因其形狀特點鋪在底層可以對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時的溫度可以達到甚至高于廢鋼材料的熔化溫度。這一結(jié)論與在鋼廠實際生產(chǎn)過程中觀察到的廢鋼預熱后期有鋼液從豎井中下落的現(xiàn)象相符合。因此，在預熱過程中應避免輕薄型廢鋼區(qū)域預熱溫度過高的問題，即應限制輕薄型廢鋼的預熱溫度。同樣條件下中型廢鋼600 s預熱溫度為1 200 K左右，重型廢鋼由于體積較大，預熱溫度僅為800 K左右。因此，在電弧爐煉鋼過程中，入爐廢鋼的厚度不宜過大，即應限制重型廢鋼的最大尺寸，提高重型廢鋼的預熱溫度，進而提高電弧爐整體冶煉效率。此外，在預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，因此實際生產(chǎn)中廢鋼預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 比表面積對預熱溫度的影響規(guī)律

通過溫度場分布分析，進一步提高預熱效果，可為實際預熱布料提供理論支持。對影響廢鋼種類的重要參數(shù)比表面積進行了定量研究，使用α作為比表面積，評估廢鋼形狀和尺寸對預熱溫度的影響規(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表1，同類廢鋼主要通過體積變化引起比表面積的波動。

選擇每塊廢鋼的表面最高溫度和中心最低溫度2個測量點取值來進行比較，預熱600 s后3種不同類型廢鋼的比表面積與預熱溫度的關系如圖4所示。顯然，廢鋼的溫升受比表面積值影響很大。對于輕薄型廢鋼而言，當比表面積在0.7 mm2/mm3時，預熱溫度約為1 450 K;當比表面積增大到2.1 mm2/mm3時，預熱溫度可達到1 800 K。對于中型廢鋼，當比表面積為0.3 mm2/mm3時，預熱溫度為900 K左右;當比表面積增大到0.54 m2/m3時，預熱溫度達到1 250 K。對于重型廢鋼，當比表面積為0.1 mm2/mm3時，預熱溫度在460 K左右;當比表面積增大到0.28 mm2/mm3時，預熱溫度最大可達到780 K。因此可知，在相同預熱條件下，各種類型廢鋼的預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，預熱溫度達到1 750 K，接近廢鋼的熔化溫度，因此在實際生產(chǎn)中，應控制底層輕薄型廢鋼比表面積在1.5 m2/m3以下，避免其超過熔化溫度黏結(jié)成團，導致爐壁或手指掛料，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，預熱溫度為750 K，出于提高預熱效率的目的，應控制重型廢鋼比表面積在0.25 m2/m3以上，在配重時多采用比表面積為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，因此在相同的預熱時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，預熱溫度隨之增加，且比表面積在一定程度上影響廢鋼預熱過程中表面與中心的溫差，比表面積越大的廢鋼，表面與中心的預熱溫差越小。

2.3 煙氣流場分布

煙氣流場對煙氣與廢鋼的對流換熱具有重要影響。為了揭示圖4中輕薄型廢鋼預熱模型出現(xiàn)了溫度不符合整體趨勢的3號、7號和9號廢鋼，但中、重型廢鋼溫度分布趨勢較明顯的現(xiàn)象，對3種模型的煙氣流動進行了模擬分析。圖5所示為600 s時，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煙氣流動影響顯著。在廢鋼堆積空隙較大且通暢的部位，高溫煙氣的流動速度顯著增大，甚至超過初始煙氣速度，達到0.29 m/s以上，煙氣通過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、7號、9號廢鋼預熱溫度不符合整體趨勢與其周圍煙氣速度較低存在著直接關系;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，均勻分布的流動可以使熱量更均勻地傳遞給廢鋼。因此在實際生產(chǎn)過程中，可以結(jié)合比表面積控制，適當增大鋪底料的堆積密度，減小對煙氣的阻礙作用，進而改善整個豎井內(nèi)的預熱效果。

3 結(jié) 語

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

1）廢鋼預熱溫度隨預熱時間的增加而增加，但廢鋼的升溫速率隨預熱時間的增加逐漸降低。輕型板類廢鋼在預熱過程中預熱溫度最高，重型廢鋼由于體積大，預熱溫度較低，在生產(chǎn)中可相對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熱溫度。當輕薄型廢鋼比表面積從0.7 mm2/mm3增大到2.1 mm2/mm3時，預熱溫度從1 450 K提高到1 800 K;當中型廢鋼比表面積從0.3 mm2/mm3增大到0.6 m2/m3時，預熱溫度從900 K提高到1 220 K;當重型廢鋼比表面積從0.1 mm2/mm3增大到0.28 mm2/mm3時，預熱溫度從460 K提高到760 K。在相同預熱條件下，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。在實際生產(chǎn)中，應控制底層輕薄型廢鋼的比表面積在1.5 mm2/mm3以下，避免其超過熔化溫度而黏結(jié)成團，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控制在0.25 mm2/mm3以上，以達到提高預熱溫度的目的。這一結(jié)論可為使用廢鋼預熱技術的廠家提供預熱分析數(shù)據(jù)參考。

3）高溫煙氣在通暢性好的堆積空隙處具有較大的流速，而密集堆積會阻礙煙氣流動，減弱煙氣與廢鋼之間的對流換熱，進而降低堆積密集狀態(tài)處廢鋼的預熱溫度，這種現(xiàn)象在輕薄型廢鋼中尤為明顯。

針對廢鋼預熱研究還需進一步細化模擬參數(shù)，以期更加接近實際工況。此外，未來還可以將廢鋼的堆積密度作為一個參數(shù)引入到模擬中，進行多參數(shù)廢鋼預熱模擬分析。

參考文獻/References：

[1] 楊寧川，黃其明，何臘梅，等.煉鋼短流程工藝國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國鋼鐵業(yè)，2011（1）：7-12.

YANG Ningchuan，HUANG Qiming，HE Lamei，et al.Current situation and outlook of steelmaking compact process technology domestic and overseas[J].China Steel，2011（1）：7-12.

[2] 艾磊，何春來.中國電弧爐發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].工業(yè)加熱，2016，45（6）：75-80.

AI Lei，HE Chunlai.The present situation and development trend of EAF in China[J].Industrial Heating，2016，45（6）：75-80.

[3] RAILE V.Methods for increasing the efficiency of heating scrap metal in electric arc furnaces[J].Russian Metallurgy，2013（6）：450-457.

[4] 潘濤，姜周華，朱紅春，等.電弧爐廢鋼預熱技術的發(fā)展現(xiàn)狀[J].材料與冶金學報，2020，19（1）：6-12.

PAN Tao，JIANG Zhouhua，ZHU Hongchun，et al.The development status of scrap preheating technology for electric arc furnace[J].Journal of Materials and Metallurgy，2020，19（1）：6-12.

[5] 劉思遠，董洪旺，田瑋.廢鋼預熱系統(tǒng)的設計與實踐[J].河北冶金，2020（sup1）：55-57.

LIU Siyuan，DONG Hongwang，TIAN Wei.Design and practice of scrap preheating system[J].Hebei Metallurgy，2020（sup1）：55-57.

[6] 施維枝，楊寧川，黃其明，等.電弧爐廢鋼預熱技術發(fā)展[J].工業(yè)加熱，2019，48（6）：26-31.

SHI Weizhi，YANG Ningchuan，HUANG Qiming，et al.Development of scrap preheating technology on EAF[J].Industrial Heating，2019，48（6）：26-31.

[7] 周興林.廢鋼預熱煉鋼的形式及節(jié)能效益分析[J].特鋼技術，2008，14（4）：25-27.

ZHOU Xinglin.Scraps preheating in steelmaking and analysis on its energy saving profit[J].Special Steel Technology，2008，14（4）：25-27.

[8] HAJIDAVALLOO E，ALAGHEBAND A.Thermal analysis of sponge iron preheating using waste energy of EAF[J].Journal of Materials Processing Technology，2008，208：336-341.

[9] 付尚紅，胡曉光.廢鋼熔化動態(tài)模擬及電爐冶煉能耗分析[J].鑄造技術，2015，36（8）：2061-2067.

FU Shanghong，HU Xiaoguang.Dynamic simulation on scrap melting and energy consumption of smelting in electric arc furnace[J].Foundry Technology，2015，36（8）：2061-2067.

[10]楊光，鄧帥，徐安軍，等.多功能鐵水包熔化廢鋼的計算及分析[J].中南大學學報（自然科學版），2019，50（5）：1021-1027.

YANG Guang，DENG Shuai，XU Anjun，et al.Analysis and calculation of steel scrap melting in multifunctional hot metal ladle[J].Journal of Central South University（Science and Technology），2019，50（5）：1021-1027.

[11]HAUPT M，VADENBO C，ZELTNER C，et al.Influence of input-scrap quality on the environmental impact of secondary steel production[J].Journal of Industrial Ecology，2017，21（2）：391-401.

[12]STEBLOV A B，MATEIKO A V，STEBLOVAA.Ways of reducing the cost of steelmaking[J].Metallurgist，2006，50（11）：571-576.

[13]ARINK T，HASSAN M I.Metal scrap preheating using flue gas waste heat[J].Energy Procedia，2017，105：4788-4795.

[14]TOULOUEVSKI Y N，ZINUROV I Y.Fuel Arc Furnace （FAF） for Effective Scrap Melting：From EAF to FAF[M].Singapore：Springer，2017.

[15]習小軍.電弧爐熔池內(nèi)廢鋼快速熔化機理[D].北京：北京科技大學，2021.

XI Xiaojun.Mechanism of Rapid Melting of Steel Scrap in Electric Arc Furnace Molten Pool[D].Beijing：University of Science and Technology Beijing，2021.

[16]KISHIDA T，朱弘.廢鋼預熱的實驗室試驗[J].冶金能源，1984（4）：52-55.

[17]徐迎鐵，李晶，傅杰，等.煙道豎爐電弧爐廢鋼預熱特性研究[J].鋼鐵，2005，40（12）：31-33.

XU Yingtie，LI Jing，F(xiàn)U Jie，et al.Thermal characteristics of scrap preheating in finger shaft furnace[J].Iron & Steel，2005，40（12）：31-33.

[18]廖志明，李濟順，劉永剛，等.回轉(zhuǎn)窯豎式預熱器的熱流場分析[J].中國機械工程，2010，21（17）：2074-2078.

LIAO Zhiming，LI Jishun，LIU Yonggang，et al.Analysis of heat transfer field of vertical preheater[J].China Mechanical Engineering，2010，21（17）：2074-2078.

[19]赫連旭陽，雷曉娟，姜琳，等.基于FLUENT軟件的活性石灰豎式預熱器結(jié)構(gòu)的模擬研究[J].礦山機械，2016，44（9）：77-80.

HELIAN Xuyang，LEI Xiaojuan，JIANG Lin，et al.Simulation and research on structure of active lime vertical preheater based on fluent[J].Mining & Processing Equipment，2016，44（9）：77-80.

[20]朱海榮，盧紅亮，崔海亭，等.斜三通的CFD數(shù)值模擬及傳熱影響因素研究[J].河北科技大學學報，2019，40（2）：97-104.

ZHU Hairong，LU Hongliang，CUI Haiting，et al.Research on CFD numerical simulation of an oblique tee and the influencing factors of heat transfer[J].Journal of Hebei University of Science and Technology，2019，40（2）：97-104.

[21]施躍，張江水，孫濤，等.基于Fluent模擬的地埋管周圍不同蓄熱體溫度場變化分析[J].河北科技大學學報，2019，40（6）：512-519.

SHI Yue，ZHANG Jiangshui，SUN Tao，et al.Analysis of temperature field changes of different regenerators around buried pipes based on Fluent simulation[J].Journal of Hebei University of Science and Technology，2019，40（6）：512-519.

[22]朱玲利，智西湖，王觀民，等.基于Fluent的活性石灰煅燒預熱器煙氣流場模擬分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].礦山機械，2013，41（4）：81-84.

ZHU Lingli，ZHI Xihu，WANG Guanmin，et al.Simulation on smoke flow field in preheater for active limestone calcination and structural optimization based on Fluent[J].Mining & Processing Equipment，2013，41（4）：81-84.

[23]崔海亭，劉思文，王少政.超臨界CO2水平直管內(nèi)冷卻換熱的數(shù)值模擬[J].河北科技大學學報，2019，40（3）：252-258.

CUI Haiting，LIU Siwen，WANG Shaozheng.Numerical simulation of convection heat transfer of supercritical carbon dioxide in horizontal straight tube[J].Journal of Hebei University of Science and Technology，2019，40（3）：252-258.

[24]WANG T，KAWAKAMI M，MORI K，et al.Analysis of waste heat recovery to steel scrap preheating in an enclosure vessel[J].Materials Science Forum，2004，449/450/451/452：329-332.

收稿日期：2021-08-12;修回日期：2021-10-26;責任編輯：張士瑩

基金項目：河北省重點研發(fā)項目（19211009D）

第一作者簡介：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.

電弧爐煉鋼廢鋼預熱規(guī)律數(shù)值模擬研究

[J].河北科技大學學報，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.