邹 涛，战东平，庄生磊，姜周华，张慧书

（1.东北大学 冶金学院，沈阳 110819；2.辽宁科技学院 冶金工程学院，辽宁 本溪 117004）

废钢是一种低碳环保、可循环使用的再生资源，在钢铁工业生产中逐渐扮演着十分重要的角色［1-2］.随着国内废钢积蓄量的逐步提高，预计2025年，我国废钢量会达到2.7亿～3亿t；2030年废钢量预计会达到3.2亿～3.5亿t.同时，国家取缔“地条钢”使得废钢价格逐渐降低，未来20年内，我国废钢资源总量将非常充足［3-6］.

近年来，能源短缺日益成为限制我国经济发展的重大阻碍，如何降低能耗成为国内钢企面临的严峻问题［7-8］.围绕废钢加工、废钢利用、废钢预热等流程技术快速发展，各种新技术或新方法不断涌现出来，其中，具有投资少、技术要求低、不影响生产、见效快等特点的废钢预热方式逐步引起各家钢企的重视［9-11］，研究更为高效的预热方式成为一个十分重要的课题.

1 数模原理及方案

本研究参考某钢厂实际生产，模拟炉后废钢预热过程［12］.模拟所参考的物理模型及网格划分如图1所示，位于钢包中心位置的氧燃枪下降高度设置为160 cm，废钢置于钢包底部，厚度为钢包高度的1/3；实际模拟考虑到计算效率，利用模型的对称性取1/4模型进行数值模拟.

图1 数模模型示意图Fig.1 Schematic of digital analog model

氧燃枪预热废钢的过程中，包含煤气与氧气的燃烧、气固之间的传热及固体内部的热传导等过程［13-15］，模拟所涉及的模型有能量模型、标准k-ε模型、有限速率模型等.所涉及的控制方程如下：

质量守恒方程，

动量守恒方程，