ARCELORMITTAL 使用 ALTAIR EDEM 優化燒結冷卻器裝料系統
客戶故事
ArcelorMittal 是世界領先的鋼鐵和礦業公司，業務遍及 60 個國家，在 17 個國家擁有超過 190,000 名員工的主要煉鋼廠。 在最近的一個專案中，ArcelorMittal 研發團隊必須對位於 Fos-Sur-Mer 的燒結冷卻器工廠的大型裝料溜槽進行優化，以提高該設備的可靠性和效率。 目的是確定一種更好、更可行的設計，以改善顆粒分離、磨損和機械阻力。 該團隊使用基於離散元法 (DEM) 的軟體 Altair® EDEM™ 來更好地了解整體材料行為和燒結冷卻裝料系統。
燒結冷卻器裝料溜槽系統的 DEM 模擬 – Edouard Izard（右）
他們的挑戰
為了獲得可加工的顆粒大小，細微的鐵礦石被凝聚，在燒結機上燒製，並在燒結冷卻器中冷卻，然後被粉碎並送入高爐。 在將熱材料裝入燒結冷卻器的過程中，可能會發生顆粒分離，從而導致一些嚴重的問題，例如傳送帶上的火災問題和燒結礦質量問題。 為了研究分離模式，特別是顆粒大小的影響和填充比率對燒結機台車中分離模式的影響，研發團隊必須找到合適的模擬方法來分析和優化顆粒流動。 由於與顆粒大小相比，在大型系統中模擬顆粒流動既複雜又耗時，因此研發團隊必須建立一種建模策略，以便在計算效率和物理真實性之間取得良好平衡。
我們的解決方案
ArcelorMittal R&D 使用高性能顆粒材料模擬軟體 EDEM 來模擬和分析裝料溜槽中的顆粒流動。 EDEM 提供預先校準的材料模型，使工程師能夠創建和校準他們的 EDEM 模型以匹配物理實驗。
首先，工程師分析了燒結台車中的分離模式，這與工廠的實驗測量結果非常吻合。 為了確定更精細的材料是否會改變分離模式，他們使用不同的顆粒大小進行了敏感性研究。 該分析的結果表示，顆粒大小對分離模式沒有影響。 此外，為了使用 DEM 模型定義最佳裝料實施以確保均勻分佈，該團隊研究了填充比率對顆粒流動模式的影響。 粗糙和精細的顆粒流動分析表示，大的填充比率會導致分佈均勻，而低的填充比率會產生負面影響。 利用他們的研究結果，工程師們隨後對不同的裝料溜槽場景進行了虛擬測試，以找到滿足所有容量和機械阻力要求的設計。
“EDEM 使我們能夠了解材料行為和裝料系統，從而找到提高燒結冷卻器效率的最佳設計。”
– ArcelorMittal 的 RD，Edouard Izard
結果
DEM 模擬提供了對裝料溜槽和分離模式中的顆粒流動的寶貴見解，這在實驗中很難甚至有時無法測量。
多虧 EDEM 快速且可擴展的計算性能，ArcelorMittal R&D 能夠模擬燒結冷卻器裝料系統的複雜顆粒系統，並使用工廠數據進行分離驗證。 DEM 模型提供的結果與分離測量值具有很好的相關性。
通過校準程序為凝聚顆粒構建 DEM 顆粒模型有助於 ArcelorMittal 定義最佳裝料實施並改變作用於台車中分離模式的裝料溜槽設計。
DEM 模擬對裝料溜槽中的顆粒流動和分離模式提供了寶貴的見解。
使用裝料系統的 DEM 模型，該團隊能夠研究填充比率對顆粒流動模式的影響。 （圖片：©ArcelorMittal）