記者從東北大學(xué)獲悉，該校冶金學(xué)院李寶寬教授課題組針對1500℃的高溫鋼水湍流現(xiàn)象，利用先進(jìn)的計算數(shù)學(xué)理論，發(fā)展了“大渦模擬”的方法研究高溫鋼水的湍流流動規(guī)律，并在認(rèn)識鋼水湍流流動基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，形成了調(diào)控高溫鋼水湍流狀態(tài)的技術(shù)措施，大幅提升了鋼的質(zhì)量。目前，該技術(shù)已應(yīng)用到寶山鋼鐵有限公司煉鋼廠的厚板連鑄工藝中，將熱軋板的探傷不合格率從3.3%降到1.7%以下。

李寶寬教授課題組針對鋼的精煉過程中非穩(wěn)態(tài)三相三維湍流問題，提出層次分解法(Level grouping)求解三相及以上多相湍流流動及傳輸問題，由于該問題的復(fù)雜性，被認(rèn)為創(chuàng)造了冶金界湍流模擬的“世界紀(jì)錄”。

鋼的脫碳、脫硫和去除夾雜物等冶煉工藝都是在1500℃時金屬的液體形態(tài)并伴隨湍流流動的狀態(tài)下進(jìn)行的，如何調(diào)控高溫下鋼水的湍流流動狀態(tài)，決定著金屬冶煉的工藝效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

“此前，研究湍流問題的學(xué)者們都采用‘時均化’處理用來分析鋼水的冶煉過程，只能宏觀上得到總結(jié)果，時均處理抹平了湍流中漩渦脈動信息，而恰恰是這些湍流脈動信息對高品質(zhì)鋼精煉過程中脫硫和去除夾雜物有重要影響。”長江學(xué)者特聘教授、東北大學(xué)冶金學(xué)院院長朱苗勇說。

由于連鑄結(jié)晶器是提高鋼潔凈度的最后機(jī)會，李寶寬課題組通過深入研究鋼液非穩(wěn)態(tài)多相湍流特性，提出了多區(qū)電磁制動的概念，全面控制連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場。他們在湍流大渦模擬的基礎(chǔ)上，掌握了湍流脈動信息與夾雜物和微氣泡之間關(guān)系，通過革新裝置幾何結(jié)構(gòu)，吹入惰性氣體，施加電磁場3項措施，控制鋼水的湍流流動，改善了鋼的冶煉與連鑄過程中鋼水的湍流狀態(tài)，促進(jìn)了高品質(zhì)鋼精煉與連鑄過程中微小夾雜物和微小氣泡的去除，大幅提升了鋼的質(zhì)量。(記者郝曉明)