Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B 3/2022

29.03.2022 | Original Research Article

Mathematical and Numerical Predictions of Desulfurization Behavior in the Electromagnetically Controlled Vibrating-Electrode Electroslag Remelting Furnace

verfasst von: Fang Wang, Jianpeng Tan, Xuechi Huang, Qiang Wang, Zhongqiu Liu, Jakov Baleta, Baokuan Li

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B | Ausgabe 3/2022

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The desulfurization behavior in the electromagnetically controlled vibrating-electrode electroslag remelting (ESR) furnace was analyzed, modeled, and numerically simulated. A new transient fully coupled mathematical model with the magneto-hydro-dynamic (MHD) multiphase method based on the dynamic mesh-based approach has been developed. Results demonstrate that horizontally vibrating electrode in the slag results in the highest sulfur content contrary to vertically vibrating electrode. The maximum removal ratio of sulfur with horizontally vibrating electrode can reach up to 78 pct, which is higher than in the case of other vibration modes. Furthermore, sensitivity analysis with respect to the applied current, frequency, filling ratio, slag thickness, and insertion depth was performed. Calculated maximum sulfur content along the slag diameter decreased from 0.0754 to 0.0543 pct when the applied current increased from 1200 to 1800 A. The maximum sulfur concentration in the slag was reached at the frequency of 0.25 Hz and it increased with the increase in the filling ratio from 0.38 to 0.54. On the other hand, when the thickness of the slag pool decreased, the maximum sulfur concentration also decreased from 0.0812 to 0.0473 pct. With the increase in insertion depth from 2.5 to 7.5 mm, the maximum mass fraction of sulfur in slag increased by 5 pct.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat A. Kharicha, E. Karimi-Sibaki, M. Wu, A. Ludwig, and J. Bohacek: Steel Res. Int., 2018, vol. 89(1), p. 1700100.CrossRef A. Kharicha, E. Karimi-Sibaki, M. Wu, A. Ludwig, and J. Bohacek: Steel Res. Int., 2018, vol. 89(1), p. 1700100.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat M. Kato, K. Hasegawa, S. Nomura, and M. Inouye: Trans. ISIJ., 1983, vol. 23(7), pp. 618–27.CrossRef M. Kato, K. Hasegawa, S. Nomura, and M. Inouye: Trans. ISIJ., 1983, vol. 23(7), pp. 618–27.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat J.H. Wei and A. Mitchell: Acta Metall. Sin., 1984, vol. 20(5), pp. 280–7. J.H. Wei and A. Mitchell: Acta Metall. Sin., 1984, vol. 20(5), pp. 280–7.
4.
Zurück zum Zitat Z.B. Li: Electroslag Metallurgy Theory and Practice, Metallurgical Industry Press, Beijing, 2010. Z.B. Li: Electroslag Metallurgy Theory and Practice, Metallurgical Industry Press, Beijing, 2010.
5.
Zurück zum Zitat F. Wang, Y.C. Lou, R. Chen, Z.W. Song, and B.K. Li: China Found., 2015, vol. 12(4), pp. 285–92. F. Wang, Y.C. Lou, R. Chen, Z.W. Song, and B.K. Li: China Found., 2015, vol. 12(4), pp. 285–92.
6.
Zurück zum Zitat F. Wang, Y.L. Xiong, and B.K. Li: Steel Res. Int., 2019, vol. 90(4), p. 1800092.CrossRef F. Wang, Y.L. Xiong, and B.K. Li: Steel Res. Int., 2019, vol. 90(4), p. 1800092.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat F. Wang, Q. Wang, and B.K. Li: ISIJ Int., 2017, vol. 57(1), pp. 91–9.CrossRef F. Wang, Q. Wang, and B.K. Li: ISIJ Int., 2017, vol. 57(1), pp. 91–9.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat M. Hugo, B. Ussoubs, A. Jardy, J. Escaffre, and H. Poisson: Metall. Mater. Trans. B., 2016, vol. 47B(8), pp. 2607–22.CrossRef M. Hugo, B. Ussoubs, A. Jardy, J. Escaffre, and H. Poisson: Metall. Mater. Trans. B., 2016, vol. 47B(8), pp. 2607–22.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat J. Yanke, K. Fezi, R.W. Trice, and M.J.M. Krane: Numer. Heat Trans. A Appl., 2015, vol. 67, pp. 268–92.CrossRef J. Yanke, K. Fezi, R.W. Trice, and M.J.M. Krane: Numer. Heat Trans. A Appl., 2015, vol. 67, pp. 268–92.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat K. Fezi, J. Yanke, and M.J.M. Krane: Metall. Mater. Trans. B., 2015, vol. 46B(2), pp. 766–79.CrossRef K. Fezi, J. Yanke, and M.J.M. Krane: Metall. Mater. Trans. B., 2015, vol. 46B(2), pp. 766–79.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat E. Karimi-Sibaki, A. Kharicha, J. Bohacek, M. Wu, and A. Ludwig: Metall. Mater. Trans. B., 2015, vol. 46B(5), pp. 2049–61.CrossRef E. Karimi-Sibaki, A. Kharicha, J. Bohacek, M. Wu, and A. Ludwig: Metall. Mater. Trans. B., 2015, vol. 46B(5), pp. 2049–61.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat L. Jonsson, D. Sichen, and P. Jönsson: ISIJ Int., 1998, vol. 38(3), pp. 260–67.CrossRef L. Jonsson, D. Sichen, and P. Jönsson: ISIJ Int., 1998, vol. 38(3), pp. 260–67.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat X. Yang, J. Jiao, R. Ding, C. Sh, and H. Guo: ISIJ Int., 2009, vol. 49(12), pp. 1828–37.CrossRef X. Yang, J. Jiao, R. Ding, C. Sh, and H. Guo: ISIJ Int., 2009, vol. 49(12), pp. 1828–37.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat C.B. Shi, X.C. Chen, H.J. Guo, Z.J. Zhu, and H. Ren: Steel Res. Int., 2012, vol. 83(5), pp. 472–86.CrossRef C.B. Shi, X.C. Chen, H.J. Guo, Z.J. Zhu, and H. Ren: Steel Res. Int., 2012, vol. 83(5), pp. 472–86.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat D. Hou, Z. Jiang, Y. Dong, Y. Li, W. Gong, and F. Liu: Metall. Mater. Trans. B., 2017, vol. 48B(6), pp. 1885–98.CrossRef D. Hou, Z. Jiang, Y. Dong, Y. Li, W. Gong, and F. Liu: Metall. Mater. Trans. B., 2017, vol. 48B(6), pp. 1885–98.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Q. Wang, Z. He, G. Li, B. Li, C. Zhu, and P. Chen: Int. J. Heat Mass Transf., 2017, vol. 104, pp. 943–51.CrossRef Q. Wang, Z. He, G. Li, B. Li, C. Zhu, and P. Chen: Int. J. Heat Mass Transf., 2017, vol. 104, pp. 943–51.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat N.Q. Minh and T.B. King: Metall. Trans. B., 1979, vol. 10(6), pp. 623–29.CrossRef N.Q. Minh and T.B. King: Metall. Trans. B., 1979, vol. 10(6), pp. 623–29.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat U. Mitra and T.W. Eagar: Metall. Trans. A., 1984, vol. 15A(1), pp. 217–27.CrossRef U. Mitra and T.W. Eagar: Metall. Trans. A., 1984, vol. 15A(1), pp. 217–27.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat A.H. Dilawari and J. Szekely: Metall. Mater. Trans. B., 1978, vol. 9B, pp. 77–87.CrossRef A.H. Dilawari and J. Szekely: Metall. Mater. Trans. B., 1978, vol. 9B, pp. 77–87.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat A. Ludwig, A. Kharicha, and M. Wu: JOM., 2014, vol. 68(45), pp. 2191–97. A. Ludwig, A. Kharicha, and M. Wu: JOM., 2014, vol. 68(45), pp. 2191–97.
21.
Zurück zum Zitat A.H. Dilawari and J. Szekely: Metall. Trans. B., 1977, vol. 8B, pp. 227–36.CrossRef A.H. Dilawari and J. Szekely: Metall. Trans. B., 1977, vol. 8B, pp. 227–36.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat A. Jardy, D. Ablitzer, and J.F. Wadier: Metall. Trans. B., 1991, vol. 22B, pp. 111–20.CrossRef A. Jardy, D. Ablitzer, and J.F. Wadier: Metall. Trans. B., 1991, vol. 22B, pp. 111–20.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat O. Biro and K. Preis: IEEE Trans. Magn., 1989, vol. 25, pp. 3145–59.CrossRef O. Biro and K. Preis: IEEE Trans. Magn., 1989, vol. 25, pp. 3145–59.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat A. Mitchell: Sci. Eng. A., 2005, vol. 10, pp. 413–14. A. Mitchell: Sci. Eng. A., 2005, vol. 10, pp. 413–14.
25.
Zurück zum Zitat A. Weber, A. Jardy, B. Dussoubs, D. Ablitzer, S. Ryberon, V. Schmitt, S. Hans, and H. Poisson: Metall. Mater. Trans. B., 2009, vol. 40B, pp. 271–80.CrossRef A. Weber, A. Jardy, B. Dussoubs, D. Ablitzer, S. Ryberon, V. Schmitt, S. Hans, and H. Poisson: Metall. Mater. Trans. B., 2009, vol. 40B, pp. 271–80.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat X. Huang, B. Li, and Z. Liu: Int. J. Heat Mass Transf., 2017, vol. 104, pp. 943–51.CrossRef X. Huang, B. Li, and Z. Liu: Int. J. Heat Mass Transf., 2017, vol. 104, pp. 943–51.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat G. Hoyle: Muscles and Their Neural Control, Wiley, New York, 1983. G. Hoyle: Muscles and Their Neural Control, Wiley, New York, 1983.
28.
Zurück zum Zitat A. Mitchell and S. Joshi: Metall. Trans., 1973, vol. 4, pp. 631–42.CrossRef A. Mitchell and S. Joshi: Metall. Trans., 1973, vol. 4, pp. 631–42.CrossRef
29.
Zurück zum Zitat P.G. Jönsson and L.T.I. Jonsson: ISIJ Int., 2001, vol. 41(11), pp. 1289–302.CrossRef P.G. Jönsson and L.T.I. Jonsson: ISIJ Int., 2001, vol. 41(11), pp. 1289–302.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat Z.Q. Liu, R. Niu, Y.D. Wu, B.K. Li, Y. Gan, and M.H. Wu: Int. J. Heat Mass Transf., 2021, vol. 173, p. 121237.CrossRef Z.Q. Liu, R. Niu, Y.D. Wu, B.K. Li, Y. Gan, and M.H. Wu: Int. J. Heat Mass Transf., 2021, vol. 173, p. 121237.CrossRef
31.
Zurück zum Zitat W.T. Lou and M.Y. Zhu: Metall. Mater. Trans. B., 2014, vol. 45B(5), pp. 1706–22.CrossRef W.T. Lou and M.Y. Zhu: Metall. Mater. Trans. B., 2014, vol. 45B(5), pp. 1706–22.CrossRef
32.
Zurück zum Zitat C.P. Manning and R.J. Fruehan: Metall. Mater. Trans. B., 2013, vol. 44B(1), pp. 37–44.CrossRef C.P. Manning and R.J. Fruehan: Metall. Mater. Trans. B., 2013, vol. 44B(1), pp. 37–44.CrossRef
33.
Zurück zum Zitat J.C. Lamont and D.S. Scott: AIChE J., 1970, vol. 16(37), pp. 513–19.CrossRef J.C. Lamont and D.S. Scott: AIChE J., 1970, vol. 16(37), pp. 513–19.CrossRef
34.
Zurück zum Zitat B.D. Prasher and G.B. Wills: Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1973, vol. 12, pp. 351–54.CrossRef B.D. Prasher and G.B. Wills: Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1973, vol. 12, pp. 351–54.CrossRef
35.
Zurück zum Zitat Y. Kawase, B. Halard, and M. Moo-Young: Eng. Sci., 1987, vol. 42, pp. 1609–17.CrossRef Y. Kawase, B. Halard, and M. Moo-Young: Eng. Sci., 1987, vol. 42, pp. 1609–17.CrossRef
36.
Zurück zum Zitat A. Shankar, M. Gornerup, A.K. Lahiri, and S. Seetharaman: Metall. Mater. Trans. B., 2006, vol. 37B, pp. 941–47.CrossRef A. Shankar, M. Gornerup, A.K. Lahiri, and S. Seetharaman: Metall. Mater. Trans. B., 2006, vol. 37B, pp. 941–47.CrossRef
37.
Zurück zum Zitat Z.H. Jiang, D. Hou, Y.W. Dong, Y.L. Cao, H.B. Cao, and W. Gong: Metall. Mater. Trans. B., 2016, vol. 47B(2), pp. 1465–74.CrossRef Z.H. Jiang, D. Hou, Y.W. Dong, Y.L. Cao, H.B. Cao, and W. Gong: Metall. Mater. Trans. B., 2016, vol. 47B(2), pp. 1465–74.CrossRef
38.
Zurück zum Zitat A. Karasev and H. Suito: Metall. Mater. Trans. B., 1999, vol. 20B(2), pp. 249–57.CrossRef A. Karasev and H. Suito: Metall. Mater. Trans. B., 1999, vol. 20B(2), pp. 249–57.CrossRef
39.
Zurück zum Zitat T. Yoshikawa and K. Morita: Metall. Mater. Trans. B., 2007, vol. 38B(4), pp. 671–80.CrossRef T. Yoshikawa and K. Morita: Metall. Mater. Trans. B., 2007, vol. 38B(4), pp. 671–80.CrossRef
40.
Zurück zum Zitat A.J. Bard and L.R. Faulkner: Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, Wiley, New York, 2001, pp. 22–38. A.J. Bard and L.R. Faulkner: Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, Wiley, New York, 2001, pp. 22–38.
41.
Zurück zum Zitat F. Wang, Q. Wang, J. Baleta, and B. Li: JOM., 2019, vol. 71(11), pp. 4198–4205.CrossRef F. Wang, Q. Wang, J. Baleta, and B. Li: JOM., 2019, vol. 71(11), pp. 4198–4205.CrossRef
Metadaten
Titel
Mathematical and Numerical Predictions of Desulfurization Behavior in the Electromagnetically Controlled Vibrating-Electrode Electroslag Remelting Furnace
verfasst von
Fang Wang
Jianpeng Tan
Xuechi Huang
Qiang Wang
Zhongqiu Liu
Jakov Baleta
Baokuan Li
Publikationsdatum
29.03.2022
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions B / Ausgabe 3/2022
Print ISSN: 1073-5615
Elektronische ISSN: 1543-1916
DOI
https://doi.org/10.1007/s11663-022-02487-5

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2022

Metallurgical and Materials Transactions B 3/2022 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.