鎂熱法生產(chǎn)海綿鈦過(guò)程反應(yīng)器溫度場(chǎng)模擬研究

李吉帆，盛 卓, ，李開(kāi)華, ，孫浩山，張小輝，李冬勤,，李 亮，周 杰，陳秀敏

（1.昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院,云南 昆明 650093；2.攀鋼集團(tuán)研究院有限公司,釩鈦資源綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 攀枝花 617000；3.四川大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,四川 成都 610064）

0 引言

鈦及鈦合金具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、生物相容性好等特性，是航空航天、深海探測(cè)、化工耐腐蝕設(shè)備制造的重要材料[1]。海綿鈦?zhàn)鳛殁伡扳伜辖鹬苽涞闹匾?，其在工業(yè)上主要由鎂熱法生產(chǎn)[2]。實(shí)際生產(chǎn)中，常溫的TiCl4被注入盛裝有金屬鎂的鋼制反應(yīng)器內(nèi)，TiCl4與Mg 發(fā)生反應(yīng)，并放出大量反應(yīng)熱，反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)分布對(duì)海綿鈦產(chǎn)品質(zhì)量和反應(yīng)器使用壽命具有顯著影響[3?6]。例如，當(dāng)反應(yīng)器溫度控制偏高時(shí)，反應(yīng)器基體的Fe 在液鎂的擴(kuò)散速率增大，海綿鈦成品的Fe 雜質(zhì)含量將顯著升高；當(dāng)反應(yīng)器壁溫度控制偏高時(shí)，反應(yīng)器在物料重力作用下，其在縱向的變形量增大，最終導(dǎo)致反應(yīng)器使用次數(shù)降低。

按爐型特點(diǎn)，可將海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)分為“U”型、“I”型兩種。為提高還原過(guò)程的生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)過(guò)程的能耗，爐型向大型化方向快速發(fā)展，一般采用10 t“U”、7.5 t“I”、8 t“U”生產(chǎn)技術(shù)[7]。隨著爐型的增大，TiCl4的進(jìn)料速度逐漸增大，為防止反應(yīng)器過(guò)高的溫度對(duì)海綿鈦質(zhì)量造成不良影響，反應(yīng)器外壁的冷卻方式由自然對(duì)流散熱改進(jìn)為強(qiáng)制對(duì)流散熱，四氯化鈦由單點(diǎn)進(jìn)料優(yōu)化為多點(diǎn)進(jìn)料[8?9]。國(guó)內(nèi)外研究多集中在海綿鈦工藝制度方面，對(duì)于反應(yīng)器溫度分布研究較少。由于還原反應(yīng)為復(fù)雜的多相反應(yīng)，還原反應(yīng)又在密閉的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，另外液鎂、TiCl4對(duì)熱電偶套管具有較強(qiáng)腐蝕作用，因此通過(guò)溫度測(cè)量很難獲得反應(yīng)器內(nèi)的溫度場(chǎng)分布。因此，模擬計(jì)算方法為獲得反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)分布提供了有效的研究手段。

國(guó)內(nèi)賀永東等[10]對(duì)13 t 大型反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)開(kāi)展了溫度場(chǎng)模擬研究，獲得了絕熱工況、強(qiáng)制對(duì)流工況下，不同料速下的溫度場(chǎng)分布，但其研究主要針對(duì)爐內(nèi)氣液界面發(fā)生的表面反應(yīng)，熔體中由于液液反應(yīng)造成的溫度場(chǎng)分布尚不清晰。高成濤等[11]采用數(shù)值模擬方法對(duì)還原反應(yīng)熔池的傳熱進(jìn)行了分析，研究發(fā)現(xiàn)，由內(nèi)向外，反應(yīng)器內(nèi)部溫度沿徑向和軸向呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)。韓國(guó)的Hyun 等[12]針對(duì)500 kg 鈦海綿中試反應(yīng)器內(nèi)的溫度分布特點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，通過(guò)與試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較，驗(yàn)證了熱輻射模型和k-ε 模型的合理性，并獲得了此條件下反應(yīng)器內(nèi)的溫度場(chǎng)分布。然而，對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中的具體過(guò)程，例如在不同階段由于不同加料速度所引起的爐內(nèi)流動(dòng)和反應(yīng)的波動(dòng)，以及由于外壁控溫范圍不一致所引起的爐內(nèi)流動(dòng)等方面，上述研究并未進(jìn)行深入探索。

為了進(jìn)一步探尋不同生產(chǎn)階段和不同料速下7.5 t“I”爐的溫度分布規(guī)律和變化特征，課題組結(jié)合7.5 t“I”爐生產(chǎn)工藝，采用COMSOL Multiphysics 計(jì)算軟件，計(jì)算了不同加料速度、不同器壁溫度、不同進(jìn)料時(shí)長(zhǎng)條件下反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)分布情況，從而在生產(chǎn)實(shí)踐中為加料速度、器壁溫度的耦合選擇、MgCl2排料制度設(shè)置提供數(shù)據(jù)及理論支撐，對(duì)海綿鈦產(chǎn)品質(zhì)量提升和工藝制度改進(jìn)具有重要意義。

1 模擬計(jì)算方法

1.1 模型建立與計(jì)算方程

1.1.1 模型簡(jiǎn)化與假設(shè)

本研究重點(diǎn)關(guān)注鎂熱法生產(chǎn)海綿鈦過(guò)程中反應(yīng)器內(nèi)的溫度場(chǎng)分布，不考慮反應(yīng)過(guò)程中MgCl2排放，因此假設(shè)爐內(nèi)各區(qū)域高度不變；外部鼓風(fēng)散熱和電爐加熱為動(dòng)態(tài)過(guò)程，但在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中能保持動(dòng)態(tài)平衡，因此將其看作不同壁溫條件。

1.1.2 基本方程

Mg 與TiCl4的反應(yīng)過(guò)程為復(fù)雜多相反應(yīng)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，數(shù)值模擬計(jì)算過(guò)程的反應(yīng)熱按式（1）進(jìn)行計(jì)算：

使用Factsage 軟件計(jì)算850 ℃時(shí)TiCl4（g）與Mg（l）的反應(yīng)熱，△H=?426.696 kJ/mol。由于TiCl4加入溫度為25 ℃，其從25 ℃升高至850 ℃吸收的潛熱為138.272 kJ/mol。因此，反應(yīng)放出的熱量為288.424 kJ/mol。

數(shù)值模擬采用COMSOL Multiphysics 中的非等溫傳熱模型對(duì)所建立的三維軸對(duì)稱(chēng)模型進(jìn)行模擬，分別研究不同進(jìn)料速度、進(jìn)料時(shí)間和壁面溫度下反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)的分布規(guī)律。為簡(jiǎn)化計(jì)算，將計(jì)算所得的反應(yīng)熱視作內(nèi)熱源，按一定比例分配進(jìn)內(nèi)熱源區(qū)域內(nèi)。

反應(yīng)器內(nèi)的熱量傳遞和擴(kuò)散通過(guò)連續(xù)性方程、能量方程、動(dòng)量方程、相間傳熱方程和組分輸運(yùn)方程共同計(jì)算，具體計(jì)算公式如下：

連續(xù)性方程：

1.2 物理模型及網(wǎng)格化分

根據(jù)實(shí)際工況，計(jì)算區(qū)域?yàn)閳A柱體，建立三維軸對(duì)稱(chēng)模型，其半徑為936 mm、高3 776 mm，其中反應(yīng)器壁厚為36 mm。TiCl4進(jìn)料口居中布置，其半徑為12 mm。整個(gè)計(jì)算域從上至下可分為3 部分：上部為反應(yīng)器的罐蓋和法蘭部分，高度為439 mm；中部為氬氣填充區(qū)域，高561 mm；下部為熔體盛裝區(qū)域，深度為2 740 mm。液態(tài)四氯化鈦從中心加料管進(jìn)入，設(shè)為質(zhì)量流量入口，下邊界設(shè)置壓力出口。壁面根據(jù)實(shí)際散熱和補(bǔ)熱的要求分為4 個(gè)區(qū)域：Ⅰ區(qū)（L1）、Ⅱ區(qū)（L2）為鼓風(fēng)散熱邊界；Ⅲ區(qū)（L3）、Ⅳ區(qū)（L4）為電能補(bǔ)熱邊界，在模擬計(jì)算時(shí)，壁面設(shè)定為恒定壁溫的邊界條件。圖1（a）為計(jì)算區(qū)域及邊界示意，圖1（b）為分區(qū)示意。

圖1 物理模型及邊界示意Fig.1 Schematic diagram of the physical model and boundary

為保證網(wǎng)格質(zhì)量的同時(shí)提高計(jì)算效率，該模型采用自由三角形網(wǎng)格進(jìn)行劃分，同時(shí)在噴槍伸入氬氣空間處適當(dāng)增加網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，使得計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確，同時(shí)降低網(wǎng)格增長(zhǎng)率，使得網(wǎng)格均勻過(guò)渡。整個(gè)計(jì)算模型的網(wǎng)格最大單元大小為6.27 mm，最小單元大小為0.018 7 mm，最大增長(zhǎng)率取1.05，網(wǎng)格數(shù)量為45 萬(wàn)。劃分后的網(wǎng)格如圖2 所示。

圖2 計(jì)算區(qū)域的網(wǎng)格劃分Fig.2 Grid division of the calculation region

反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)計(jì)算模型如圖3 所示，灰色部分為罐蓋，中心對(duì)稱(chēng)軸為T(mén)iCl4進(jìn)料口，藍(lán)色為反應(yīng)界面上方的空間，由氬氣填充，紅色為液鎂區(qū)域，黃色區(qū)域?yàn)榉磻?yīng)熱的釋放區(qū)。

圖3 反應(yīng)器傳熱計(jì)算域Fig.3 Calculation domain of the heat transfer in reactor

1.3 物性參數(shù)及邊界條件

對(duì)鎂熱法生產(chǎn)海綿鈦的反應(yīng)器進(jìn)行模擬，設(shè)定入口溫度為25 ℃，爐內(nèi)初始溫度為800 ℃。通過(guò)改變不同的進(jìn)料速度和邊界溫度、延長(zhǎng)進(jìn)料時(shí)間等，模擬不同條件下溫度場(chǎng)的變化。計(jì)算所用物質(zhì)的物性參數(shù)如表1 所示[13]。

表1 模擬計(jì)算所用物質(zhì)的物性參數(shù)Table 1 Physical parameters of the substance used for simulation calculation

在2.1 節(jié)的計(jì)算中，設(shè)定L1、L2 區(qū)的器壁溫度為785 ℃，L3、L4 區(qū)的器壁溫度為820 ℃，在TiCl4進(jìn)料速度分別為200、240、280、300、350、400 kg/h 條件下進(jìn)行模擬計(jì)算，TiCl4持續(xù)進(jìn)料時(shí)間為1 h。在上述器壁溫度、TiCl4進(jìn)料速度下，將TiCl4進(jìn)料時(shí)間延長(zhǎng)至3 h 后，得到2.2 節(jié)中的計(jì)算結(jié)果。在TiCl4進(jìn)料速度為200、240、280、300、350、400 kg/h 時(shí)，L1、L3、L4 區(qū)器壁溫度保持不變，分別設(shè)置L2 區(qū)器壁溫度為750、785、820 ℃，模擬計(jì)算3 h，得到2.3 節(jié)中的計(jì)算結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同TiCl4 進(jìn)料速度下溫度場(chǎng)分布

圖4 為不同進(jìn)料速度下加料1 h 反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)分布，從圖4 可知，反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)由反應(yīng)中心區(qū)域至器壁區(qū)域逐漸降低。由于Ar 的導(dǎo)熱系數(shù)小于液鎂，Ar 區(qū)域溫度比加料點(diǎn)附近液鎂區(qū)域溫度低。在風(fēng)冷區(qū)強(qiáng)制散熱的影響下，反應(yīng)器Ⅰ區(qū)域溫度遠(yuǎn)低于Ⅱ區(qū)域的溫度。Ⅱ區(qū)域具有明顯的溫度梯度，越靠近反應(yīng)中心溫度越高。

圖4 不同進(jìn)料速度下加料1 h 反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)分布Fig.4 Temperature field distribution of the reactor under different feed rates for 1 h

TiCl4持續(xù)加入1 h 后，反應(yīng)器內(nèi)的溫度值如表2 所示，從表2 可知，當(dāng)進(jìn)料速度由200 kg/h 提高至400 kg/h，反應(yīng)器內(nèi)Ⅱ區(qū)Mg 熔體的最高溫度由983.7 ℃提高至1 132 ℃；Ⅱ區(qū)平均溫度由803.4 ℃升高至925.5 ℃。由于反應(yīng)熱從Ⅱ區(qū)域生成，熱量不斷向Ⅲ區(qū)域傳遞，Ⅲ區(qū)域的平均溫度由815.1 ℃升高至832.5 ℃。

表2 TiCl4 持續(xù)加入1 h 后反應(yīng)器內(nèi)溫度狀況Table 2 Temperature of the reactor after continuous feeding of TiCl4 for 1 h

2.2 TiCl4 連續(xù)進(jìn)料3 h 后溫度場(chǎng)分布

實(shí)際生產(chǎn)中，為充分利用反應(yīng)器的容積，同時(shí)將反應(yīng)界面高度控制于電爐的風(fēng)冷區(qū)，TiCl4連續(xù)加入一段時(shí)間后，再將反應(yīng)器內(nèi)殘留的MgCl2排出。為貼合還原生產(chǎn)實(shí)際情況，計(jì)算了TiCl4連續(xù)加入3 h后反應(yīng)器的溫度場(chǎng)分布，結(jié)果見(jiàn)圖5 和表3。從圖5 可以發(fā)現(xiàn)與圖4 相類(lèi)似的規(guī)律，當(dāng)進(jìn)料速度由200 kg/h 增加至400 kg/h 時(shí)，最高溫度分別由986.5 ℃升高至1 167.4 ℃；Ⅱ區(qū)平均溫度由794.9 ℃升高至945.8 ℃。Ⅲ區(qū)平均溫度由818.5 ℃升高至850.5 ℃。通過(guò)與表2 數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，對(duì)于料速200、240 kg/h 條件下，雖然將計(jì)算時(shí)間由1 h 延長(zhǎng)至3 h，但Ⅱ區(qū)平均溫度分別由803.4 ℃降低至794.9 ℃、由830.4 ℃降低至828.7 ℃。對(duì)于料速280 kg/h 而言，加料1、3 h 后Ⅱ區(qū)的平均溫度幾乎相當(dāng)，分別為847.9、847.5 ℃。這說(shuō)明就Ⅱ區(qū)平均溫度而言，200、240 kg/h 料速工況下的反應(yīng)生產(chǎn)熱量低于Ⅱ區(qū)的散熱量，實(shí)際生產(chǎn)中需要對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行補(bǔ)熱。而當(dāng)進(jìn)料速度為280 kg/h 時(shí)，加料1 h 后，反應(yīng)器內(nèi)最高溫度、平均溫度幾乎保持恒定。這說(shuō)明在當(dāng)前邊界條件下，反應(yīng)器內(nèi)熱量可以保持收入、流出平衡，不需要電爐進(jìn)行補(bǔ)熱。

表3 TiCl4 持續(xù)加入3 h 后反應(yīng)器內(nèi)溫度狀況Table 3 Temperature of the reactor after continuous feeding of TiCl4 for 3 h

圖5 不同進(jìn)料速度下加料3 h 反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)分布Fig.5 Temperature field distribution of the reactor under different feed rates for 3 h

反應(yīng)器內(nèi)溫度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖6 所示。從圖6 中200、240 kg/h 進(jìn)料速度對(duì)應(yīng)的溫度變化曲線可知，當(dāng)還原爐為中心進(jìn)料時(shí)，熱量會(huì)在液鎂表面中心位置累積，導(dǎo)致反應(yīng)區(qū)中心溫度迅速增加。由于還原電爐具有強(qiáng)制散熱功能，熔體最高溫度會(huì)逐漸回落或保持平穩(wěn)，最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的溫度范圍。從圖6 中料速300、350、400 kg/h 變化曲線可知，隨著TiCl4的持續(xù)加入，反應(yīng)器內(nèi)Ⅱ區(qū)熔體的平均溫度、Ⅱ區(qū)最高溫度呈逐漸升高趨勢(shì)。這說(shuō)明此種工況下，反應(yīng)器內(nèi)熱量流入大于熱量流出，反應(yīng)熱于反應(yīng)器內(nèi)逐漸累積。隨著TiCl4的不斷加入，反應(yīng)區(qū)最高溫度呈逐漸升高的趨勢(shì)，當(dāng)料速為400 kg/h 時(shí)，反應(yīng)區(qū)最高溫度可達(dá)1 167.4 ℃。

圖6 反應(yīng)器內(nèi)溫度隨時(shí)間的變化Fig.6 Relationship between simulation time and temperature of the reactor

2.3 不同壁面溫度條件下溫度場(chǎng)分布

海綿鈦實(shí)際生產(chǎn)中將L2 區(qū)器壁控制于較低溫度狀況，以對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流散熱。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，在器壁750、785、820 ℃條件下進(jìn)行模擬計(jì)算，模擬計(jì)算3 h 后得到了Ⅱ區(qū)Mg 最高溫度、Ⅱ區(qū)Mg 平均溫度、Ⅲ區(qū)Mg 平均溫度，具體如圖7 所示。從圖7 可以發(fā)現(xiàn)，在相同料速和進(jìn)料時(shí)長(zhǎng)時(shí)，器壁控制溫度由750 ℃升高至820 ℃，反應(yīng)區(qū)所對(duì)應(yīng)的最高溫度、Ⅱ區(qū)平均溫度、Ⅲ區(qū)平均溫度逐漸升高。750、820 ℃時(shí)對(duì)應(yīng)的熔體最高溫度差為14.7～15.3 ℃，即當(dāng)器壁控制溫度降低70 ℃后，反應(yīng)區(qū)最高溫度下降約15 ℃。對(duì)于平均溫度而言，當(dāng)器壁溫度由820 ℃變化為750 ℃時(shí)，Ⅱ區(qū)的平均溫度下降約18 ℃；對(duì)于Ⅲ區(qū)的平均溫度而言，其對(duì)應(yīng)降低約3 ℃。

圖7 不同器壁工況下反應(yīng)器內(nèi)溫度狀況Fig.7 Temperature of the air-cooling zone at different temperature of the cooling wall

不同料速下所對(duì)應(yīng)的平均溫度、最高溫度具體如表4 所示。通過(guò)表4 可以發(fā)現(xiàn)，降低器壁的控制溫度，器內(nèi)的最高溫度值、冷卻區(qū)平均溫度值降低，反應(yīng)器的散熱能力得到相應(yīng)增強(qiáng)。

表4 不同器壁工況條件下器內(nèi)最高溫度、平均溫度Table 4 Maximum and average temperature of the air-cooling zone at different temperature of the cooling wall

2.4 反應(yīng)器內(nèi)溫度控制探討

反應(yīng)容器大型化后，較大的TiCl4進(jìn)料速度有利于縮短還原周期和提高生產(chǎn)效率。但過(guò)高的TiCl4進(jìn)料速度將導(dǎo)致反應(yīng)區(qū)最高溫度升高，反應(yīng)區(qū)平均溫度升高，最終導(dǎo)致海綿鈦質(zhì)量下降。對(duì)于7.5 t“I”爐，當(dāng)TiCl4進(jìn)料速度低于280 kg/h，反應(yīng)器內(nèi)最高溫度呈先升高再降低趨勢(shì)，計(jì)算工況下器壁的散熱量大于反應(yīng)生成熱量，此時(shí)需要還原電爐對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行補(bǔ)熱，以保持反應(yīng)器溫度恒定。

溫度場(chǎng)模擬計(jì)算結(jié)果有利證明，當(dāng)四氯化鈦單批次連續(xù)加入時(shí)間延長(zhǎng)，器內(nèi)Ⅱ區(qū)最高溫度值、平均溫度值升高。因此，適當(dāng)縮短TiCl4連續(xù)加入時(shí)間，采用高頻次的MgCl2排放制度，有利于將反應(yīng)器內(nèi)溫度控制于較佳范圍。對(duì)于器壁溫度的控制，降低器壁的控制溫度，即增大器壁與反應(yīng)區(qū)的溫度梯度，有利于降低反應(yīng)區(qū)的最高溫度值和風(fēng)冷區(qū)的平均溫度值。模擬計(jì)算表明，當(dāng)反應(yīng)器壁溫度由820 ℃降低至750 ℃，反應(yīng)區(qū)最高溫度只下降約15 ℃，反應(yīng)區(qū)的平均溫度下降約18 ℃。從反應(yīng)器內(nèi)最高溫度值隨時(shí)間變化曲線可知，反應(yīng)器內(nèi)熱量從中心傳遞反應(yīng)器壁需要一定時(shí)間，因此僅通過(guò)加大反應(yīng)區(qū)與器壁的溫度梯度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)反應(yīng)區(qū)熱量的快速散失。未來(lái)研究中，應(yīng)關(guān)注不同條件下，反應(yīng)器內(nèi)Mg、MgCl2熔體運(yùn)動(dòng)速度等流動(dòng)參數(shù)，并嘗試通過(guò)提高M(jìn)g、MgCl2熔體的流動(dòng)參數(shù)來(lái)提高反應(yīng)器的散熱能力。

3 結(jié)論

1)在不同TiCl4進(jìn)料速度、不同器壁溫度、不同進(jìn)料時(shí)長(zhǎng)條件下對(duì)反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬計(jì)算。在反應(yīng)器中心進(jìn)料工況下，器內(nèi)溫度場(chǎng)呈如下特點(diǎn)：從反應(yīng)區(qū)至器壁冷卻區(qū)域，溫度呈逐漸下降趨勢(shì)，形成了明顯的溫度梯度；從反應(yīng)區(qū)向上、向下同樣形成明顯的溫度梯度，且上部氬氣區(qū)域溫度低于反應(yīng)區(qū)附近的液鎂溫度。

2) TiCl4進(jìn)料速度提高，TiCl4持續(xù)進(jìn)料時(shí)間由1 h 延長(zhǎng)至3 h 后，反應(yīng)區(qū)最高溫度、風(fēng)冷區(qū)區(qū)域平均溫度呈升高趨勢(shì)。持續(xù)進(jìn)料3 h 時(shí)，當(dāng)進(jìn)料速度由200 kg/h 提高至400 kg/h 時(shí)，反應(yīng)區(qū)最高溫度分別由986.5 ℃升高至1 167.4 ℃；風(fēng)冷區(qū)域平均溫度由794.9 ℃升高至945.8 ℃。在計(jì)算邊界條件下，料速低于280 kg/h 時(shí)，反應(yīng)釋放熱量低于風(fēng)冷區(qū)的散熱量，生產(chǎn)中需要對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行補(bǔ)熱；當(dāng)進(jìn)料速度高于280 kg/h 時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)熱量呈逐漸累積趨勢(shì)。

3)在相同料速和加料時(shí)長(zhǎng)時(shí)，器壁控制溫度從750 ℃升高至820 ℃，反應(yīng)區(qū)所對(duì)應(yīng)的最高溫度、風(fēng)冷區(qū)平均溫度、底部恒溫區(qū)平均溫度逐漸升高。750、820 ℃時(shí)對(duì)應(yīng)的熔體最高溫度差為14.7～15.3 ℃，Ⅱ區(qū)的平均溫度差約18 ℃。增大器壁與反應(yīng)區(qū)的溫度梯度，有利于降低反應(yīng)區(qū)的最高溫度和風(fēng)冷區(qū)的平均溫度。

致謝

感謝釩鈦資源綜合利用產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟項(xiàng)目?鎂熱法生產(chǎn)海綿鈦反應(yīng)過(guò)程流場(chǎng)數(shù)值模擬與動(dòng)力學(xué)研究對(duì)本研究的大力支持。