钢铁制造业面临的主要挑战之一是在保证钢铁质量的同时提高能源效率。其中，有效处理和加工铁矿石、煤、球团和烧结矿等散装原材料是炼钢过程的核心。从将原材料从矿山运输到工厂，通过传送带将材料运输到高炉，以及实际装载高炉，这些材料的有效处理对于实现效率至关重要。与散装材料处理相关的典型挑战包括滑槽和料斗的溢出、堵塞和磨损以及材料分离。

下图为钢铁生产工作流：

下面就炼钢工艺中的主要设备：

1. 运输系统-活板门、抓斗、卸船机

2. 矿石处理-旋转传送、转载溜槽、斗式运输机、堆垛机

3. 矿石破碎-圆锥破碎机、球磨机、颚式破碎机、振动筛

4. 干燥和分离-旋转干燥器、干燥炉、搅拌机、旋风分离器、螺旋分级机、干燥机

5. 物料排放-料斗、筒仓、装填机

6. 物料混合-双卧轴搅拌机、双辊拌和机、多叶式拌和机、圆筒混合机

7. 物料凝聚-圆盘造球机、捣碎器、压块机

8. 熔炉仿真-装料机、分撒机

基于EDEM离散元仿真进行分析。

1. 运输工艺仿真

如图所示了火车、集装箱船、平底载货船三种不同运输方法，通常用于运输铁矿石、煤炭和其他材料。虽然这三种运输方法的目的相似，但它们的操作方式不同。例如，卸货车使用活板门，散货船使用抓斗，内河驳船使用斗式卸船机。

如图所示案例为运煤车从顶部装载物料，然后通过底部的活板门将物料卸到料斗中。

通过EDEM仿真分析可以分析装载和卸载时间，评估工作性能；分析门上压力，设计有效关闭机制；了解设备表面磨损情况，计划维护时间或进行结构强化；分析载荷量及溢出和分离情况等。

2. 矿石处理工艺仿真

旋转传送用于近距离倾斜输送物料，转载溜槽用于物料短距离横向运输，斗式运输机用于物料的短距离垂直输送，堆垛机用于将材料堆成库存，回收装置用于回收库存材料。

对于所有这些物料搬运机，可以查看几个参数，例如物料流速、分离和潜在磨损区域。

通过EDEM仿真可以进行的一些分析包括：模拟不同物料的行为，跟踪特定区域的质量流量、总质量和分离，对设备的任何部分进行磨损分析等。

3. 矿石破碎工艺仿真

3.1 圆锥破碎机

适用于冶金、建筑、筑路、化学及硅酸盐行业中原料的破碎，破碎比大，效率高，能耗低，产品粒度均匀，适合中碎和细碎各种矿石、岩石。
通过EDEM仿真分析，预测破碎机不同参数对特定物料的破碎效果，识别设备不同区域磨损情况，根据磨损区域布置衬板，提高衬板使用寿命和利用率。

3.2 球磨机

球磨机广泛应用于水泥、硅酸盐制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业，对各种矿石和其他可磨性物料进行干式或湿式粉磨。球磨机的效率与有效容积、填充率、转速、磨矿介质形状等因素有关，实际设计过程中很难对这些因素调整使磨机效率最大化。
通过EDEM仿真，可以对不同因素影响下的磨机的破碎效果、磨损、功率等进行预测评估，从而优化磨机结构，提高磨机效率与性能。

3.3 颚式破碎机

颚式破碎机具有破碎比大，产品粒度均匀，结构简单，工作可靠，维修简便，运营费用经济等优点。破碎抗压强度不超过320MPa的物料，是初级破碎首选设备。
通过EDEM仿真分析，评估设备对不同物料破碎性能及设备产量，识别磨损区域，根据磨损情况，对设备寿命进行评估优化，提高设备耐磨性能和使用寿命。

3.4 振动筛

振动筛用以物料分离，对于该工艺，可通过EDEM仿真潜在分析包括振动方式、振动频率对分离的影响、分离效率以及避免堵塞所允许的最大进料量等。

4. 干燥和分离工艺仿真

旋转干燥器用以铁矿石干燥，干燥炉用以铁矿石还原为铁，搅拌机用以铁矿石干燥，旋风分离器用以将煤与其他矿物分离，螺旋分级机用以脱水、脱介质和干/湿分级，干燥机用以原料的干燥和混合。

在EDEM中仿真模拟，可以分析风量、颗粒进料、鼓角速度等对干燥效果的影响及粒子之间的热传递。

5. 物料排放工艺仿真

料斗用以排放材料，筒仓用以物料的储存和排放，装填机用以将煤装入烤箱。

在EDEM中仿真模拟分析物料分离水平，内壁磨损情况，分析卸料时间和速度并进行优化。

6. 物料混合工艺仿真

双卧轴搅拌机用以混合不同等级的煤，双辊拌和机和多叶式拌和机均用以将铁矿石与石灰石和膨润土混合，圆筒混合机用以混合铁矿石，焦炭微风和石灰粉尘。

在EDEM中仿真模拟，测量不同材料和几种不同运动行为下的混合效率；分析不同结构、不同填充水平对搅拌质量和速度的影响，识别堵塞、故障、死区等。

7. 物料凝聚工艺仿真

最后一个过程是凝聚，圆盘造球机通过中立轧制形成铁球，捣碎器通过辊压形成颗粒，压块机将铁粉压成球团。

在E在EDEM中仿真模拟，预估团聚形成时间，测量最大质量/进料，评估物料凝聚力等。

8. 熔炉仿真

如图所示为熔炉仿真的关键区域，分别为送料、填料、分散、装载、熔化和侧壁压力。

8.1 装料机

案例为简化模型的双钟装料机及和溜槽给料机。

可通过EDEM仿真模拟分析不同物料粒径对装料、分离、磨损的影响。比较不同装料机最大负载和混合效果，改善物料流动等。

8.2 分撒机

案例为槽式分撒机在EDEM中的仿真，可以进行如优化物料分布、减少偏析和预测磨损区域的分析。

此外，EDEM-FEA耦合可以对壁面进行如图所示的变形和应力分析，EDEM-CFD耦合进行气固流分析等。

EDEM仿真软件可通过模拟一系列炼钢工艺流程，使钢铁制造商能够分析材料流动和行为，优化现有设备，验证和检查分析模型，并降低测试成本，从而提高钢铁质量、能源效率和高炉性能。