铅富氧侧吹氧化熔炼多元多相平衡分析

利用已开发的铅富氧侧吹氧化熔池熔炼多相平衡热力学数学模型,计算某典型铅侧吹氧化熔炼生产工况,验证模型热力学分析的可行性,进而考察氧料比(R_OC)、石英熔剂率(R_SiO2)、石灰熔剂率(R_CaO)、返尘加入率(R_B,dust)、熔炼渣温度(T_Slag)等工艺参数对产物产率及其组成的影响。结果表明:提高R_OC、(R_SiO2)、R_CaO、R_B,dust或T_Slag,在提升一次粗铅品位和产品质量的同时,必然会导致渣含铅升高、一次粗铅收率降低,部分杂质元素入渣脱除率降低;当这些工艺参数控制过高时,一次粗铅品位反而会降低;综合考虑产物产率、一次粗铅品位、富铅渣流动性、烟灰利用率和物料挥发性,R_OC、(R_SiO2)、R_CaO、R_B,dust     

有色金属熔池熔炼的物理模拟研究

论述了熔池熔炼技术的发展、特点和在我国的应用现状.通过物理模拟的研究方法揭示许多熔池熔炼过程的基本现象及内在规律,对开发新技术和对已有设备技术改造提供理论依据.     

铜复杂资源熔炼过程中杂质锑脱除的热力学模拟（英文）

研究铜冶炼过程Sb的反应机理,分析Sb在4种典型铜冶炼工艺中多相分配差异。建立富氧底吹铜冶炼工艺的多相平衡模型,研究原料中Cu、S和Sb含量对Sb多相分配比的影响。同时,应用该模型研究铜锍品位、富氧浓度、熔炼温度和氧矿比(标准状态下氧气流量与精矿加料速率之比)等工艺参数对Sb分配行为的影响。结果 表明,计算数据与实际生产结果和文献数据吻合良好。提高精矿中Cu含量、降低S和Sb含量,提高铜锍品位、富氧浓度和氧矿比,同时适当降低冶炼温度,有利于Sb向炉渣中定向富集。模拟结果可为复杂资源清洁高效处理及伴生元素综合回收提供理论指导。     

脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼渣型理论研究

对脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼渣型理论进行研究。根据富氧直接熔炼过程炉渣组成特性,选取FeO-SiO₂-CaO-ZnO渣系为研究对象。采用热力学软件Factsage计算并绘制FeO-SiO₂-CaO-ZnO渣系相图,考察CaO与SiO₂质量比、Fe与SiO₂质量比、ZnO含量及温度对该渣系熔化温度及黏度的作用规律,并在此理论基础上进行实验研究。理论研究表明,熔炼过程炉渣中Fe与SiO₂质量比和CaO与SiO₂质量比的增大均会提高炉渣的熔化温度。随着体系温度的升高,炉渣的黏度逐渐减小,1250℃时,炉渣的黏度均小于0.5 Pa·s。实验结果表明:熔炼过程产出合金品位为95.56%,合金直收率达到58.47%,渣中金属含量(Pb与Sb)小于1%(质量分数)。熔炼产物工艺矿物学研究发现,合金中主要物相为金属Pb、金属Sb以及少量Cu₂Sb、FeSb₂金属间化合物,炉渣主要由钙铁橄榄石、铁橄榄石组成,原料中锌主要以氧化锌形式...     

精矿含水量与富氧浓度及加煤量的关系计算

用计算机编程计算了在一定条件下 ,顶吹富氧熔池熔炼精矿时 ,其精矿含水量与采用不同发热量的煤及富氧浓度对炉子热平衡的影响。     

氧枪布置方式对底吹熔池熔炼过程的影响

采用FLUENT软件,分别选择kε系列湍流模型和雷诺应力模型(RSM)对底吹熔池熔炼炉内的高温熔体气液两相流进行数值模拟,并且依据相似原理,通过水模型实验对数值模拟结果进行验证,综合评价发现Realizable kε模型的计算精度最高。选用Realizable kε模型,对氧枪布置方式及直径对底吹熔池熔炼过程的影响进行数值模拟研究,结果表明:在一定范围内,适当增大氧枪倾角有利于底吹熔池熔炼过程的进行,当单排氧枪倾角在17°~22°之间时,熔池各指标均处于较好的水平;相对于现场工况,双排氧枪倾角分别为12°和22°时,熔池的搅拌效果显著增强;当氧枪倾角为20°时,其有效搅拌区直径为1.475 m,对应的合理氧枪间距为0.98~1.23m;适当减小氧枪直径可以有效提高熔池气含率。     

硫化铅矿闪速熔炼过程的热力学分析

基于最小吉布斯自由能原理,建立硫化铅矿闪速熔炼过程多相平衡热力学模型,考察熔炼温度(T)、吨矿氧量(VOVPTO)对粗铅含硫量、炉渣含铅量、烟气含铅量及铅在各平衡相中分配比的影响。结果表明:对一定用量和一定成分的硫化铅矿,随着T和VOVPTO的增大,粗铅含硫量可降至0.1%(质量分数)以下,但过高的VOVPTO会使渣含铅量升至60%(质量分数)以上,铅在粗铅中的分配比低于30%(质量分数);烟气中的铅主要以PbS形式存在,其含量随着T的升高及VOVPTO降低而增高。综合考虑铅的直收率及产物处理的难易程度,闪速炉直接炼铅应采取分区分步熔炼方式,先在氧化区制低硫铅,然后在还原区造低铅渣,且氧化区熔炼温度宜较低。     

富氧侧吹熔池熔炼粗铜的生产工艺及其专用设备

该发明公开了一种富氧侧吹熔池熔炼粗铜的生产工艺及其专用设备,包括铜精矿熔炼、炉渣贫化、铜锍吹炼步骤,即将含铜物料、石英石、石灰石,粉煤加入熔池炉内,鼓入高压富氧空气,形成的铜锍,     

蓄热式铝熔炼炉熔炼过程的数值模拟

为了更好地研究和优化铝熔炼炉的性能,针对现有的蓄热式圆形铝熔炼炉,在建立合理的铝熔炼炉基本模型的基础上,通过耦合用户自定义熔化模型和氧化烧损模型,运用计算流体力学软件FLUENT实现燃烧空间和熔池的耦合物理场的数值模拟。着重研究不同固液区和不同孔隙率对铝及铝合金熔炼过程的影响。结果表明,该模型较好地反映铝熔炼炉的熔炼现象,可运用该模型进行铝熔炼炉熔炼过程工艺参数的优化研究。同时获得了固液区和孔隙率对熔炼参数影响规律:铝液温度在固液区上升缓慢,而离开固液相线时,铝液温度上升速度加快,炉膛温度和氧化层质量随着熔炼时间分别呈周期性增加和呈抛物线增加;随着氧化层厚度的增加,铝液温度随着孔隙率的增加而增加变得缓慢。     

钛合金真空自耗电弧熔炼过程中温度场的数值模拟

采用ANSYS软件分析了真空自耗电弧熔炼(VAR)过程中温度场的分布规律,探讨了熔炼速率和冷却条件对VAR过程中熔池形貌的影响。结果表明,在一定熔炼速率下,VAR过程中温度场由初始阶段的动态过程逐渐演变为稳态过程;熔炼速率对VAR过程温度场影响显著,表现为随熔炼速度增大,VAR熔池变宽变深,达到稳态熔炼阶段的时间缩短;而冷却条件仅对VAR过程熔池达到稳态阶段的时间和铸锭高度略有影响。     

CMT焊接熔滴过渡动态过程模拟与熔池流体动力学行为

针对CMT焊接这种独特的熔滴过渡过程,通过流体动力学方法对CMT熔滴过渡动态过程进行模拟,定量分析焊接工艺参数对熔滴过渡动态过程的影响规律;建立CMT焊接熔池温度场和流场的三维非稳态模型,定遍分析浮力、电磁力、表面张力、熔滴冲击力,以及相变潜热及其综合作用对焊接温度场、速度场和熔池形态的影响;     

高铅渣还原炉内气液两相流的数值模拟与结构优化

基于Fluent软件,耦合Realizable k-ε湍流模型和VOF多相流模型对液态高铅渣还原炉内气液两相流动过程进行数值模拟。依据相似原理建立了水模型实验,得到气泡/气团频率、气泡直径和喷枪直径比值的实验结果,其结果和数值计算结果吻合较好,验证数值计算模型的有效性。运用该耦合模型研究熔池深度、喷枪直径、喷枪倾角和喷枪间距等因素对还原炉的影响。再通过正交实验和矩阵分析方法,综合考虑熔池气含率、熔体平均流速和熔体湍动能等指标,得到还原炉最优工况为喷枪角度为10°,熔池深度为800 mm,喷枪直径为60 mm,间距为950 mm。     

铜复杂资源造锍熔炼过程中MgO对铜锍和二氧化硅饱和铁硅渣相平衡的影响（英文）

采用高温平衡实验及电子探针微区分析方法研究铜复杂资源中MgO对造锍熔炼平衡体系铜锍及熔炼渣成分(FeO_x-SiO₂-MgO)的影响。结果表明,在1300℃、p(SO₂)=10 k Pa熔炼条件下,增加熔炼渣中MgO含量可降低渣中FeO的活度,进而降低渣中氧分压(p(O₂))、减少铜在渣中化学溶解损失量;同时,渣中FeO活度降低可促进铜锍中Fe S氧化进渣,提高铜锍品位。在高硅渣型中,过量MgO易在渣中形成固相夹杂颗粒(Mg₂SiO₄-Fe₂SiO₄),导致渣黏度升高、增加渣中铜损失。当熔炼温度由1200℃升至1300℃及p(O₂)为10^-6 k Pa时,FeO_x-SiO₂-MgO渣中MgO的最大溶解量由3%增至8%(质量分数);渣中MgO含量增加时,可通过添加SiO₂熔剂调整渣型、升高熔炼温度,进而降低渣...     

Ti60合金VAR熔炼过程熔体流动与宏观偏析的数值模拟研究

真空自耗电弧熔炼 (Vacuum arc Remelting,VAR) 是生产钛合金铸锭最常用的方式之一,但由于其熔炼过程温度高且不透明,通过实验研究其熔炼过程中流体流动行为和宏观偏析存在困难。基于此,本工作以Ti60高温钛合金为例,通过数值模拟方法对VAR熔炼过程展开研究,同时探讨了熔炼电流和磁场搅拌强度对流体流动行为和宏观偏析的影响。结果表明,VAR熔炼钛合金时,熔池形状由“扁平状”逐渐向“V形”转变;凝固结束后铸锭锭底和边部Zr元素含量低,中心和冒口含量高。熔炼电流产生的洛伦兹力使熔体沿逆时针流动,且熔炼电流越大,熔体流动更剧烈;同时也导致铸锭中心和冒口处出现更为严重的宏观偏析。搅拌磁场产生的洛伦兹力作用于整个熔池,不仅促进了熔池上部熔体的流动,也有利于熔池下部熔体的流动;当无搅拌磁场和搅拌磁场较大时,都会导致Zr元素在铸锭中产生较为严重的宏观偏析。为有效控制VAR熔炼钛合金时宏观偏析缺陷的产生,应采取小熔炼电流和合适的搅拌强度。     

激光快速成形过程中粉末与熔池交互作用的数值模拟

建立了描述激光快速成形过程中气/粉两相流送粉、粉末与熔池交互作用及激光熔覆成形温度场的联合模型.采用有限单元生死技术模拟了熔池形成和自由界面形状演化及熔覆层的沉积过程:根据界面温度与粉末粒子动量损失状况模拟了熔池对粒子的捕捉以及工件对粉末的反射,并采用Lagrangian粒子追踪模型实现了对粉末颗粒的跟踪.在此基础上,模拟了激光快速成形过程中316L不锈钢粉末、激光与熔池的交互作用过程.计算结果与实验结果吻合.     

复杂多腔铝型材挤压过程数值模拟与模具设计优化的实践应用

针对某复杂多腔铝型材,基于塑性成型理论设计挤压工艺与模具结构,并利用数值模拟技术分析验证方案的可行性。根据模拟结果,优化设计模具桥位、分流孔,合理设置阻流块以平衡挤出型材截面各部分的速度均匀性,经过多次改进,型材截面上的速度差值由76.4 mm/s降至30.8 mm/s,降低了59.7%。实践应用结果表明:数值模拟与试模试验相符,根据改进方案优化模具结构可以缩短模具设计和制造周期,减少试模次数,降低新产品开发成本,提高铝型材生产的经济效益。     

42CrMo复杂铸钢件熔模精铸过程数值模拟及试验研究

熔模精密铸造技术具有生产形状复杂铸件的优势,但是生产中如果工艺设置不当,产品中容易产生浇不足、卷气、缩孔、缩松等铸造缺陷。运用ProCAST铸造模拟软件对所试制的产品进行流场和温度场分析,基于分析的结果预测铸件中存在缺陷的种类、位置和大小,结论与试验结果相吻合。通过对精铸工艺的优化,成功避免产品缺陷,获得满意的铸件。     

粉末注射成形充模流动过程模壁凝固层增长的计算与模拟

应用微流边界层理论从微观上阐述了粉末注射成形充模过程模壁凝固层的存在性,分析了PIM模壁凝固层的结构,它包含微流边界层,其厚度远远小于L．Prandtl边界层的厚度,说明假设在PIM充模流动过程中无滑移边界条件是合理的。根据L．Prandtl边界层厚度的计算方法和微流边界层的定义,建立了计算PIM浇道模壁凝固层厚度的数学模型,数值模拟结果说明所给数学模型较好地描述浇道模壁凝固层的增长情况。利用该模型可以方便地预测浇道模壁凝固层厚度的增长,为优化影响制品质量的工艺参数提供了理论依据。