板坯连铸结晶器吹氩工艺参数优化

采用流体体积(VOF)方法和拉格朗日离散模型建立了反映230mm×1100mm板坯连铸结晶器吹氩过程中钢液、熔渣和氩气气泡流动行为的数学模型,通过数值模拟方法研究吹氩量、拉坯速度和水口浸入深度等工艺参数对结晶器内钢/渣界面行为特征的影响规律。结果表明,吹氩会明显加剧水口附近的钢/渣界面波动,选择合适的拉坯速度能有效降低该处的界面波动幅度,同时吹氩有利于减缓结晶器弯月面处的液面波动,可在一定程度上达到稳定钢/渣界面的目的。从16种工艺配置方案中优化出该结晶器的最佳吹氩工艺参数为:拉坯速度1.2m/min,吹氩量9L/min,水口浸入深度120mm。     

中间包吹氩去除钢水夹杂物

通过现场实验,研究了中间包吹氩位置和氩气流量对钢水洁净度的影响,重点探讨了在注流区吹氩对钢水洁净度的影响.结果表明:在T型中间包注流区内进行合适流量吹氩可提高钢水洁净度,在浇铸区拐角处和塞棒附近吹氩对钢水洁净度没有明显的影响;在注流区内吹氩,合适的氩气流量为6L·min-1,与不吹氩相比,钢中总氧降低率和夹杂物的去除率均可提高10%左右,但15L·min-1的大流量吹氩将会显著增加钢中总氧和大型夹杂物数量.分析认为:注流区内大的湍流强度可将氩气泡击碎成弥散小气泡,大量小气泡在钢液中上浮,不但提高了气泡捕捉夹杂物的概率,而且增加了夹杂物之间的碰撞机会,其结果是增大了夹杂物的粒径,促进了夹杂物的上浮去除;同时,注流区离水口距离最远,在注流区吹氩,碰撞长大的夹杂物有更长的时间上浮排出.以上两个因素的共同作用,使得在注流区吹氩对去除钢水夹杂物有显著效果.     

板坯连铸结晶器内流场与液面波动的模拟研究

通过建立结晶器原型数学模型和相似比为1:1.5的结晶器水模型并结合PIV测速技术,研究了吹氩流量、拉坯速度、水口倾角和水口浸入深度对连铸结晶器内钢液流动和钢-渣界面波动情况的影响.结果表明,不同条件下,通过数值模拟方法得到的钢液流动行为与水模型实验结果相符;适当增大吹氩流量有利于降低窄面液面波高,但吹氩流量过大会加剧水...     

透气砖在炉底位置与钢液吹氩行为的数值模拟

以精炼钢包为研究对象,在不同的透气砖位置的条件下,采用多相流模型计算了吹氩后钢包内钢液的流场,通过对流场数值的多元回归,计算了透气砖在钢包底部的最佳位置.结果表明:随着透气砖在钢包底部位置的变化,吹氩对钢液的搅拌效果也有很大的影响,当透气砖位置在钢包底部距中心位置为0.44R0～0.48R0之间时,底吹氩对钢液搅拌得更均匀.     

静磁场下气泡在板坯连铸结晶器内运动行为的物理模拟

以水银和氩气作为模拟介质,通过物理模拟研究了高拉速板坯连铸结晶器内电磁制动和水口吹氩耦合作用下的气泡运动和分布行为.采用电阻探针测量了结晶器内气泡的运动和分布情况,分析了磁场、吹氩量等不同工艺参数对气泡占空比、气泡数量和气泡脉冲宽度的影响规律.实验结果表明:在一定的拉速条件下,施加磁场改变了气泡在结晶器内的分布规律,有利于气泡的上浮,降低了气泡在结晶器内的冲击深度,减少了到达结晶器窄面的气泡数量;磁场的施加和吹氩量的增加都使得脉冲宽度较大的气泡数量增多,且主要集中在结晶器1/4宽度和水口之间区域.     

基于亥姆霍兹线圈电磁制动装置的结晶器内冶金行为研究

为解决连铸过程中钢液在结晶器内不合理的自由液面流速所导致的板坯表面缺陷问题,根据现有电磁制动装置特点,提出一种新型的基于亥姆霍兹线圈的电磁制动装置,建立了板坯结晶器三维数学模型,研究了磁感应强度对结晶器内流场和温度场的影响以及拉坯速度与电磁制动效率之间的关系。结果表明,亥姆霍兹线圈能在覆盖区域形成均匀稳定的磁场,有效抑制射流冲击深度,降低钢液自由液面流速并使其控制在合理范围。同时,磁场的存在消除了结晶器下回流低温区,使得结晶器内温度分布更均匀。数值模拟结果所表征的冶金效果符合电磁制动装置的设计意图,能达到实时控制结晶器自由液面流速的效果。     

板坯结晶器全幅一段和二段电磁制动的数值模拟

利用电磁流体力学(MHD)的基本理论,给出了板坯结晶器内电磁制动的数学模型,并利用CFX软件进行了数值模拟·结果表明,全幅一段电磁制动和全幅二段电磁制动均能有效改变结晶器内的钢液流场的分布,使板坯下部呈现活塞流;后者使板坯上回流区基本消失,弯月面较前者明显稳定;与钢液流动速度相反的电磁力是电磁制动的直接原因;全幅一段电磁制动和全幅二段电磁制动有利于钢液内部非金属夹杂物的上浮,且后者效果更佳·     

中间包底吹氩工艺优化的模拟研究

建立模拟中间包底吹氩过程的气-液两相流数学模型,研究了控流装置的布置方式、吹氩量对中间包内钢液流动行为和钢液平均停留时间的影响,并利用水模型试验对数值模拟的准确性进行了验证。与相同条件下的物理模拟结果对比可知,利用所建数学模型模拟计算中间包内钢液流动行为是可行的。数值模拟结果表明,在中间包内设置挡墙、挡坝和透气砖时,最佳的透气砖位置是距塞棒570 mm,氩气流量为31.26L/min,此时钢液平均停留时间为8.74min;利用透气砖代替挡坝和挡墙均延长了中间包内钢液的平均停留时间,且随着吹氩量的增大,钢液平均停留时间大致呈减少趋势;对比透气砖和挡坝组合,采用透气砖和挡墙组合更利于提高钢液的纯净度,此时较优的吹氩量为20.84L/min,相应的中间包内钢液平均停留时间为8.77min。     

描述底吹氩钢包内钢液混合效果的特征数方程

首先对钢包底吹氩气搅拌钢液系统进行分析,确定对搅拌效果有影响的诸多因素。采用量纲分析方法,得到描述底吹氩钢包内钢液混合效果的特征数方程模型。以某钢厂LF炉钢包为原型,应用广义相似原理进行水力学模拟实验研究。实验结果经逐步回归分析得出适用于描述与研究中几何相似的钢包炉内钢液受搅拌后混合效果的特征数方程。研究结果表明,本研究考虑的4个决定性特征数对被决定性特征数H0均有显著性影响,其中最为显著的是气液密度比πρ;进行钢包底吹氩搅拌钢液的水力学模拟研究时,若采用某种常规气体代替原型中的氩气,模型与原型间被决定性特征数的值会产生较大的差异。     

210t RH浸渍管内钢液流动机理的水模型实验研究

采用1∶4的比例建立水力学模型模拟210 t多功能RH浸渍管内钢液流动装置,对钢液流态进行分析,并考察吹氩量、浸渍管插入深度及吹氩孔个数对钢液流场和混匀时间的影响.结果表明:钢包内存在一主回流和大量小回流,并且来自下降管的下降液流和其周围液体形成了液--液两相流,这种流动状态对钢包内的混合及传质起着决定性的作用;本文得到的关于RH钢包内液体的这种流动状态,否定了RH过程的早期研究中关于下降管和上升管间存在"短流"现象的结论.吹氩量、浸渍管插入深度、上层和下层吹氩孔个数对钢液混匀时间的影响都非常明显,其中吹氩量及下层吹氩孔个数的变化对钢液混匀时间的影响趋势较为强烈.     

提高A333Gr.3低温用无缝钢管冲击韧性的研究

为了提高A333Gr.3低温用无缝钢管的冲击韧性,对三种低温用无缝钢管进行了化学成分、有害元素、气体含量、轧态力学性能、热处理后的金相组织和力学性能分析对比.碳含量对钢管低温冲击韧性有明显的影响,碳含量越低,冲击韧性越高.钢中磷含量可显著提高钢的脆性转变温度,应进一步降低钢中磷含量,同时控制钢管轧制温度,降低钢管终轧温度,提高钢管冷却速度,细化晶粒度,这些措施都有助于提高无缝钢管低温冲击韧性.     

S135钢在含CO2聚合物钻井液中腐蚀研究

利用高温高压反应釜研究油田常用的四种S135钢在含CO2聚合物钻井液中腐蚀行为。结果表明,平均腐蚀速率随温度或CO2分压增大而先增大然后降低;随流速增大而升高。S135钢在动态液相中的平均腐蚀速率远大于动态气相,无论在液相还是气相S135钢平均腐蚀严重情况依次为S135（A）＞S135（B）＞S135（C）＞S135（D）。该实验条件下（温度为100℃,CO2分压为3MPa,流速为2m/s,腐蚀时间为96h）,S135钢气相局部腐蚀比较轻微,其点蚀系数介于1.12~1.49,液相局部腐蚀比较严重,其点蚀系数介于1.40~5.22。用聚合物钻井液钻遇高含CO2气层时,建议采用S135（D）钻杆,最好不用S135（A）或S135（B）钻杆。     

多孔介质内气/液燃料过滤燃烧的试验

摘要： 研究了小球自由堆积型多孔介质内丙烷/空气混合气的低速过滤燃烧过程,分析了燃烧室内温度、燃烧波传播速度和排放特性,以及当量比、入口气体速度等参数对过滤燃烧与排放特性的影响;实现了常压下柴油在多孔介质内的预蒸发自维持过滤燃烧,并研究了液体燃料过滤燃烧的温度特性.结果表明：在燃烧的不同阶段,预混合气燃烧波的传播速度与燃烧室内高温区域的范围差别较大;随着当量比增加,燃烧波的平均传播速度降低,燃烧温度升高,排放量增加;随着入口气体速度增大,燃烧波的传播速度增大,排放量降低;液体燃料过滤燃烧的最高温度低于气体燃料的最高温度,且燃烧器的中心温度与壁面温度差异较大.     

广义Maxwell速度滑移边界模型

针对存在挤压速度情形的近连续滑移流区微轴承内气体流动,基于气固界面Knudsen层内动量和能量通量的守恒,利用Grad13矩近似的速度分布函数,详细推导广义Maxwell速度滑移边界模型,给出了其与典型Maxwell速度滑移边界的差别.研究表明在不考虑壁面温度梯度和挤压速度影响时,所得到的广义Maxwell速度滑移边界模型与典型Maxwell速度滑移模型是一致的;通过在微尺度气体轴承流动控制方程应用,获得一套适于气体轴承内流动气固表面速度滑移边界数学模型.     

建筑物通道-单室内火灾烟气运动的数值模拟

对有自然通风的建筑物通道一单室内的火灾烟气运动进行了数值模拟,给出了烟气温度、速度和组分质量分数的分布。模拟得到的烟气温度场和速度场在火源区及火源以外的其它区域均与实验数据相符合,预报出了二氧化碳与氧气浓度的分层分布。在所研究的释热率条件下,通道一单室内的火灾处于燃料控制状态。     

送粉气流对冷喷涂流场及粒子速度影响的数值模拟

通过建立二维数值模型,利用计算流体力学软件进行数值模拟,研究了送粉气流压力和温度对冷喷涂过程中流场及粒子速度的影响.结果表明:喷涂中不可忽略送粉气流对流场及粒子速度的影响;为将粉末注入喷管,送粉气流的出口压力不能小于出口处的主气流压力,但增大送粉气流压力会使得进入喷管渐缩段的送粉冷气体流量增大,从而排挤高温主气流,同时也降低喷管气体流动的滞止焓,导致喷管喉部声速减小,不利于粒子加速;增加主气流温度对粒子加速效果不明显,而增加送粉气流温度可有效提高粒子撞击基板的速度,进而提高粉末粒子的沉积效率.     

食品二氧化碳中硫化氢脱除研究

采用KT310型常温氧化锌脱硫剂,通过微型反应器考察其对食品二氧化碳中硫化氢脱除效果。研究了反应温度、空速、原料气H2S浓度以及操作压力对脱硫剂穿透硫容的影响。适宜的操作条件为：反应温度20℃,空速不大于3000-1,操作压力0.3MPa,以H2S浓度为4000mg/m3的原料气评价脱硫剂,穿透硫容大于10%。     

焊后热处理对管线钢粗晶区韧性的影响

利用焊接热模拟技术,获取粗晶区组织,经过不同的热处理工艺,测定其冲击韧性和硬度,进行了显微组织分析,探讨了焊后热处理对 X52管线钢粗晶区韧性的影响.试验结果表明,X52管线钢粗晶区的韧性随焊后热处理温度的升高呈上升趋势,但低于母材,其硬度随焊后热处理温度的升高略呈下降趋势,但均高于母材.     

相似原理在冷态模拟粒化钢渣中的应用

在实验室用石蜡冷态模拟液态钢渣进行气淬粒化试验,讨论了气体压强、气流速度、气体流量及液态钢渣渣流落下距离对粒化效果的影响.结果表明,粒化后石蜡的粒度分布与气体的压强、流量和气流速度成反比.应用相似原理和量纲分析得到相应的准数,通过气淬石蜡的结果和计算得出,当气体的压强p=0.56MPa,气流速度v=93.33 m/s,液态钢渣流的落下距离l=18.7 cm,气体的流量Q=338 m3/h时被粒化的液态钢渣的粒度比较均匀,且都在3 mm以下.以上参数能够对现场粒化液态钢渣起到实际的指导作用.     

NOx在陶瓷窑炉内生成的数值模拟

借助计算流体力学(CFD)Fluent软件研究陶瓷烧成过程中NOx的生成机理,以探讨陶瓷烧成中影响NOx生成的主要因素.研究结果表明,陶瓷烧成过程中NOx的生成主要受到升温速度、烧成温度和烟气流速的影响.因而,在工艺条件及产量允许的情况下,应该适当降低陶瓷烧成的升温速度或是通过改善窑体结构、增大窑内烟气流速、提高烟气均匀性、减少烟气在高温区的停留时间来减少NOx的生成.