结晶器旋转对电渣重熔钢锭中元素分布的影响

采用自行设计的结晶器可旋转电渣炉,研究了旋转速率对电渣重熔钢锭中元素偏析度的影响. 结果表明,当结晶器旋转速率为0~28 r/min时,随其增加,元素的分布更均匀,C偏析度从0.26降至0.0545, Si偏析度从0.26降至0.06, Mn偏析度从0.17降至0.03, Cr偏析度从0.275降至0.066,原因是结晶器运动带动渣池运动,使渣池温度趋于均匀化,同时渣池运动也带动金属液滴在渣池中运动,使小液滴随机滴落于金属熔池中,而不是集中于金属熔池中心部位,因而促进熔池温度均匀分布,有利于形成浅平状熔池;但旋转速率过高对电渣重熔钢锭的凝固质量有害,当旋转速率从28 r/min增至35 r/min时,C偏析度从0.0545增至0.097, Si偏析度从0.06增至0.08, Mn偏析度从0.03增至0.076, Cr偏析度从0.066增至0.16,原因是渣池剧烈运动带动金属熔池运动,流动的液态金属冲洗两相区,将其中树枝晶周围的浓化溶质带走,使该区域溶质含量降低,导致元素偏析.     

电渣重熔过程结晶器旋转对钢中夹杂物的影响

基于自行设计的双极串联结晶器旋转电渣重熔炉,采用ASPEX全自动夹杂物分析仪研究了结晶器转速对M2电渣锭洁净度的影响。结果表明,不论结晶器是否旋转,电渣锭中的夹杂物组成基本不变,主要由Al2O3, Al2O3–MnS, Al2O3–SiO2–CaO–MnS, MgO–Al2O3–SiO2–CaO–MnO, MgO–Al2O3–SiO2–CaO–TiO2–MnS, Al2O3–SiO2–CaO–MnO–TiO2组成,其中以Al2O3, Al2O3–SiO2–CaO–MnO–TiO2和Al2O3–MnS数量最多。结晶器静止电渣重熔时,钢中的夹杂物数量较多,且存在50 ?m以上的大颗粒夹杂物,而结晶器转速为6和13 r/min时,夹杂物数量减少,大颗粒夹杂含量大大降低;转速增至19 r/min时,夹杂物数量及尺寸又进一步增加,同时钢中全氧含量、氮含量明显增加。电渣锭中大颗粒夹杂物得以去除的主要原因是结晶器旋转导致金属自耗电极末端的熔融层变薄、熔滴尺寸变小,渣–金接触面积增大,促进了夹杂物被熔渣去除;过快的转速会增加自耗电极氧化、减少渣–金接触时间,从而降低电渣重熔过程的精炼能力。     

铸造A1—C_u合金凝固参数与枝晶间距的关系

本文介绍了用自行设计的铝合金凝固参数测试装置,研究了铸造铝铜合金凝固参数和铸件的宏观晶粒组织、枝晶结构、化学成分不均匀性的关系。根据实验结果,建立了一次枝晶间距和二次枝晶间距和冷却速度的数学表达式:d_1=135.8V~(-0.59),d_2=169.5V~(-0379)。     

加晶体间歇结晶器中二次成核对粒度分布的影响

A Chianese 等报道了悬浮 K_2SO_4晶体间歇结晶及其破碎过程的实验研究结果,同时,提出了一个包含晶体破碎的模型,用以预测加晶种间歇冷却结晶器的行为,而且就破碎对细晶粒度分布的影响效应进行了详细的考察。研究表明:K_2SO_4晶体碎片,在整个粒度直至晶种尺度范围内,均可应破碎作用而形成,二次成核生成速率主要依赖产品浆密度及过饱和度。这样,加晶种间歇结晶过程中产物粒度分布较宽,在中等冷却速率条件下,这一特性能用晶     

凝固模型在高碳钢方坯连铸中的应用

依据湘钢现场条件,建立了连铸方坯凝固传热数学模型,分析了过热度、拉坯速度、二冷水量对高碳钢方坯凝固过程的影响,确立了二次冷却与高碳钢二次枝晶间距的关系式,提出了改善高碳钢方坯连铸中心缩孔的途径．     

保护渣碱度对渣膜传热的影响

针对由CaO-SiO2-CaF2-Na2O组成的四元渣系,采用模拟铜结晶器实验装置制取固态渣膜,实现结晶器保护渣渣膜水平传热的定量化研究.并通过矿相观察、X射线衍射和扫描电镜背散射成像实验从微观结构分析影响热流密度的因素.结果表明,保护渣化学成分和渣膜的冷却制度对渣膜热流密度及晶体的形成有重要影响;热流密度随碱度的增大先增大后减小,但在R=1.4时出现了较大值,原因是结晶初始阶段主要受渣膜厚度的影响,热流密度增大,而在R=1.4时析出了导热系数较大的硅灰石(CaSiO3)晶体,表现为热流密度值较大:析出的晶粒越大,界面热阻越大,越有利于对传热的控制.这说明影响保护渣渣膜热流密度的主要因素除了渣膜厚度和结晶率外,析出的晶体种类和晶粒大小有直接影响.     

VOD精炼渣对Al2O3的溶解

通过测定旋转的Al2O3棒在CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2五元VOD精炼渣中的溶解速率模拟研究精炼渣吸收Al2O3夹杂物的速率,考察了各因素对其溶解速率的影响.结果表明,该溶解过程的限制性环节为Al2O3向精炼渣基体的传质,Al2O3溶解速率随着旋转角速度的提高而增大,1600℃下,精炼渣碱度为4,Al2O3含量25%时,随着Al2O3棒的旋转角速度由100r/min增大到200r/min,其溶解速率由19.2×10-3g/(cm2.min)增大到29.2×10-3g/(cm2.min).1600℃时,当精炼渣碱度由3增加到5,Al2O3溶解速率由30.7×10-3g/(cm2.min)下降到9.4×10-3g/(cm2.min).升高温度、降低精炼渣碱度,有利于提高精炼渣吸收Al2O3的能力.1600℃下精炼渣碱度为4时,Al2O3含量从15%增加到35%,Al2O3溶解速率从36×10-3g/(cm2.min)下降到25.8×10-3g/(cm2.min).实验得出Al2O3溶解过程的表观活化能,精炼渣中Al2O3含量越高,Al2O3溶解过程的表观活化能越大.     

氧化钛对含钛不锈钢连铸保护渣性能的影响

针对含钛不锈钢连铸过程结晶器液渣层中TiO2含量明显增加的问题,以配制的含钛保护渣研究了TiO2对不同碱度保护渣的结晶温度、熔化温度、粘度和凝固温度的影响. 结果表明,碱度为0.85时,4.5%的TiO2使渣的结晶温度降低,继续增加TiO2含量,结晶温度不再变化;碱度为1时,随TiO2含量增加,结晶温度先降低后升高,TiO2含量12%时,结晶温度显著升高主要是钙钛矿高温析出造成的. TiO2在0~12%范围增加时,提高了保护渣的熔化温度,降低了保护渣的粘度和凝固温度.     

芳烃渣干燥过程的实验研究

针对芳烃渣干燥的特点选择干燥设备，再应用二次通用旋转组合设计，建立了试验因素为导热油入口温度Z2(℃)、干燥机主轴转速Z3(kg/h)、芳烃渣进料量Z3(kg/h)、干燥速率y(kg／h)和芳烃渣最终湿含量y2(％)的数学模型，并根据此模型得到了最优的生产工艺参数。     

MgO对高铝钢非反应性保护渣理化性质的影响

通过钢-渣界面反应实验设计了非反应性保护渣,并采用渣柱变形法、旋转粘度计、热丝法和渣膜热流模拟仪分别研究了MgO含量对其熔融特性、粘度特性、结晶特性及渣膜传热特性的影响.结果表明,实验渣系半球点温度在1060～1180℃内,且在2%～8%内平均每增加1%的MgO半球点温度升高约20℃.当MgO含量从2%增加到8%时,保护渣的粘度及粘流活化能均先下降而后陡然增大,转折点对应MgO含量为6%.增加MgO含量,非反应性保护渣晶体析出的孕育时间延长,有利于减弱高铝钢浇铸过程中渣圈的发展.随着MgO含量的增加,非反应性保护渣渣膜厚度减小、结晶率降低,渣膜传热特征时间、最大热流密度及平均热流密度均增大.     

环形狭缝式透气砖的研制与应用

以板状刚玉为主要原料,纯铝酸钙水泥为结合剂,研究了尖晶石细粉、活性Al2O3微粉、Cr2O3微粉对透气砖性能的影响,并研究了不同材质,狭缝形式、狭缝长度和狭缝厚度对钢水渗入狭缝的影响。结果表明:适量的活性Al2O3微粉可提高透气砖浇注料的流动性和体积密度;尖晶石可显著改善试样的抗热震性能,但加入量过大会影响材料的高温体积稳定性,并恶化抗渣性能;Cr2O3微粉对材料的流动性和抗热震性能影响不显著,但可提高其抗渣性能。透气砖材质、狭缝形式和狭缝长度对狭缝渗钢的影响不明显,但狭缝厚度会显著影响钢水在狭缝中的渗透行为。与条形缝相比,环形缝可改善透气砖的透气性能,提高透气砖的使用寿命,吹通率达到了100%。     

250 t钢包底吹氩卷渣和钢液裸露的模拟

针对某钢厂250 t钢包底吹氩气过程进行水模型实验和数值模拟,考察了吹气量和渣层厚度对卷渣行为和吹气量、渣层厚度及透气砖透气性能对钢液裸露面的影响,分析了卷渣形成机理. 结果表明,吹气量对卷渣形成具有决定性作用,吹气量控制在0.96 m3/h(对应实际流量69 m3/h)以下可避免卷渣;随着吹气量的增加,钢液裸露面积逐渐增大,当吹气量达到0.70 m3/h时,钢液裸露面积百分比约达14%,继续增大吹气量,其增加幅度变缓;随着渣层厚度的增加,临界卷渣吹气量和钢液裸露面积逐渐减小,以37 mm(对应实际渣厚150 mm)厚渣层覆盖,可有效防止钢液二次氧化;透气砖堵塞对钢液裸露面积影响较大,顶部钢液形成两不同大小的裸露亮圈,并加重对包壁耐材的冲刷与侵蚀,降低钢的洁净度. 工艺优化后,钢包水口结瘤率降低至0.1%以下,且可降低生产成本.     

薄板坯连铸结晶器内钢液流动与传热及凝固耦合的数值模拟

针对断面为135 mm×1200 mm的薄板坯连铸结晶器,建立了4孔浸入式水口下薄板坯连铸结晶器内钢液流动、传热和凝固耦合的三维数学模型,引入F数评价薄板坯连铸结晶器内液面波动情况,分析结晶器内钢液流动、温度分布及凝固坯壳厚度的变化情况. 结果表明,用F数评价薄板坯连铸结晶器内液面波动可行,拉速由1.44 m/min增加到1.80 m/min时,钢液液面波动的F数由1.05增加到2.55,凝固壳厚度(dshell)与凝固时间(t)满足关系式dshell=18.92t1/2?1.05,模拟结果与文献实验结果基本一致.     

钢渣微细粉对高强混凝土的改性研究

探讨以钢渣微细粉取代部分水泥的高强混凝土力学性能及抗渗透性能，并利用扫描电镜和压汞仪进行试验分析。研究表明：（1）在基准混凝土中掺10％的钢渣微细粉，能充分发挥其润滑、填充作用，明显提高混凝土的强度及抗渗透性能。（2）比表面积为453m^2/kg的矿物微细粉，可有效提高水化速度，从而对混凝土强度及坍落度有所贡献。（3）采用高效减水剂在提高混凝土抗压强度的同时，可有效改善混凝土的抗渗透性能。     

拉坯速度对结晶器内钢液流动和温度分布的影响

针对板坯连铸过程,建立了钢液流动、传热、凝固的三维耦合数值计算程序,计算分析了拉坯速度对结晶器内钢液的流动、凝固特征的影响.计算结果表明,拉坯速度对流动的影响主要表现在宏观速度的大小上,不会影响流动的形态.但对传热和凝固过程有重要影响,直接影响到凝固终点的位置.凝固终点的长度与拉坯速度成正比关系.     

熔渣颗粒空冷相变换热的三维数值模拟

利用VOF方法结合凝固和熔化模型对熔渣颗粒在空气流中的冷却相变过程进行了三维数值模拟,讨论了熔渣颗粒直径和空气速度对冷却凝固过程演变的影响。结果表明：空冷方法能够实现熔渣颗粒表面的快速凝固成型,但同时也造成了颗粒内部的非均匀凝固。熔渣直径越小,完全凝固时间越短;空气流速越大时, 其表面换热越强, 完全冷却时间越短。颗粒初温为1673.15 K、直径为0.5~2 mm,风速为1~5 m·s^-1条件下熔渣颗粒在2 s内释放出全部凝固热,后续空气最高温度能达到900 K以上。     

高温熔融高炉渣颗粒相变冷却特性分析

采用温度法模型对高温熔融高炉渣颗粒的相变冷却特性进行了分析,考虑颗粒固液相热导率随温度的变化及颗粒与环境的辐射换热,获得了高温熔渣颗粒内的温度分布以及相界面位置随时间的推移过程。讨论了变热导率、换热条件、颗粒尺寸,冷却流体速度和温度对相变冷却过程的影响,结果表明：热导率的变化使得颗粒冷却凝固时间延长,高温辐射换热极大加快了冷却速率;颗粒直径增加,相界面移动速度降低,凝固时间增加;冷却流体速度增加,温度降低,相界面移动速度增加,凝固时间缩短。