铁基合金快淬装置用陶瓷喷嘴的研究

陶瓷喷嘴是制取非晶态金属薄带快淬装置的关键部件之一。铁基合金的快淬工艺要求陶瓷喷嘴在高温下具有化学稳定性、耐冲刷性、抗热震性,且易机械加工。根据喷嘴的材料与工艺的选择试验结果。选用了热压烧结氮化硼(BN)基陶瓷喷嘴。本文叙述了不同材料与工艺制备的喷嘴性能,及使用试验。结果表明,含有氧化物加入物的BN基热压烧结陶瓷喷嘴的各项性能指标,是符合使用要求的。     

气体射流冲击高温钢板的瞬态换热实验研究

采用实验的方法研究了单个圆形喷嘴冲击射流冷却高温钢板的瞬态传热特性.实验中喷嘴到被冲击表面距离H/D为4和8,射流Re数为在22 700到31 000的范围内.实验结果表明,提高气体流量可以有效提升圆形喷嘴的换热能力.射流冲击距离H/D和射流Re数对Nu数具有明显的影响.在对瞬态实验结果的分析表明,随着实验工件表面温度的降低,换热系数和Nu数逐步降低,说明被冲击表面温度对气体射流冲击换热系数和Nu数具有一定的影响.在气体射流冲击冷却过程中,被冷却物体表面温度对换热系数的影响不可忽略.     

连铸二冷区内混式气水雾化喷嘴的发展

高速连铸中二冷区冷却强度大,对传热均匀性要求更高,与内混式气水雾化喷嘴的高速液滴形成和迁移行为等密切相关。如能提高喷嘴的冷却均匀性和冷却强度,则可提升高速连铸的铸坯质量。基于前人研究,总结了雾化液滴与高温铸坯表面之间的传热机理以及内混式气水雾化喷嘴雾化效果的影响因素,并提出下一步的研究方向。     

连铸板坯二冷高温区传热均匀性研究与优化

在板坯连铸过程中,二冷区传热的均匀性对铸坯表面与内部质量均有重要的影响。首先对国内某钢厂二冷各区的喷嘴进行了喷淋性能测试,根据各冷却区喷嘴的布局及2 000 mm×250 mm断面包晶桥梁钢板坯连铸生产过程的各区水量分布,建立了铸坯三维凝固传热有限元计算模型,模拟分析了铸坯在二冷区内的动态凝固传热行为。在此基础上,优化调整了连铸二冷高温区的喷嘴布局。结果表明,某钢厂原二冷区喷嘴布局条件下,其高温区的铸坯表面温度沿其横向波动较大。典型生产工艺下,二冷4区出口处的铸坯宽面表面横向温差最大,即距角部313 mm处的宽面表面温度最高为1 073 ℃,而距角部873 mm处的宽面表面温度最低为996 ℃,温差达77 ℃。而当铸坯进入二冷弧形区时,铸坯表面的横向温度分布逐渐趋于均匀。将二冷2区的喷嘴安装高度由距铸坯表面170提升至200 mm、3区和4区的喷嘴安装高度由距铸坯表面200提升至240 mm,可使铸坯在高温区内的表面横向温差最大值降至30 ℃以下,大幅改善铸坯表面温度分布的均匀性。     

蒸汽蓄热器充热喷嘴型式探讨

根据蓄热器充热过程的原理、工况及喷嘴选型关系式，得出常见的中低压蒸汽蓄热器应用系统中，蓄热器的喷嘴出口最低压力低于或接近临界压力，蓄热器充热喷嘴应根据蓄热器充汽和放汽压力采用缩放喷嘴或渐缩喷嘴。采用缩放喷嘴时，喷嘴渐扩部分长度三的选择根据喷嘴出口直径及硕锥角φ进行选取，φ在10—12。之间取值效果最佳。同时以某钢厂转炉余热锅炉系统的蓄热器应用实例，计算了实际应用中，充热喷嘴应采取的型式及充热压力P1为3．3MPa和放热压力P4为1．4MPa时的蓄热器最低充汽压力下喷嘴的临界流速及出口流速。     

镀锌产品表面色差缺陷及改进

针对镀锌产品的表面色差缺陷,对镀锌生产线镀后保湿水洗系统喷梁、喷嘴、喷射角进行了改进,喷梁设计成可以整体转动,以便调节喷嘴的喷射方向;喷嘴设计为扇形雾化喷嘴;将1#喷梁喷嘴调整为逆向带钢运行方向,与带钢夹角40°～60°,水压设定为4bar;2#喷梁喷嘴调整为逆向带钢运行方向,与带钢夹角60°～80°,水压设定为4bar;增加了独立的供水系统。改进后,减少了镀液在带钢的残留时间,使残留镀液得到有效清除,镀锌产品表面色差缺陷得到控制,提高了产品等级,实现了低成本高品质品种钢生产。     

氩气雾化法制备高温合金粉末用陶瓷喷嘴的研究

陶瓷喷嘴是氩气雾化法制备高温合金粉末装置的关键部件之一。为改善喷嘴的性能和降低合金粉末中的非金属夹杂,对喷嘴的结构和选材进行了研究。根据喷嘴的使用条件,在Al_2O_3-ZrO_2-TiO_2系材料中进行了选材。本文对不同工艺制备的喷嘴性能和使用效果进行了对比试验。结果表明:①Al_2O_3-ZrO_2系中引入微量TiO_2(<1％wt),可促进材料的烧结。②Al_2O_3或Al_2O_3-TiO_2系中引入细分散的ZrO_2(<1μm),将由于ZrO_2的马氏体相变,使基体产生裂纹,从而改善韧性。③在Al_2O_3-ZrO_2-TiO_2:系或Al_2O_3-ZrO_2系中,ZrO_2含量为20％wt时,抗热震性能最佳。④Al_2O_3-ZrO_2-TiO_2系喷嘴的使用效果,超过国外引进的Al_2O_3基喷嘴。     

关于解决转炉除尘系统喷嘴堵塞情况的探讨

转炉在吹炼时产生大量含有C0和氧化铁类粉尘的高温烟气,为了防止污染,保护环境,分别设置一套洗涤塔+环缝装置全湿烟气净化系统。由于洗涤塔是一次除尘,使用的水量要均匀,喷嘴出水充分形成雾化,达到除尘效果,避免因沉淀物堵塞喷嘴,引起除尘不达标事件。     

连铸二冷系统喷嘴堵塞物来源分析和控制措施

连铸二冷喷嘴堵塞会造成冷却水分布不均匀,导致铸坯表面温差大,使铸坯产生裂纹缺陷,严重降低轧材的成材率。针对湘钢4号小方坯连铸机出现的喷嘴频繁堵塞问题,全面、系统分析了喷嘴堵塞物类型及其来源,并提出了相应控制措施。分析结果表明,喷嘴堵塞物主要分为4种类型,即边角突出的致密铁氧化物,球形铁氧化物,含P、Si、Ca的无定形氧化物和多孔疏松结构的铁氧化物,其来源于水站沉淀池和连铸反冲洗过滤器后的碳钢材质部件结垢物。当反冲洗过滤器后的碳钢材质部件更换为不锈钢材质后,喷嘴堵塞物中多孔疏松结构的铁氧化物消失,喷嘴堵塞现象明显改善,最大喷嘴堵塞数量由5~8个减少为0~2个。     

连铸二冷系统喷嘴堵塞物来源分析和控制措施

连铸二冷喷嘴堵塞会造成冷却水分布不均匀,导致铸坯表面温差大,使铸坯产生裂纹缺陷,严重降低轧材的成材率。针对湘钢4号小方坯连铸机出现的喷嘴频繁堵塞问题,全面、系统分析了喷嘴堵塞物类型及其来源,并提出了相应控制措施。分析结果表明,喷嘴堵塞物主要分为4种类型,即边角突出的致密铁氧化物,球形铁氧化物,含P、Si、Ca的无定形氧化物和多孔疏松结构的铁氧化物,其来源于水站沉淀池和连铸反冲洗过滤器后的碳钢材质部件结垢物。当反冲洗过滤器后的碳钢材质部件更换为不锈钢材质后,喷嘴堵塞物中多孔疏松结构的铁氧化物消失,喷嘴堵塞现象明显改善,最大喷嘴堵塞数量由5~8个减少为0~2个。     

换向方式对蓄热式加热炉内温度场和浓度场的影响

利用大型软件CFX4.4建立了高温蓄热式加热炉内的温度场和浓度场的数学模型.分析讨论了不同换向方式对蓄热式加热炉内温度场和浓度场的影响.     

高温蓄热式加热炉内温度场的数值模拟

利用大型软件CFX4.4,建立了高温蓄热式加热炉内温度场和浓度场等的数学模型.通过确定合理的烧嘴布置方式及烧嘴倾斜角度,确保了加热炉内高温空气燃烧的加热效果.     

蓄热式加热炉内高温低氧燃烧技术的研究

利用大型软件CFX4.4建立了高温蓄热式加热炉内温度场的数学模型。分析空气中氧气体积分数对蓄热式加热炉温度分布的影响,得出高温低氧空气燃烧加热效果更佳的结论。     

线圈结构对重载链轮感应加热过程的作用

 重载链轮是冶金工程领域基础传动件之一,对其进行表面强化处理是提高寿命的重要手段。对链轮采用仿轮廓外形的线圈进行电磁加热可获得近似的仿齿形加热层。但是在圆环效应和邻近效应的综合作用下,磁场强度的不均匀分布成为链轮温度不均匀的根本原因,控制磁力线在空间中的合理分布仍是获取高品质加热质量的关键因素。研究了重载链轮感应加热机制,建立了多坐标精准控制仿真模型,分析感应线圈结构参数对加热质量作用规律,发现调整线圈角度、齿根半径、齿顶距离可使齿廓最大温度差比完全仿形线圈最高下降1/3。     

加热炉新型热滑轨的温度场分析

孔洞式热滑轨是为消除钢坯在加热时产生的黑印而设计的一种新型滑轨，并在实际应用中取得了良好的效果。本文利用有限元软件ANSYS对孔洞式滑轨在炉内受热时的温度场分布进行了模拟计算，得出了孔洞大小和滑轨高度变化与改善加热效果的关系。     

H型钢炉内加热过程温度应力耦合数值模拟研究

采用有限元计算中的间接法,对H型钢在加热炉内的加热过程进行二维耦合求解分析,求解温度场时分别计算H型钢的对流及辐射热流,而后代入Ansys有限元软件进行求解,求解应力场时以温度场计算结果为初始条件。分别计算了不同热负荷下H型钢温度场及应力场的变化状况,得到了H型钢炉内加热过程温度场及应力场的变化规律,为H型钢的加热控制提供了理论依据。     

Experimental study of induction heating for steel plates

The temperature distribution of steel plates is affected by heating rates and heating curves in the process of induction heating.The magnetic flux density inside the induction furnace was measured,the distribution of magnetic flux density was analyzed and the uniform area of the induction heating temperature distribution was ascertained.The locations for measuring temperature were set and the temperature in different processes was measured.The influence of heating rates and heating curves on the temperature difference of steel plates was studied.The experimental results showed that the steel plates’ temperature difference increased with the increase of the heating rate.The temperature difference was obviously affected by different heating curves when the heating rate was the same.A suitable heating curve would be beneficial to reduction of steel plates’ temperature difference.     

加热炉炉温均匀性优化控制研究

以某钢厂台车式脉冲燃烧加热炉为研究对象,采用k-ε湍流双方程模型,对炉膛内温度场进行数值模拟和研究,得出了合理有效组织燃烧的烧嘴布置和偏移角度,为保证炉膛温度的均匀性、提高加热质量和优化炉型结构提供了参考依据.系统仿真和实际运行效果表明:炉膛内温度场的均匀性得到了很大提高,满足了钢坯高质量加热的需要.     

磁性磨粒热压烧结过程的温度场模拟

针对以Fe粉和Al2O3粉为原材料的两相复合磁性磨粒这一研究对象,建立了磁性磨粒热压烧结过程的传热模型,通过计算机模拟方法对模具温度场进行分析,从而优化热压工艺。模拟结果表明:炉体的升温速率对模具的温度场影响较大,同时磨粒在模具中的位置不同其温度场分布也不同。综合磨粒的制备效率和实验设备的要求,本实验条件下应采用在低温区为10～15℃/min、高温区为5～10℃/min的升温速率,并将磨粒置于模具中的z5区域,以降低热压成形过程中磨粒的轴向温差,改善磨粒的物理力学性能。     

降低板坯加热温度及其综合效果分析

针对攀钢热轧加热炉板坯加热温度高所造成的严重后果，结合实际情况，提出了降低加热温度的技术和管理措施，分析了已取得的综合效果，指出了进一步降低加热温度的条件和必要性。