石墨/Ni+Ti体系润湿性研究

陶瓷/金属润湿性研究对于陶瓷-金属连接以及金属陶瓷复合材料的制取有重要意义。采用座滴法研究了石墨/Ni+Ti体系的润湿性。测定了不同成分的焊料与石墨基体的接触角,并研究了界面结构和成分。1340℃时,在真空中石墨/Ni平衡接触角为78°,保温时间对接触角没有显著影响。添加剂Ti的质量分数达到40%后,能显著改善润湿性,在这种情况下,接触角随保温时间延长而减小。润湿界面存在明显的元素互扩散现象。     

板带钢乳化液对金属表面润湿性的研究

利用正交试验设计分析了乳化剂质量分数、油性剂种类和乳化液体积分数对板带钢乳化液润湿性的影响,研究了不同阴离子和非离子乳化剂的复合比例对乳化液动态接触角的影响机理.结果表明:影响乳化液在普碳钢Q235表面接触角和铺展系数的因素的大小顺序为乳化液体积分数>乳化剂质量分数>油性剂种类;阴离子和非离子组成的复合乳化剂改善乳化液润湿性的效果优于单一非离子或阴离子乳化剂.最后,运用Y-G-G经验方程计算普碳钢Q235基板的表面张力和乳化液与基板的界面张力.计算结果表明:普碳钢Q235基板的表面张力约为43 mN·m-1,当阴离子乳化剂的质量分数为50%时,复合乳化液与基板的界面张力最小,较单独添加阴离子乳化剂时的界面张力降低了10.78%.      

钢铁冶金过程中的界面现象

从界面润湿性的角度,对一些冶炼过程中的常见界面现象进行了详细分析.对于渣的泡沫化过程,主要分析了润湿性对渣的泡沫化指数的影响;对于铁水和钢液脱硫过程,主要分析了对脱硫速率和脱硫剂的利用率以及穿透钢液速率的影响;对于钢液与熔渣对耐火材料的侵蚀过程,主要分析了对耐火材料在熔渣中的饱和溶解度、熔渣在耐火材料中的侵蚀深度以及耐火材料的侵蚀速率的影响;对于钢中夹杂物的运动过程,主要分析了对钢中夹杂物的形核、聚集、去除、空间分布等影响.同时,本文总结得出了对于这些实际冶炼过程有利的界面润湿性.      

界面活性元素对低碳钢连铸过程水口结瘤的影响

水口结瘤问题是低碳钢、超低碳钢连铸过程中亟需解决的关键问题之一,其直接影响铸坯质量及生产过程顺行.从水口结瘤机理的角度出发,介绍了界面活性元素的基本含义及当前的研究方向,总结了常见的界面活性元素,并比较了连铸中界面活性元素对两相间润湿性及夹杂物形态、尺寸、分布的影响,分析了界面活性元素对水口结瘤的影响机制,对预测实际生...     

高炉富氢冶炼时渣-焦界面的润湿行为

高炉富氢冶炼后焦炭的气化反应行为发生了较大变化,改变了渣-焦界面润湿性,这对高炉的透气、透液性有着重要影响。利用渣-焦界面接触角测定试验研究了不同条件对渣-焦界面润湿性的影响规律,利用激光共聚焦显微镜对焦炭表面的三维形貌进行表征并分析了渣-焦界面作用机理。结果表明,随着焦炭与H₂O反应时间的增加,焦炭表面孔隙率逐渐增大,熔渣在焦炭表面的润湿驱动力增强,使熔渣与焦炭表面的接触角、界面张力和界面反应速率均随之降低,界面黏附功增大,熔渣在焦炭表面的润湿性改善。随着熔渣碱度的降低以及w(FeO)的增大,熔渣与焦炭表面的接触角和界面张力降低,界面反应速率和界面黏附功增加,熔渣在焦炭表面的润湿性改善;碱度在1.1～1.3变化时渣-焦界面润湿性变化幅度相对较小,w(FeO)由5%增加至10%时润湿性改善最明显;熔渣碱度降低以及w(FeO)增大均使熔渣对焦炭表面的溶蚀作用增加,使焦炭表面孔隙率和孔隙深度均明显增大,大气孔增多,熔渣对焦炭的黏附作用增强,不利于高炉生产。     

反应烧结SiC/Co-Si体系的润湿性及界面反应

采用座滴法研究反应烧结(Reaction bonded)SiC/Co-Si体系在真空中的润湿性及界面反应,并研究Si含量和实验温度对润湿角的影响。结果表明,元素Si对反应烧结(RB)SiC/Co-Si体系的润湿性有显著影响,当Co-Si钎料粉体中Si含量(质量分数)为6.7%和60%时,体系的最终润湿角都低于SiC/纯Co体系。SiC/Co-Si体系的润湿过程属于反应性润湿,随着温度升高,润湿角明显减小。微观结构研究和XRD相分析表明,对于SiC/Co-3Si体系(Co-3Si钎料中Si的质量分数为3%),界面区域发生了化学反应,反应产物为CoSi和碳,同时发生元素的互扩散,形成反应中间层;对于SiC/Co-60Si体系,界面反应产物只有CoSi2,界面区域没有存留碳。界面反应改变体系的界面结构,从而改善体系的润湿性。     

纯铁、铝镇静钢和钛镇静钢的界面特性机理

为了解铝和钛的氧化物在钢中的行为及其夹杂物的去除方法,采用静滴法在1873K及不同氧分压条件下,测定了纯铁、铝镇静钢和钛镇静钢在Al2O3和MgO垫片上的接触角,确认了液滴尺寸与接触角的关系及影响界面张力的因素,并提出了界面行为中线能量的重要性。     

Cu-Ti合金中Ti含量对C/C复合材料润湿性能的影响

利用超高温接触角测量仪、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪研究Ti含量对Cu-Ti合金与C/C复合材料润湿性的影响。结果表明,随Ti含量增加,Cu-Ti合金对C/C的接触角逐渐降低。当Ti的质量分数为4.8%时,接触角降低到90°以下,Cu-Ti合金与C/C复合材料部分润湿;当Ti的质量分数为8%时接触角降为0°,Cu-Ti合金与C/C复合材料完全润湿。润湿界面形貌与Ti含量相关,当Ti含量为8%时,界面出现宽大的层状剪切裂纹;当Ti含量为12%时,界面致密无裂纹,Cu-Ti合金能较好地渗入C/C复合材料中的孔隙;当Ti含量为16%时,界面出现数量较多的细小裂纹,Cu-Ti合金熔体中的钛元素向界面扩散形成富钛层,并与C/C复合材料中的碳元素反应生成厚度为3~5μm的连续TiC层,该TiC层可改善合金对C/C复合材料的润湿性能。     

Co-Ti/SiC、Co-Ti/石墨体系的润湿性研究

设计了Co-73.3Ti（质量分数）高温钎料，并采用座滴法研究了Co-73．3Ti／SiC、Co-73．3Ti／石墨体系的润湿性以及保温时间对接触角的影响。结果表明，Co-73．3Ti／SiC体系中由于活性元素Ti的加入增加了Si和C在钎料中的溶解度，体系润湿性随保温时间的延长逐渐改善，直至钎料在SiC表面完全铺展。而由于石墨结构中存在于固液界面的外缘线前的孔洞阻止了钎料铺展，保温时间对Co-73．3Ti／石墨体系的接触角影响较小。微观形貌分析表明，Co-73．3Ti钎料与SiC和石墨的界面处都发生了元素的互扩散。     

铜溶剂萃取过程界面乳化的原因分析

为查清紫金山铜矿溶剂萃取铜过程界面乳化的原因，采用X射线衍射和界面张力等现代分析检测手段，考察了铜溶剂萃取过程中固体微粒的组成和来源以及不同pH值条件下不同种类的固体微粒对有机相，水相间界面张力的影响。研究表明，固体微粒是界面乳化的主要诱因，由于固体微粒对有机溶剂具有吸附作用，从而使界面张力降低，导致乳化液的形成和稳定。     

Wettability of Molten Steel／Na2O-Li2O-SiO2-B2O3 Slag System

Thewettability phenomenonbetweenmoltensteelandmetallurgicalslagisoneofthemostimpor tantsubjectsinsteelmakingprocess.Theformationofsteel slagemulsions ,andtheformationandelimina tionofnon metallicinclusionsinsteelaretypicalex amples.Theinterfacialtensionan…     

Slag–graphite wettability and reaction kinetics Part 2 Wettability influenced by reduction kinetics

Abstract

The present paper reports results of experimental investigations into the wettability of graphite by molten slag containing FeO. The wettability was determined by measurement of the graphite–slag contact angle. A higher initial FeO content in the slag phase and higher temperature lead to better wettability of graphite owing to the chemical reaction between the molten FeO in the slag and the graphite surface. The presence of FeO also reduces the surface tension of the slag. The free energy of reaction released per unit area ΔG _r has been estimated and correlated with the wettability parameters. The overall contribution of this factor to lowering the interfacial tension has also been examined.     

不同钛含量的钢与Al2O3和MgAl2O4界面润湿行为

高温下钢液中会生成大量的非金属夹杂物,对钢的浇铸工艺和钢产品性能产生不利影响。通过研究高钛钢与夹杂物的界面润湿行为,以期为高钛钢成分设计以及夹杂物的控制研究提供理论依据。以不同钛含量的钢样品以及Al₂O₃和MgAl₂O₄为研究对象,采用改进后的座滴法进行高温润湿试验得到表观接触角;通过电子探针对样品界面的微观形貌和元素进行表征,并结合热力学计算对钢与夹杂物的界面润湿行为进行解释。当钢中钛质量分数分别为0.01%、0.31%和0.68%时,Al₂O₃/钢润湿系统的表观接触角分别为96°、90°和112°,润湿后的样品界面均匀,无新反应相的存在和明显的元素富集。MgAl₂O₄/钢润湿系统的表观接触角分别为113°、106°和130°;低钛含量(w(Ti)=0.01%)时,界面无反应相生成,高钛含量时,界面存在不连续的反应层,为MgS、MgO、Ti₄S₂C₂     

Research Status of Numerical Simulation of Nonmetallic Inclusions Interfacial Removal

The removal of inclusions in liquid steel has always been the focus of research, and the removal of inclusions is mainly through the process of the inclusion through the slag–steel interface. The inclusion removal process can be subdivided into inclusions in molten steel grew up rise, in steel–slag interface through separation, adsorb dissolved in molten slag 3 steps. Based on the microscopic process of three steps, this article summarizes and discusses the mathematical model, fluid mechanics model, and experimental verification method of inclusion removal process, analyzes limiting and influencing factors of inclusion removal process, and comprehensively describes the numerical simulation research progress of inclusion removal process. With the development of numerical simulation techniques and experimental equipment, some progress has been made in the study of interfacial removal of inclusions. The inclusion interface removal behavior can be analyzed semiquantitatively based on dynamic force model. The computational fluid dynamics model has advantages in studying the phenomena of the inclusion interface, and the phase-field method is often used to simulate the removal process of the inclusion interface. The combination of water model and numerical simulation, high-temperature laser confocal method, and other methods is of great help to explore the interface behavior of inclusions.     

电渣重熔用含氟渣系界面性质的研究进展

钢的电渣重熔过程主要发生在电极熔化末端熔滴形成阶段,通过渣对钢中夹杂物吸附和溶解的渣洗作用达到提纯和净化钢液的目的,而渣-钢-夹杂物的界面张力密切影响这一过程。本文根据国内外关于电渣重熔过程常用含氟渣系界面性质的研究成果,分析了渣中CaF₂、CaO、Al₂O₃、MgO、Na₂O、SiO₂等组元及温度对熔渣表面张力的影响规律及内在机理,同时总结了渣-钢界面张力随渣、钢成分及熔体温度、熔渣碱度的变化规律。建立电渣重熔用含氟渣系界面性质参数的经验公式和计算模型是该领域的研究方向。     

Study of Interfacial Tension between Molten Steel and Na_2O-Li_2O-SiO_ 2-B_2O_3 Slag

Ｔｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｃａｓｅｓｗｈｅｒｅｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅ ｔｗｅｅｎｍｏｌｔｅｎｍｅｔａｌａｎｄｓｌａｇｐｌａｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ,ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ ,ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｓｉｚｅｏｆｎｏｎ ｍｅｔａｌｌｉｃｉｎ ｃｌｕｓｉｏｎｓｉｎｓｔｅｅｌ ,ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｌ ｉｎ ｓｌａｇｅｍｕｌｓｉｏｎｉｎｔｈｅＢＯＦｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｓｌａｇ ｍｅｔａｌｒｅａｃｔｉｏ…     

冶金熔渣对不锈钢中非金属夹杂物的影响

利用示踪试验,研究了在304不锈钢生产过程中,钢水接触的各种冶金熔渣对连铸坯中非金属夹杂物的影响。研究发现,AOD钢渣混出时进入钢水中的小渣滴是钢中非金属夹杂物的主要来源之一,而大包顶渣、中间包覆盖剂和结晶器保护渣不会对钢液造成明显污染。     

钢中液态夹杂物聚并行为的数学物理模拟

基于相似原理，采用水模拟钢液，用有机试剂模拟钢液中液态非金属夹杂物，同时采用数值仿真方法共同研究了夹杂物种类、两相间界面张力及黏度对于液滴聚并过程的影响规律.结果表明，夹杂物液滴间的聚合趋势与其自身的物理性质有紧密联系，其中液滴相与连续相之间的界面张力会促进其相互聚并，而液滴相的黏度则正相反，在液滴聚并过程中起抑制作用.因此，通过改变液态夹杂物与高温钢液之间的界面参数以及黏度参数，有望达到聚合或分散的控制目标，进而实现夹杂物尺寸的灵活控制.      

Agglomeration of Non-metallic Inclusions at the Steel/Ar Interface: Model Application

Inclusion agglomeration is an important element in several industrial problems during steelmaking, such as nozzle clogging. In parallel work by the authors, a revised Kralchevsky-Paunov model has been established and the performance of this model has been validated against the experimental data from in-situ observations using confocal laser scanning microscopy. In this work, the revised model has been applied to quantitatively evaluate the attractive capillary force for the agglomeration of various inclusions at the interface between Ar and liquid iron/steel. A parametric study of the effects on the capillary force of the inclusion density, contact angle between the inclusion and liquid steel, and the surface tension of the liquid metal are quantitatively investigated. The results show that inclusion density and contact angle have a more marked effect on the capillary force than surface tension of liquid metal. Moreover, the inclusion agglomeration behavior in the liquid iron/steel matrix is discussed. The coagulation coefficient of various inclusions is calculated. Both the calculation results of the attractive capillary force of inclusions at the interface between Ar and liquid iron/steel and coagulation coefficient of inclusions in the liquid iron/steel matrix can offer a close agreement; moreover, the order of magnitude of inclusion agglomeration tendency is suggested. By using the coagulation coefficient, the inclusion collision volume and collision rate are calculated and the effects of inclusion composition, size, and number density are investigated. The evaluation results show that the tendency for affecting inclusion collision is inclusion number density > inclusion size > inclusion composition.