中间包微气泡冶金技术发展

中间包中生成微小气泡可显著促进夹杂物上浮去除。对中间包微气泡精炼技术进行了分析总结,并针对研究较为深入的长水口吹氩技术相关文献进行了详细分析。结果表明,利用中间包中钢液湍动能破碎气泡可形成高效去除夹杂物技术,一些新技术正在研发过程中,长水口吹氩技术具有良好前景;“冷钢片沾钢”工业试验表明,中间包长水口吹氩可在中间包钢液中生成弥散细小氩气泡,生成的绝大部分氩气泡尺寸小于2 mm;长水口吹氩生成微小气泡的过程可分为气泡在长水口壁孔脱附和脱附气泡在湍急钢流中被剪碎成微小气泡两个阶段,其中钢液湍动能对氩气泡的剪切破碎作用十分明显;长水口吹氩技术水模型研究较多,数值模拟研究相对较少,工业试验研究才刚刚开始,有待更进一步的深入研究。     

立式离心铸造液态金属中气泡的长大规律

对立式离心力场下液态金属中的气泡长大过程进行了理论研究,推导出了气体原子向气泡中运动时的传质速度和扩散通量表达式.结果表明,气体原子向气泡中运动分为3个阶段,第一阶段气体原子从液态金属内部析出并向气泡表面迁移;第二阶段气体原子从溶解状态转变为吸附状态,并在吸附层中发生反应生成气体分子;第三阶段气体分子扩散进入气泡内.气体原子向气泡中运动时的传质速度和扩散通量均随着旋转角速度和离心半径的增加而减小.同时给出了当气泡内外压力相等时,气泡半径与旋转角速度和离心半径的定量关系式.     

富氧底吹熔炼炉内气液两相流动的数值模拟

以某公司的富氧底吹熔池熔炼炉为原型,运用数值模拟的方法对炉内氧气铜锍两相流动进行三维瞬态模拟,研究炉内气泡主要参数、气含率分布规律、氧枪出口附近压力变化以及液面波动情况。并借助于高速摄像仪设备,对水模型实验中气泡形成、合并、变形及破碎过程进行研究,所得结果与模拟结果进行比较。结果表明:所建立的数学模型是合理的。氧气铜锍两相流动模拟结果表明,炉内气泡形成时间为0.12~0.25 s,生成频率为4~5 Hz,其短轴大小集中在3.5d~6.5d(d为氧枪直径尺寸);气泡停留时间为0.2~0.4 s,其在熔池内的平均上浮速度约为4 m/s;7°和22°氧枪出口气泡后座现象出现的平均频率分别为5 Hz和7 Hz,作用时间为0.06 s;高效反应区存在于熔池上部区域;气相搅动液相所形成的表面重力波在沉淀区传播的过程中,波幅衰减很快,当波传播到出渣口附近时,液面趋于静止。     

旋转喷头法铝液除气净化技术

有利于改善气泡浮游法除气条件的旋转喷头法铝液除气净化技术已日益成为主要的铝液净化方式;结合水模拟试验论述了它的优点,并分析了旋转喷头法除气时的气泡破碎机制。     

闭孔泡沫铝材料制备过程中气泡的形成与演化

以熔体直接发泡法制备闭孔泡沫铝材实验为基础,通过获得不同实验阶段的泡沫铝样品,以及对实验样品切面或断面进行观察和分析,描述了在熔体发泡法制造泡沫铝过程中TiH2加入熔体后的分解过程,原始气泡的形成方式以及产生的气泡和未分解TiH2的存在状态;解释了气泡进一步长大的原因和未分解的TiH2如何释放气体;表述了气泡的合并和无泡层的形成.结果表明:未分解的TiH2颗粒粘附在熔体内形成的较小气泡表面,即气/液相界面上;在恒温发泡过程中气泡壁上吸附的尚未分解的TiH2颗粒进一步分解并向气泡内释放气体,使气泡长大;相邻气泡壁上的TiH2局部浓度较高并集中释放气体,导致气泡壁破裂及气泡间的合并.     

铝钙合金熔化和凝固过程中的气泡演变

利用上海光源(BL13W1线站)的同步辐射成像技术,观察到Al-Ca合金小球在熔化与凝固过程中气泡与气孔之间的演变过程。结果表明,在加热熔化过程中,不规则气孔随着周围枝晶网络强度的降低而逐渐球化,而冷却凝固过程中,情况正好相反,除了个别气泡保持球形外,大多数气泡被枝晶网络压挤受限成不规则形状。气泡群的初始直径呈现高斯分布的特征,它是由气泡的异质形核特性所决定的。随着气泡运动、碰撞、合并等过程的进行,气泡直径就不再维持随机分布形式。     

水下湿法药芯焊丝焊接气泡动态演变与其声脉冲分析

水下湿法药芯焊丝焊接(FCAW)以操作适用性好等优点在海洋设施维修中占有重要地位,焊接区域周围动态变化的气泡生长会影响焊接电弧的稳定性. 文中通过搭建水下湿法焊接试验平台,进行了湿法药芯焊丝焊接试验,利用传感器对焊接过程中的电弧电流电压信号,气泡声信号以及气泡高速图像进行了同步采集;研究了气泡声信号与气泡高速图像的对照关系,并对气泡声信号与电弧电流电压信号进行同步分析,获得了不同电弧燃烧状态下的气泡演变行为,以气泡声信号的变化来反映气泡演变对水下湿法焊接电弧燃烧的稳定状态的影响. 结果表明,气泡声信号可以清晰地反映焊接电弧燃烧的各种状态,能对不同气泡演变模式进行分类,并可从中分析其与电弧燃烧特性的对应关系.     

水深环境下湿法焊接声压替代图像信号可行性分析

水深环境下水下湿法药芯焊丝焊接(FCAW)受周围电弧气泡生长的影响,其状态需要通过信号采集. 文中首先搭建水下湿法焊接试验平台,进行湿法药芯焊丝焊接试验,对焊接过程中的气泡声压信号、高速摄像信号、电弧电流电压信号,进行同步采集;然后对比了引弧阶段下浅水和20 m水深的气泡动态演变图像及其声压信号,结合20 m水深稳弧阶段信号,发现气泡脉冲声信号与气泡图像在气泡大小、爆破周期等演变细节上有着很好的对应关系,但随着水深增加,烟尘导致图像信号更加模糊. 最后对水下20,40 m的环境中获取到的电弧从引弧到稳弧阶段的声电信号,进行对照分析. 结果表明,气泡声压信号可以清晰地反映出气泡的变化状态,深水下声压信号替代高速摄像具有可行性.     

泡沫铝气泡长大动力学

利用海岛模型导出金属流体中气泡长大的连续性方程、运动方程和扩散质量守恒方程,与气泡表面的质量守恒、西华特定律和理想气体状态方程构成气泡长大动力学方程组,在确定粘度、扩散系数和表面张力以及忽略部分惯性力的基础上,对动力学方程组进行了求解,得到金属流体中气泡长大动力学方程,可用于描述泡沫铝气泡长大过程中时间、温度、第二相质量分数及压强各参数对气泡半径变化的影响,是金属流体中气泡演变过程动力学的首次理论描述。     

气泡在铝熔体中运动特性的数值模拟研究

利用Fluent数值模拟软件,采用VOF技术进行气体与液体之间的界面追踪,通过引入源项处理泡沫铝发泡过程中发泡剂的分解,对液态铝熔体中单气泡、双气泡及气泡群的运动特性进行模拟计算,得到表面张力及熔体粘度对气泡运动特性的影响。结果表明,上、下分布的气泡升浮过程中容易合并成单个气泡,且气泡合并引起的剧烈扰动加剧了气泡的变形和破碎;水平并列的双气泡升浮过程中,形成的一对乃至两对流体漩涡会推离两个气泡,中心距越来越远。熔体粘度增大,气泡群逸出速度减慢,但同时气泡有充足的时间合并长大。表面张力增大,气泡不易变形,制备的泡沫铝气泡更为圆整。