CSP结晶器内钢液流动及凝固的数值模拟

应用数值模拟方法,建立CSP漏斗型结晶器内钢液流动及凝固传热耦合模型。针对结晶器内铸坯角部受到强冷的特点,对结晶器内热流密度采用修正方程进行计算,分析热流密度修正系数对铸坯凝固坯壳表面温度计算精度的影响。通过比较不同拉坯速率下结晶器内钢液凝固的特点,研究凝固坯壳对结晶器内钢液流动行为的影响。结果表明,采用热流密度修正系数后,铸坯凝固坯壳角部温度的计算值与实际情况更相符;提高拉坯速率可使铸坯凝固坯壳厚度减小;拉坯速率较大时凝固坯壳厚度随铸坯距弯月面距离的增大基本呈线性增长,拉坯速率为3m/min时,凝固坯壳在生长过程中厚度的增长有短暂的停滞现象;凝固坯壳对钢液流动的影响较大,主要是由钢液有效流动区域减少及两相区额外动量阻损造成的。     

Nature of large （Ti, Nb）（C, N） particles precipitated during the solidification of Ti, Nb HSLA steel

To investigate the microsegregation phenomena and complex （Ti, Nb）（C, N） precipitation behavior during continuous casting, a unidirectional solidification unit was employed to simulate the solidification process. The samples of Ti, Nb-addition steels after unidirectional solidification were examined using field emission scanning electron microscope （FE-SEM） and electron probe X-ray microanalyzer （EPMA）. In such specimens, dendrite structure and mushy zone can be detected along the solidification direction. It shows that the addition of titanium, niobium to high-strength low-alloyed （HSLA） steel results in undesirable （Ti, Nb）（C, N） precipitation because of microsegregation. The effect of cooling rate on （Ti, Nb）（C, N） precipitation was investigated. The composition of large precipitates was determined using FE-SEM with EDS. Large （Ti, Nb）（C, N） precipitates could be divided into three kinds according to the composition and morphology. With the cooling rate increasing, Ti-rich （Ti, Nb）（C, N） precipitates are transformed to Nb-rich （Ti, Nb）（C, N） precipitates.     

Study on the performance of TEG with heat transfer enhancement using graphene-water nanofluid for a TEG cooling system

Improvement of the heat transfer effect of cold side of a thermoelectric generator(TEG) is one of the approaches to enhance the performance of the TEG systems.As a new type of heat transfer media,nanofluids can enhance the heat transfer performance of working liquid significantly.In this study,the performance of a commercial TEG with graphene-water(GW) nanofluid as coolants in a minichannel heat exchanger is investigated experimentally at low temperatures.The results show that the output power of TEG increases with the flow rate under 950 mL/min.However,the fluid flow rate has no influence on the output power of TEG with higher flow rate(larger than 950 mL/min) when the heat transfer dynamic balance state of the system is reached.The optimal concentration and flow rate of nanofluid are 0.1 wt%and 950 mL/min,respectively.At the optimal conditions,the improved voltage,output power and conversion efficiency with GW nanofluid applied in the cooling system are increased by11.29%,21.55%and 3.5%in comparison with those with only water applied,respectively.     

Microsegregation and Rayleigh number variation during the solidification of superalloy Inconel 718

The microstructure and composition of the residual liquid at different temperatures were investigated by scanning electron microscopy （SEM） and energy dispersive X-ray spectrometer （EDX） associated with the Thermo-calc software calculation of the equilibrium phase diagrams of Inconel 718 and segregated liquid. The liquid density difference and Rayleigh number variation during solidification were estimated as well. It is found that the heavy segregation of Nb in liquid prompts the precipitation of δ and Laves phase directly from liquid and the resultant quenched liquid microstructure consists of pro-eutectic γ＋eutectic,or complete eutectic according to the content of Nb from low to high. The liquid density increases with decreasing temperature during the solidification of Inconel 718 and the liquid density difference is positive. The largest relative Rayleigh number occurs at 1320°C when the liquid fraction is about 40vol%.     

一种微合金化马氏体不锈钢的连续冷却转变研究

用膨胀法结合金相与硬度分析研究了一种新型水轮机叶片用V、N微合金化CrNiMo不锈钢的连续冷却转变行为,获得了该钢的连续冷却转变（CCT）曲线及不同冷却条件下的显微组织和硬度。结果表明,试验用钢的1、3、和温度分别为580℃、730℃、295℃和190℃,其贝氏体和铁素体分别在冷速小于0.5和0.2℃/s时出现,冷速在0.056~0.5℃/s之间时,硬度随着冷速的增大迅速增加,尔后随着冷速的增大,硬度缓慢升高。     

LF精炼工艺中钢包底吹氩过程数值模拟

精炼过程中进行钢包吹氩是一种去除钢中夹杂,提升其洁净度的重要手段。为快速且低成本地捕获最佳吹氩流量,通过流体分析软件FLUENT对钢包偏心底吹氩过程进行数值模拟。结果表明:在合适的吹气量下,气流会随着吹气时间的延长,在钢液中形成一个闭合的循环区域;吹气量从10 Nm3/h增大到30 Nm3/h,气流的平均动能和平均速度显著增大,死区比例则从21%下降到6%;当吹气量超过临界值30 Nm3/h时,进一步加大吹气量,死区比例趋于稳定,氩气利用率降低;吹气量为30 Nm3/h时达到最佳吹气量,此时钢液中的流体能够获得较大的平均湍动能和平均速度,且钢液中死区比例也达到最小,钢液获得较大的搅拌强度和搅拌区域。     

减压膜蒸馏过程与热泵耦合技术研究

采用压缩式热泵回收减压膜蒸馏(VMD)过程的相变热,用于加热减压膜蒸馏系统原料液,并研究VMD过程与热泵耦合技术,以获得二者耦合工作的最佳工艺条件.结果表明:在组件进膜温度为70℃、膜组件面积为0.1 m2、膜蒸馏系统的进料流量为2.0 L/min、原料液加热循环流量为2.3 L/min、蒸汽冷凝循环流量为1.6 L/min、真空度为0.09 MPa条件下,热泵COP为3.08,膜通量为17.8 kg/(m2.h),产水电导率小于10μS/cm.这说明热泵较好地回收减压膜蒸馏过程中的蒸汽潜热,达到了能量循环使用的目的.     

控轧控冷工艺参数对高碳钢SWRH77B组织的影响

在Gleeble-1500热模拟实验机上测定高碳钢SWRH77B的连续冷却转变（CCT）曲线,并利用光学显微镜和透射电镜分析其终轧温度、冷却速度下的组织演变和相变规律。结果表明,随着冷却速度的加快,高碳钢SWRH77B在950℃变形时,其珠光体的片层间距变细;冷却速度达到5℃/s时,有马氏体组织析出。高碳钢SWRH77B在终轧温度为950℃、冷却速度约为4℃/s时,其珠光体的片层间距约为97 nm,索氏体含量达到95.7%左右,表明此时的组织为最佳索氏体组织。     

生物质秸秆在水中热化学液化研究

在100ml半连续固定床萃取反应器中，利用等温实验技术，对大连地区的玉米、大豆和高粱3种生物质秸秆在水中的液化反应进行研究，实验采用4因素3水平的正交设计考察了压力、溶剂流量，升温速率及原料等因素对生物质千秆在水中的液化反应行为。实验结果表明，在整个液化过程中始终存在着裂与缩聚反应的竞争，在前期以裂解为主，后期以缩合为主，而发生这一转折的时间在很大程度上受到反应条件的综合影响，在实验条件下，以总收率为考察目标时最佳工艺是采用玉米秸秆为液化原料，升温速率4k/min，压力在20MPa，溶剂流量为1ml/min，此时秸秆的干基总收率为87．0％，液体收率为58．6％，研究发现水在临界点附近表现了较好的反应特性，是具有开发和应用潜力的生物质液化介质。     

Flow field simulation of the thin metal ribbon formed by twin-belt rapid solidification

The flow field formed when an aluminum ribbon is produced by twin-belt rapid solidification is simulated with the solu-tion algorithm (SOLA)-volume of fluid (VOF) method, and the influence of casting speed and cooling-belt velocity on the flow field is analyzed for a given ejection nozzle size. It has been found that the flow field can be filled well when the width of the ejection nozzle outlet is the same as that of the up slit of the cooling belt. When the ejection nozzle outlet is wider than the up slit of the cool-ing belt, the aluminum fluid can fill well if only the casting speed matches the cooling-belt velocity properly, otherwise under filling occurs in some areas in the cooling zone.     

甩带处理TbMn6Sn6化合物的磁性研究

研究了甩带速度对TbMn6Sn6化合物晶体结构和磁性的影响。结果表明,甩带冷却速度对TbMn6Sn6化合物的晶体结构几乎没有影响,主要是由1：6：6型相所构成,其中含有少量铁磁性的Mn3Sn2杂相;随着甩带速度从3900r／min降至1500r／min,试样晶粒尺寸依次为220、170、280和340nm;甩带冷却速度对TbMn6Sn6化合物的室温矫顽力几乎没有影响,以3900r／min甩带制成的TbMn6Sn6化合物的矫顽力,随着温度的升高,从5K下的1600 Oe上升至100K下的11360Oe,然后随着温度继续上升至300K,其矫顽力减小至533Oe。     

基于STAR-CCM+的发电机组流场分析及结构改进

发电机组高性能和轻量化的设计需求对其冷却系统提出了更高的要求。发电机组散热效果好可保证机组在最佳温度下工作,确保机组稳定可靠运行。为评估一款发电机组散热性能,基于CFD分析方法,采用流体分析软件STAR-CCM+对该发电机组进行流场分析,并依据流场分析结果针对性地提出结构改进方案。结果表明,发电机组原结构缸头出风直接吹向油箱底部,消声器表面无风流经,整机散热存在风险。通过添加缸头导风罩和消声器通风罩的方法改善了发电机整机散热性能:油箱底部表面速度降低明显,消声器处冷却风量从28.91 g/s提升至135.78 g/s,风量提升明显,消声器表面平均风速约4.04 m/s。温度实测结果表明,机组额定功率运转120 min,改进后机组的油箱底部和电机顶部温度降低了38 ℃和17 ℃。研究结果可为发电机组散热性能评估及结构改进提供参考。     

82A钢凝固过程中TiN夹杂析出热力学和动力学

用热力学和动力学方法研究82A钢液凝固过程元素偏析及其对TiN夹杂析出的影响。热力学分析表明,Ti的偏析比远高于N的偏析比;凝固冷却速度从6 K/min增至600 K/min过程中,凝固冷却速度对Ti、N凝固偏析比影响不大;钢液初始Ti含量降至0.000 2%、初始氮含量为0.002%~0.004%时,在凝固末期仍有TiN夹杂析出。动力学分析表明,随着钢液凝固冷却速度的加快,凝固析出的TiN颗粒尺寸明显变小。     

Al-Zn-Mg-Sc合金连续冷却转变曲线的测定

测定了Al-Zn-Mg-Sc合金固溶处理后的连续冷却转变（CCT）曲线,通过动态电阻法测得冷却过程的电阻-温度曲线,根据曲线斜率的变化规律确定相变开始点、结束点以及临界冷却速度范围,绘制出该合金的CCT图,通过扫描电镜和透射电镜分析观察连续冷却过程的组织转变.结果表明,动态电阻法测得的CCT图是可信的;在470℃,保温1 h固溶处理后,抑制相变发生的临界冷速在2 168.0℃/min以下,但高于716.8℃/min,相变主要集中在150~420℃的温度区间发生;当冷却速度较慢时,平衡相η在晶内和晶界大量析出并逐渐长大和粗化,当冷却速度较快时,合金保持了较高的过饱和度,冷却到70℃以下仍有相变发生.     

影响亚包晶钢铸坯表面纵裂纹的因素研究

采用金相、扫描电镜、连续测温等方法对亚包晶钢铸坯表面纵裂纹产生原因进行了系统研究,研究结果表明:当钢水过热度35℃和15℃浇铸时,铸坯表面纵裂纹发生率明显提高;随着拉速的增加铸坯纵裂纹发生率呈上升趋势;在同一拉速条件下,铸坯内弧比外弧更易于生成凹陷和裂纹;结晶器铜板热流密度不均是铸坯纵裂纹产生的主要原因,并在二冷区进一步扩展。     

基于ANSYS的场发射阵列阴极焊接应力研究

该文基于ANSYS平台模拟了场发射阵列阴极与钼电极钎焊工艺参数对钎焊层等效应力的影响,并根据仿真结果进行了实验验证。仿真结果表明,当钎焊温度为850 ℃时,最大等效应力最小;当降温速率为23 ℃/min时,最大等效应力最大,之后随降温速度的增加而迅速减小;在降温过程中,高温区逐渐向硅基底扩展,温度沿焊缝方向呈对称分布,焊缝中心温度高,两边温度低。测试结果表明,钎焊接头组织致密,焊缝结合良好,没有裂纹和空洞等缺陷,且钎料对硅基底的影响很小。这是一种可行的、低成本的实现硅基场发射阵列阴极焊接的有效方法。     

葡萄糖醛酸内酯结晶过程研究

采用静态平衡法测定葡萄糖醛酸内酯在水中4～50℃下的溶解度;采用激光光强分析法,测定在不同降温速率下葡萄糖醛酸内酯在水溶液中的介稳区,降温速率为15,℃/h时,过冷度约为10,℃;降温速率为5,℃/h时,过冷度约为5,℃.在不同温度下,葡萄糖醛酸内酯溶解度及其温度敏感性存在差异,葡萄糖醛酸内酯的介稳区宽度随着降温速率的改变而不同,降温越快,介稳区越宽.采用MSMPR稳态法建立了葡萄糖醛酸内酯在水中的结晶动力学模型：成核速率B0=2.53exp（-2.8 1×10^4/RT）S^0.99MT^1.45,R=0.92;生长速率G=2.80×10^-7 exp（-2.96/RT）S^1.42,R=0.93.     

大庆高蜡原油降凝效果评价

对大庆高蜡原油降凝效果进行研究。结果表明,大庆原油在添加加强型降凝剂质量分数为80µg/g, 热处理温度70℃,热处理时间1h,冷却速率0.5℃/min,剪切速率60r/min的工艺条件下降凝效果最好,凝点降低至21.8℃,同时相应地降低了大庆原油的运动粘度,为安全、平稳、高效地管道输送提供保障。     

早强混凝土脱模强度的试验研究

为满足Fpccp管生产及施工的需要,围绕水胶比、外加剂的掺量及蒸养参数(静养时间、升温速度、恒温时间、恒温温度及降温时间)等对C40早强混凝土脱模强度的影响因素进行了系统的试验研究,得到了满足"6h脱模强度不低于20MPa"的早强混凝土配合比(水胶比0.34、减水剂掺量1.1%、速凝剂掺量1.8%)及蒸养制度(静养时间10～30min、升温速度20～22℃/h、恒温时间120～180min、恒温温度65℃、降温时间10～40min).可加快模具周转速度,缩短生产周期,提高生产效率,节约生产成本,为Fpccp管生产及施工提供理论依据和技术支撑.     

参芪颗粒中黄芪甲苷含量的测定

目的：建立高效液相色谱-蒸发光散射检测器（HPLC-ELSD）测定黄芪甲苷含量的方法。方法：采用蒸发光散射检测器（ELSD）以黄芪甲苷为对照品对参芪颗粒中黄芪甲苷进行HPLC分析,色谱柱Agilent C18（250 mm×4.6 mm,5μm）,流动相乙腈-水（32：68）,流速0.8mL/min,柱温30℃,ELSD漂移管温度105℃,载气流速2.5 L/min。结果：黄芪甲苷在30.48μg/mL～304.8μg/mL范围内线性关系良好,回收率为97.64%（,RSD=1.11%）。结论：HPLC-ELSD法具有良好的精密度和重现性,可用于参芪颗粒中黄芪甲苷含量测定的质量控制。