浇铸型悬浮熔炼冷坩埚的设计

介绍了冷坩埚悬浮熔炼的发展和特点，分析了不同坩埚形状对悬浮力的影响，冷坩埚悬浮熔炼具有操作简单、对物料无污染、铸锭成分均匀等优点，特别适合钛合金、高纯合金等的熔炼。本文采用了ＮｏｂｏｒｕＤｅｍｕｋａｉ的计算公式，假设感应涡流仅在坩埚表面流动，分析了不同坩埚底孔大小，不同坩埚收缩段高度对物料所受悬浮力的影响，为优化坩埚参数、设计浇铸型悬浮熔炼冷埚提供了理论依据。     

铸锭炉热场对坩埚可靠性影响的机理研究——硅液对于石英坩埚的侵蚀及其与温度、坩埚材质和热场的关系分析

对于多晶硅铸锭过程中的石英坩埚与硅液的高温反应进行化学动力学分析,根据试验数据分别计算出注浆工艺与注凝工艺所形成的石英陶瓷与硅液反应的活化能和指前因子,并由此计算坩埚的侵蚀速率与温度、坩埚材料、铸锭炉热场的关系,提出多晶硅铸锭的最佳温度曲线、最佳坩埚结构和最佳热场结构。     

崭露头角的直流-空心电极矿热电炉

介绍空心电极功能,论述直流一空心电极电炉的等离子弧特性和熔池熔炼特性。指出多渣过程的矿热熔炼炉小型化和熔炼高效化的发展趋势。     

底吹搅拌在Consteel电炉中的应用

通过对电弧炉底吹搅拌工艺技术原理的研究,分析了电弧炉底吹搅拌工艺对炼钢冶金过程的影响,进而制定了合理可行的底吹工艺参数。在通钢第一炼钢厂在70tConsteel电弧炉上安装了电弧炉底吹搅拌系统,冶炼结果表明：电弧炉底吹工艺能有效加强熔池搅拌强度,从而提高电弧炉熔池脱碳速度、脱磷率,降低终渣FeO含量,降低氧气消耗,缩短熔炼周期,为电弧炉高效冶炼提供帮助;冶炼成本分析表明,电弧炉底吹搅拌能有效降低冶炼成本,为电弧炉高效化炼钢提供了廉价而有效的途径。     

铁合金炉电参数的计算

铁合金炉的熔炼过程实质上是依靠电弧和被熔炼金属及渣中放出的热量进行的,因此是一种混合加热过程。作者在分析熔炼过程电极电压、电极电流、炉子功率和炉料放出功率等参数相互之间关系的基础     

β-Si_3N_4涂层抗脱落性及对高效多晶硅性能的影响

采用喷涂法分别制备以α-Si_3N_4粉和β-Si_3N_4粉为原料的坩埚内壁用氮化硅涂层,进行烧结和多晶硅铸锭,利用扫描电子显微镜分析铸锭前后涂层形貌、X射线衍射分析仪分析铸锭前后涂层物相、少子寿命测试仪检测硅锭少子寿命以及红区长度等。结果表明:与α-Si_3N_4涂层相比,β-Si_3N_4涂层铸锭后高温稳定性强,与石英坩埚结合牢固,几乎无脱落现象。铸锭后α-Si_3N_4涂层颗粒呈类球形、竖直堆垛于坩埚表面,而β-Si_3N_4涂层颗粒呈六方短柱体、平行叠加于坩埚表面,恰好垂直于杂质扩散方向,故更有利于阻挡杂质的扩散。在不显著影响少子寿命的基础上,β-Si_3N_4涂层坩埚铸成的硅锭边缘红区更短、成品率更高。     

有芯感应炉断沟事故的分析

有芯工频感应炉的工作原理相当于一个在短路状态下工作的变压器。通电的感应线圈相当于变压器的初级线圈,熔沟及炉料则形成一个短路的单匝次级线圈。金属的熔炼是在金属液中通过大电流进行。在正常熔炼状态下,铁水通过熔沟过热,不断往复循环与熔池中的炉料进行热交换,冷料不断加入熔池,炉料依靠不断通过熔沟的被过热的铁水来熔化。(图1)     

六电极矩形钛渣电炉的电极供电系统

六电极矩形钛渣电炉的电极供电对钛渣冶炼的稳定运行起着重要的作用,电极供电的结构布置、熔池加热功率的分布,电极电压、电极电流的检测,都对钛铁矿的入炉加料、电极的深度位置及矩形熔池的反应区尺寸的设计提供了重要的指导,保证了电弧的稳定燃烧,熔池反应区的温度均匀,提高了输入炉内的加热功率,对六电极矩形钛渣电炉的参数设计与工艺操作提供了理论依据。     

直流电弧炉内热流和废钢熔化过程的数值模拟

以废旧钢铁为原料，采用国内某0.5 MW直流电弧炉为原型，并通过有限元法和商业软件ANSYS Fluent,将炉内电弧射流部分和熔池部分的温度场、速度场和电磁场等进行建模解析，模拟结果显示：(1)熔池首先在电弧下方形成，然后随着时间的进行逐渐扩大；电弧冲击力与洛伦兹力是熔池内部搅拌的主要驱动力；电势差主要集中在电弧射流部分。(2)电弧炉内的电流密度、温度分布具有典型的局部特性，主要集中在电极处和电极附近阴极斑点区域；在电弧与熔池的交界面处，温度、电流密度均在对称轴处呈现较大值，然后向四周逐渐递减。仿真结果与相关文献的实测结果吻合良好。     

电极旋转情况下真空电弧阳极熔蚀过程的数值仿真与分析

对真空灭弧室中阳极触头的三维几何模型进行建模与分析,为了讨论电极旋转对真空电弧及阳极热过程的影响,建立了数学模型来模拟阳极表面熔化、蒸发时的相变过程,采用多孔介质描述方法以便于对固-液混合区域进行处理.由热过程的数值模拟可知,旋转电极表面温度、熔池面积以及熔池深度与热过程的时间呈正相关;电极转速越快,则阳极表面最高温度...     

氧气射流对电炉熔池搅拌的研究

根据新冶钢四炼钢8号电弧炉实际冶炼工况,建立了用于模拟计算的模型。采用数值计算方法对炼钢电弧炉内氧气和钢液的流动状况进行了数值模拟。分析模拟结果可得出如下结论:氧气经过拉瓦尔管后,最大速度671 m/s,吨钢比搅拌功率为6 507 W/t;氧气射流在流动过程中速度不断衰减,熔池表面处氧气的最大速度约121 m/s,比搅拌功率为1 799 W/t;炉内钢液受氧气射流搅拌后具有的比搅拌功率50 W/t;若取拉瓦尔管入口处氧气比搅拌的功率为100,则拉瓦尔管出口处氧气、熔池表面处氧气和炉内钢液具有的比搅拌功率分别71.70、19.82和0.55。     

Fundamentals of electrochemistry (Ⅳ) --Electrode kinetics

电极过程动力学对电化学过程起着支配作用,研究成果广泛用于化学工业,能源领域,材料科学和环境保护等领域.电极过程主要由扩散传质,传荷过程以及表面吸附/脱附步骤构成.电活性物质从溶液主体到电极表面的传质过程包括对流,扩散和电迁移三种基本形式.电流-电势关系是表征电极反应动力学的基本途径,并在特定的电极条件下,可以推导得出Tafel半对数极化曲线公式和Butler-Volmer电极动力学公式.广义的表面转化过程包含了前置的表面转化步骤和后置的表面转化步骤.此外,利用流体力学计算能够反映电极表面流体流动对旋转圆盘电极过程的传质影响.通过对上述基本概念的总结与归纳,能够加深对电化学核心内容的把握,有利于研究开发新型应用电化学技术.     

准单晶硅铸锭过程中固液相变界面形状的控制

对太阳电池用准单晶硅铸锭过程中的化料、长晶阶段进行数值模拟和实验对比分析,研究不同炉体局部结构下的种晶熔化界面形状和晶体生长界面形状,从传热学的角度揭示优化控制各阶段界面形状的机理。研究结果表明:在准单晶硅铸锭的熔化及长晶阶段,均可通过调整铸锭炉内局部挡板的位置改变热量的传输方向,从而在有效保存种晶的同时提供良好的初始长晶界面形状,减小长晶过程中坩埚壁面附近的界面凹度,抑制此处多晶向铸锭中部生长。     

电弧炉炼钢出钢过程在线喷粉水模拟优化研究

通过水模拟实验研究不同试验方案下的熔池混匀时间,分析喷枪角度、喷枪枪位、喷枪流量对出钢过程中钢包熔池搅拌效果,确定最佳的喷吹工艺参数,为现场生产提供理论指导。     

B_4Cp/A356复合材料的半固态搅拌铸造过程中温度场及流场分析研究

基于计算流体力学(CFD)原理,利用Design Molder建立制备B_4Cp/A356复合材料双层搅拌装置模型,研究了不同搅拌速度、搅拌时间条件下坩埚内温度场及流场变化规律,研究结果表明:随着搅拌速度的增加,有助于改善坩埚内流场和温度场均匀性,但速度过大时会导致液面起伏过大,最终影响复合材料成品质量;同时研究表明,搅拌时间时间为5min时坩埚内温度场及速度场出现明显的死角区域,随着搅拌时间的延长死角区域开始减小,当搅拌实验延长至25min后对于坩埚内的温度场及流场并无明显影响,模拟结果与实验数据基本吻合,从而验证了模拟的可靠性。     

冷坩埚式感应熔炼法（日）

1 序言 材料的高级化以及新材料的研究开发与熔炼技术密切相关,这一点是不言而喻的。多年来人们一直在千方百计地寻求能防止坩埚与熔化炉料接触污染金属的新熔炼技术,因而开发了诸如使用水冷坩埚的凝壳熔炼法以及以电子束为热源的下滴熔炼(Drip Melt)法等熔炼新技术。这些熔炼法虽然可防止坩埚对熔化金属的污染,但存在熔液温度不均匀以及热损失大等问题。解决这些问题的最根本方法之一就是使被熔化物保持悬浮。这种熔炼法的先驱就是早在1923年开发的Levitation melting me-thod。该熔化法是对金属外加一个高频磁场,利用所产生的电磁力使被熔化材料与坩埚壁呈非接触状态进行熔化与保温。但此熔炼法也存     

电弧炉埋入式喷吹熔池搅拌水模拟优化研究

通过水模拟实验研究不同实验方案下熔池混匀时间及流场分布情况,重点探究了两支埋入式喷枪在不同喷吹流量、布置方式、垂直角大小、垂直高度时对电弧炉熔池的搅拌效果,从而确定出最佳的埋入式喷枪安装方式,为现场生产提供了理论指导。     

Factors impact charging process in lithium/sulfur batteries

为了探究多硫离子在多孔碳材料表面的氧化过程,组装了三电极模拟电池和两电极扣式电池。比较了高硫浓度下和低硫浓度下硫电极的循环伏安曲线和充放电曲线;研究了充放电过程中电解液颜色和极片表面颜色的变化;比较了硫浓度、电解液种类、碳材料比表面积对硫电极在2.6 V处氧化峰电流的影响。结果表明：维持硫的适当过饱和度,对硫电极充电过程的完成是必要的;充电过程中可产生单质硫,同时多硫离子还可通过化学过程生成硫。碳比表面积增大,将使氧化峰电流增大;碳酸酯电解液由于对硫和多硫离子溶解度小,氧化峰电流较小;随着硫浓度的增大,氧化峰电流先线性增大,后快速下降。使用醚类电解液时,合适的总硫浓度为0.125 mol/L。     

锂硫电池充电过程的影响因素

为了探究多硫离子在多孔碳材料表面的氧化过程,组装了三电极模拟电池和两电极扣式电池。比较了高硫浓度下和低硫浓度下硫电极的循环伏安曲线和充放电曲线;研究了充放电过程中电解液颜色和极片表面颜色的变化;比较了硫浓度、电解液种类、碳材料比表面积对硫电极在2.6 V处氧化峰电流的影响。结果表明:维持硫的适当过饱和度,对硫电极充电过程的完成是必要的;充电过程中可产生单质硫,同时多硫离子还可通过化学过程生成硫。碳比表面积增大,将使氧化峰电流增大;碳酸酯电解液由于对硫和多硫离子溶解度小,氧化峰电流较小;随着硫浓度的增大,氧化峰电流先线性增大,后快速下降。使用醚类电解液时,合适的总硫浓度为0.125 mol/L。     

磁流体发电机中电场电流分布之计算

本文采用了张量电导率和复电位势的概念,给出了磁流体发电机中电场电流分布的解析式,并用它计算了具有连续电极和分段电极通道的电场电流之分布。