重金属污染土防渗注浆材料的力学性能

采用水泥基复合注浆材料对有色金属矿区重金属污染土进行防渗隔离处理。水泥、粉煤灰和矿渣等主要材料分别以不同组分与水玻璃混合形成3种复合注浆材料。采用倒杯法试验、无侧限抗压强度试验等方法研究不同水玻璃掺量、波美度以及粉煤灰和矿渣掺量对复合注浆材料凝胶时间和抗压强度等力学性能的影响规律。此外,采用XRD和SEM等测试方法,从材料的物相组成及微观结构方面进一步分析了复合注浆材料的力学特性。研究结果表明：凝胶时间随着水玻璃掺量和波美度的增大而延长;粉煤灰可以显著延长凝胶时间,但使用矿渣代替部分粉煤灰会使凝胶时间略有减少。当水玻璃掺量在20%以下时,复合注浆材料抗压强度随着水玻璃掺量的增加而增加,当水玻璃掺量超过20%,抗压强度显著降低;抗压强度随波美度的增加而增大;粉煤灰和矿渣可提高复合注浆材料的抗压强度。     

Numerical simulation of complex multi-phase fluid of casting process and its applications

In simulating complex multi-phase fluid some key problems must be taken into account, namely, turbulence problem, surface tension, heat transfer, phase-change etc. To model the multi-phase fluid exactly, these key problems must be dealt with properly at the same time. In this paper, after reviewing previous works on fluid field simulation, a mathematics model was set up to describe multi-phase fluid, including turbulence, surface tension, heat transfer, phase-change problems etc. Based on a Fi…     

工艺参数对耦合AA-TIG焊电弧阳极电流密度的影响

通过数值模拟研究了不同送丝速度下电弧增材制造单道熔积成形过程中的传热传质及熔池流态,分析了送丝速度对焊道形貌的影响. 结果表明,当送丝速度较小时,基板接受的电弧热较多,熔池的熔深较深且流动性较强,成形焊道较宽且高度较低;随着送丝速度的增大,熔融金属向上堆积,熔池体积增加,送丝速度达到一定值时,电磁力与表面张力达到动态平衡,熔深与焊道高度接近;当送丝速度较大时,液态金属对流减弱,熔深较浅,在表面张力的作用下,熔池边缘收缩导致焊道隆起. 模拟与试验结果吻合较好,研究结果可以为GTAW电弧增材技术的工艺参数调控提供理论依据.     

连铸结晶器内卷渣过程的数学模型

基于功能原理和速度边界层理论,建立了一个数学模型来研究结晶器内渣金卷混机理,提出了引起界面卷渣的钢液临界流速和渣滴直径计算公式,并利用物理模型进行了验证。结果表明：钢液临界流速决于渣钢密度、粘度和它们之间的界面张力,在实际生产中,钢液临界流速为０．５－０．８ｍ／ｓ,产生的渣滴直径约为３ｍｍ。     

渣-金界面气泡夹带行为数值物理模拟EI北大核心CSCD

利用物理模拟和数值模拟研究气泡和熔渣不同物性参数对气泡在渣-金界面夹带量的影响。研究结果表明,影响气泡夹带量和渣-金界面面积的主要因素是气泡直径,其次是渣层密度,渣黏度和界面张力对气泡夹带影响相对较小。气泡初始直径由10 mm增大到16 mm,气泡夹带量增大了7.41倍,渣-金界面面积增量最大值增大3.67倍。渣层密度由2000 kg/m^(3)增大到5000 kg/m^(3),气泡夹带量增大了62.3%,渣-金界面面积最大值增大了13.1%。渣-金界面张力和黏度增大,气泡夹带量和渣-金界面面积均降低。渣-金界面张力从0.65 N/m增大到1.10 N/m,气泡夹带量减小了30.6%,渣-金界面面积最大值减小6.4%。渣层黏度由0.05 Pa·s增大到2.0 Pa·s时,气泡夹带量降低18.4%,渣-金界面面积最大值减小10.2%。     

The interfacial behavior of molten steel and liquid slag in a slab continuous casting mold with electromagnetic brake and argon gas injection

利用数值模拟方法研究了板坯结晶器电磁制动和吹氩耦合作用下吹氩量、拉速和线圈电流强度等不同工艺 参数对钢/渣界面行为的影响规律, 分析了结晶器内液面波动指数F与液面波动间的关系. 研究表明, 在一定拉速 和电磁制动条件下, 吹氩量增加会加剧钢/渣界面的局部波动, F值随吹氩量增加而增大, 弯月面处的液渣厚度与F 值呈线性递增关系; 在一定吹氩量和电磁制动条件下, 拉速增加并没有恶化水口附近的钢/渣界面波动, 而使F值 增大, 弯月面处的液渣厚度与$F$值呈线性递减关系; 在一定拉速和吹氩量条件下, 增加线圈电流强度会加剧水口附 近的钢/渣界面波动.     

Effect of oxidization on enrichment behavior of TiO2 in titanium-bearing slag

1. Introduction There are around 50 million tons of titanium slag piled up in China. Such slag usually contains about 20%-22% TiO2 and cannot be discarded, so this quantity is still increasing at a rate of 3 million tons per year. However, owing to the dispersed distribu-tion of titanium component in various mineral phases, and very fine grains (<10 μm) and complex interfacial combination, it is very difficult to recover titanium component from the slag by conventional separating technique. …     

三相电极电渣重熔系统中的磁流体流动和传热分析

建立了三相电极电渣重熔的全耦合三维非稳态模型,研究了电渣炉内的电磁现象、两相流动、传热以及凝固现象。其结果表明:大量的电流流经金属熔滴和熔渣,极少数的电流流经凝固锭。焦耳热功率密度的最大值出现在电极周围和金属熔滴中。高温区位于渣池上部的中心,渣池的平均温度随电流的增大而升高。金属熔池为扁平的U形轮廓,当电流升高时熔池加深并且加宽。     

熔池特性对转炉熔渣流场的影响

采用流场数值模拟软件模拟了转炉熔渣溅渣护炉气化脱磷过程,探究了熔池深度和熔渣粘度对熔池流动的影响。结果表明,熔池深度越深,越有利于湍动能转换率的提高和熔池内的混匀,优化流场。死区占比随熔渣粘度的增高而增大,所以相应在高粘度深熔池中,需要增加喷吹时间才能使熔池达到稳定、均匀的效果。     

背反射增效激光焊接熔池匙孔相变及流场分析

建立了背反射增效激光焊焊接熔池流动中气相区、液相区和固相区的统一模型,在模型中考虑了等离子体/蒸气云和小孔吸收机制,综合了表面张力、热浮力和重力的作用. 基于数值计算得到了熔池的三相匙孔相变以及流场,重点分析了表面张力对熔池流动和传热的影响. 此外,通过钛合金薄板的背反射增效激光焊接试验对模型进行了验证. 结果表明,匙孔引发等离子体/蒸气云与背面垫板诱发羽辉的耦合作用,是X形焊缝熔池形貌形成的主要原因;同时,表面张力是形成背反射增效激光焊接熔池内“椭圆回流环”的主要驱动力.     

焊剂带约束超窄间隙焊接母材熔化及熔池形成

为认识超窄间隙焊接母材熔化特性及熔池形成机制,在放置焊剂带的I形坡口中进行熔化极电弧焊接试验,采用一种快速中断电弧的方法,保留焊接过程中焊剂带、坡口底部和侧壁的熔化形态.结果表明,电弧区焊剂带热收缩效应和固壁约束作用能有效约束坡口中电弧作用范围.当选择合适的侧壁根部焊剂带裸露高度时,电弧加热区域控制在坡口底部和侧壁根部,熔滴过渡的冲击作用及电弧力集中在熔池前端,使熔融金属产生有利于排出熔池中气体和熔渣的流动,形成无缺陷焊缝.当侧壁根部焊剂带裸露高度大于一定值时,电弧所受约束减小,加热区域扩展到较大范围的坡口侧壁上,熔滴过渡分散在坡口底部和侧壁,熔融金属难以形成贯穿熔池的流动,焊缝存在较多孔洞.     

MATHEMATICAL MODELLING OF FLOW PHENOMENA IN METAL BATH COVERED WITH MOLTEN SLAG

By use of the two-component LDA and high speed camera,the water model of the flow fieldin metal bath under molten slag layer has been tested.On the basis of experimental results,theflow boundary conditions of liquid metal at the slag-metal interface of a gas injecting bathwere deduced.The flow field and the turbulent parameters of the metal bath covered with slagwere solved by the vorticity-stream function method.The results reveal that the flow velocity,turbulent energy and circulating rate of the melt under slag are lower than that of withoutslagcover.Another one “dead zone” of the lowest turbulent energy is formed in the top layerunder cover of slag near the ladle linning.     

基板厚度对薄壁件GMA增材制造温度场的影响

对环形薄壁件GMA增材制造温度场进行数值模拟,采用热循环试验对计算结果进行验证,并研究基板厚度对堆积过程温度场的影响. 结果表明,基板厚度增加,熔池最高温度降低且长度减小,“拖尾”状况改善明显. 第一层中点热循环曲线上的波峰和波谷随基板厚度增加而降低,波峰差值先增大后趋于稳定,波谷差值先保持稳定再减小. 熔池轴向最大温度梯度随基板厚度增加而增大,但增量逐渐减少. 熄弧时刻,基板厚度增加,各层中点的轴向温度梯度增大,但随堆积高度增加,轴向温度梯度上升趋势明显减弱.     

底吹气量对中间包钢液流动影响的数值物理模拟

利用水模型和Fluent软件对某厂两流板坯连铸中间包底吹气进行数值物理模拟,研究吹气量对中间包流场的影响.研究得出,不出现卷渣的临界吹气量为0.10 m3/h,此时中间包液面的最大流速达0.45 m/s.未吹气中间包液面的最大流速为0.24 m/s,吹气显著延长钢水在中间包内的峰值时间,但滞止时间和平均停留时间无明显延长.     

RH真空精炼循环流动特性的水模型研究

以某RH精炼装置为原型,基于相似原理建立了1:7的水模型,对RH精炼过程钢液循环流动行为进行研究.考察了提升气体流量、浸渍管插入深度对RH内循环流量和混匀时间的影响规律,分析了循环流量和混匀时间的关系.     

焊缝金属氧化物夹杂的尺寸及分布辅助外电场控制法

提出了一种在埋弧自动焊熔渣-熔池间随焊施加一辅助外电场,利用外电场控制熔体内部离子流进而控制焊缝氧化物夹杂尺寸及其分布的方法,并以直流电源提供的电压作为外电场开展了初步试验研究.结果表明,以钨材作外电场的阴极向液态熔渣内部补充大量的自由电子可极大地改善液态熔渣的导电性能,有效地诱导熔体内部形成稳定的定向离子流;外电场作用于熔渣-熔池通过使熔体内部复合粒子的进一步电离,正负离子形成互为逆向的离子流并在界面产生电化学反应以减少氧化结合的机会,因而有利于夹杂物的细化及弥散分布;同时外电场也可促使熔池内部自由氧离子电迁移至渣-金界面,并在界面优先与熔渣中氧化物形成元素结合进入熔渣从而削弱熔渣对熔池金属的氧化作用,使焊缝金属的氧含量显著降低.     

薄板铝合金激光深熔焊熔池流动数值模拟

针对薄板铝合金激光焊接过程,采用有限体积法开展熔池流动研究.建立了三维焊接熔池流动数学模型,并采用高斯旋转体热源表征激光束的热作用.在考虑与不考虑表面张力作用下,分别计算获得了焊接温度场、熔池流场和熔池形貌.基于计算结果,分析了温度场云纹图、熔池焊接热循环曲线、熔池速度场分布多视图.最后进行相同参数下的激光焊接试验,基于观察获得的焊接接头形貌,综合分析了模拟结果和试验结果.结果表明,所建立的模型和模拟方法是合理可行的.同时考虑Marangoni对流作用所计算得到的熔池和焊缝几何形状更加接近实际焊接接头.     

金属薄带双辊连铸复合式电磁侧封的物理模拟

针对薄带双辊连铸的辊端金属液侧封问题,采用低熔点合金物理模拟实验,研究单纯的电磁侧封、电磁场复合有机玻璃挡板侧封、电磁场耦合内置或外置铁芯的耐材挡板侧封4种方式下的磁感应强度分布特点和侧封效果。结果表明:电磁场耦合内置铁芯挡板的侧封方式效果最好,可将金属液侧封高度提高3.3倍,且金属液的侧封高度随电流强度线性递增。同时还观察和分析侧封过程中金属液面波动现象。     

Fluid flow and mixing behavior in gas stirred ladle with submerged lance

A numerical study for analyzing both fluid flow and mixing behavior in gas-stirred ladles with a submerged lance was performed. At first, the shape and volume of the plumes generated by the submerged nozzle were calculated. Subsequently, the fluid flow driven by these plumes, and the mass transfer in the ladle were calculated by a three dimensional turbulent simulation program. Water model experiments for the velocity measurements were performed to verify the accuracy of the calculation results. It was shown that as the gas flow rate increases, the downward velocity at the ladle wall increases and mixing time decreases. Mixing time is sensitive to the alloy addition position especially at a lower gas flow rate. The result suggested that the alloy should be added at the plume zone close to the center at the melt surface     

电磁场下复层材料连续铸造研究

从2个浸入式浇口同时浇注Sn和Sn Pb2种金属液，通过在结晶器外侧施加直流电磁场，控制结晶器内金属液的混流，得到了Sn和Sn Pb复层铸坯。数值模拟的结果表明，电磁力在结晶器一定高度范围内对速度ν起作用，且在不同的高度，磁场对速度ν的制约也是不同的；当B=0．2T左右时，浇道出口速度可以很快地减小，使射流程度降低，达到理想的制动效果。因此，磁感应强度值应大于0．2T。