电渣重熔体系内熔渣流场的数学模拟

建立了电渣重熔体系内电磁力作用下熔体流场的数学模型，并将其应用于在结晶器直径为２００ｍｍ的实验室装置上以ＣａＦ_２＋３０ｍａｓｓ％Ａｌ_２Ｏ_３＋２０ｍａｓｓ％ＣａＯ系熔渣进行的低碳低合金钢重熔过程（电极直径７６ｍｍ，３０００Ａ（ｒｍｓ））。合理选取模型参数值，计算了电磁力作用下体系内渣池的流场。结果表明，在电磁力作用下，渣池内形成沿结晶器壁向上，经熔渣自由表面和电极端部锥面又沿体系对称轴向下流动的两个旋涡，最大流速区约位于渣池内体系对称轴中部，涡心基本上位于半渣池中央略偏左、右下方的区域。对一些假想工况下的情形作了模拟，考察了重熔电流、填充比和电极端部形状对重熔体系内渣池流场的影响。与一些物理模拟结果作了比较。     

电渣重熔体系内磁场的数学模拟

基于Ｍａｘｗｅｌｌ方程组及有关的电磁场理论，提出了更切合实际情况的电渣重熔体系内磁场的数学模型，并应用于结晶器直径２００ｍｍ的实验室重熔装置．对直径７６ｍｍ低碳低合金钢电极的重熔过程（３０００Ａ（有效值），ＣａＦ２＋３０ｍａｓｓ％Ａｌ２Ｏ３＋２０ｍａｓｓ％ＣａＯ渣系），结果表明，磁场强度的幅模在电极内沿端部锥体形成方向不断增大，至接近锥顶处达最大值，约为２．６×１０４Ａ／ｍ，此后在渣池、锭子熔池、液固两相区和固态锭子内沿轴向向下逐渐减小；沿半径方向，在电极和渣池内呈现一峰值，在液、固金属区内则单调增大至边界条件限定值．对在直径１４０ｍｍ的结晶器中以直径８０ｍｍ的电极和ＣａＦ２＋ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ渣系生产高速钢（Ｍ２）锭的过程，以该模型估计的重熔体系渣池和金属熔池内磁场强度（幅模）的大小和分布与实测结果较相吻合．该模型可作为研究电渣重熔体系内熔体流动，传热和传质过程的基础．     

电渣重熔用CaF_2＋Al_2O_3和CaF_2＋Al_2O_3＋CaO系熔渣传氧的研究

利用ＺｒＯ_２固体电解质氧浓差电池测定了电渣重熔用ＣａＦ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３和ＣａＦ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＣａＯ系熔渣的氧渗透率，考察了熔渣成分及温度对熔渣传氧性能的影响．在１６７３—１８７３Ｋ和０．１ＭＰａ的氧气氛下，侧得这两个渣系熔渣的氧渗透率分别为１×１０－（２０）—６×１０－（１９）和１×１０￣（２１）—５×１０￣（１８）ｍｏｌＯ_２·ｃｍ￣（－１）·ｓ￣（－１）；随ＭｎＯ_２，Ｆｅ_２Ｏ_３，Ｃｒ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，ＣａＦ_２含量和碱度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）的增高，熔渣的氧渗透率增大，ＭｎＯ_２和Ｆｅ_２Ｏ_３的影响尤为显著；随温度的升高，熔渣的氧渗透率增大，且可按速率过程来处理ＣａＦ２基多元复杂熔渣的传氧过程。     

电渣重熔用CaF2＋Al2O3和CaF2＋Al2O3＋CaO系熔渣传氧的研究

利用ＺｒＯ２固体电解质氧浓差电池测定了电渣重溶用ＣａＦ２＋Ａｌ２Ｏ３和ＣａＦ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ系熔渣的氧渗透率，考察了熔渣成分及温度对熔渣传氧性能的影响。在１６７３－１８７３Ｋ和０．１ＭＰａ的氧气氛下，测得这两个渣系熔渣的氧渗透率分别为１×１０＾－２０－６×１０＾－１９和１×１０＾－２１－５×１０＾－１８ｍｏｌＯ２．ｃｍ＾－１．ｓ＾－１；随ＭｎＯ２，Ｆｅ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＣａＦ２含     

融熔Cu-S/CaO-SiO2-Al2O3体系界面脱硫反应动力学的阻抗分析

用交流阻抗法研究了融熔ＣｕＳ／ＣａＯＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３体系界面脱硫反应动力学，得到了该体系的阻抗响应图。通过用Ｒａｎｄｌｅｓ等效电路，并将所得的阻抗用非线性最小二乘法拟合，获得ＣｕＳ／ＣａＯＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３体系界面脱硫反应动力学的参数，如熔渣电阻Ｒｅ，电极反应电荷传递电阻Ｒｃｔ，电极双电层电容Ｃｄｌ及脱硫反应速率常数ｋｆ等。     

含FeO熔渣的起泡过程及起泡参数间关系分析

对ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＦｅＯ熔渣在石墨还原过程中的起泡行为的分析表明，熔渣的起泡率受渣中气体的产生速度及熔渣的起泡指数影响；熔渣的起泡指数随渣中气泡直径的增大而减小；随熔渣碱度的减小，泡沫渣的平均寿命延长，泡末化愈稳定。     

含Ti高炉渣冷却及析晶过程中电导率的变化

用交流阻抗方法测量了含Ｔｉ高炉渣及ＣａＯ—ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ五元合成渣在１６５３－１７３３Ｋ温度范围内的电导率,检测到了熔渣冷却过程Ｃａ－Ｔｉ矿相（ＣａＴｉＯ３）的初晶温度是１６９３Ｋ．由于渣中ＣａＴｉＯ３的析出,渣的碱度减小,并导致两性氧化物Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＯ２呈碱性并发生离解：ＴｉＯ２＝Ｔｉ(４＋)２Ｏ(２－),Ａｌ２Ｏ３＝２Ａｌ(３＋)３Ｏ(２－)．通过电导率的测量确定了该离解反应达到平衡的时间．并计算出Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＯ２离解反应的速率常数之和及ＣａＴｉＯ３生成反应的速率常数在１７０３－１７３３Ｋ温度范围内将电导率数据按Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ形式进行了回归．     

渗铝钢中性渣系焊条的研制及应用

在研制渗铝钢专用焊条时，打破中性渣系药皮组成的常规，采用了由氧化物、盐等化合物组成的ＣａＯ（ＭｇＯ）－ＳｉＯ２（ＴｉＯ２）－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＦ２中性渣系。该焊条各项性能良好，已批量生产。     

玻璃组分与Cu—Ni熔体过冷稳定性

在高真空下,研究了５０ ％ （７９ ％ Ｓｉ Ｏ２ ＋ １２ ．５ ％ Ｂ２ Ｏ３ ＋ ２ ．２ ％ Ａｌ２ Ｏ３ ＋ ０ ．６ ％ Ｃａ Ｏ ＋ ５ ．７ ％ Ｎａ２ Ｏ） （ 简写为 Ｎａ Ｃａ Ａｌ Ｂ Ｓｉ） ＋ ５０ ％ （ Ｎａ２ Ｂ７ Ｏ４） 对 Ｃｕ５０ Ｎｉ５０ 和 Ｃｕ７０ Ｎｉ３０ 合金熔体循环过热过程中过冷度稳定性的影响。结果表明,５０ ％（ Ｎａ Ｃａ Ａｌ Ｂ Ｓｉ） ＋ ５０ ％ （ Ｎａ２ Ｂ７ Ｏ４） 玻璃对合金熔体的净化过程为物理—化学复合净化, 且在（ Ｎａ Ｃａ Ａｌ Ｂ Ｓｉ） 净化剂中加入（ Ｎａ２ Ｂ７ Ｏ４） 玻璃形成的净化剂粘度适中,因此合金熔体在２ ～５ 次循环过热过程中可以获得稳定深过冷。     

液膜法分离富集,测定水中微量锶

用乳状液膜体系对锶进行分离富集，该体系包括协同流动载体（ＰＭＢＰ，ＴＢＰ），表面活性剂（ＳＰＡＮ８０）增强剂（丙三醇）溶剂（正己烷）和内相（１．２ｍｏｌ／Ｌ的盐酸溶液），实验表明，在适宜的条件下，锶的富集效率可达９９．５％以上，而在此条件下许多共存离子，如Ｆｅ＾３＋，Ａｌ＾３＋，Ｃａ＾２＋，Ｍｇ＾２＋，Ｂａ＾２＋，Ｃｒ＾３＋，ＣＯ＾２＋，Ｎｉ＾２＋，Ｚｒ＾４＋，Ｃｕ＾２＋，Ｚｎ＾２＋，Ｐｂ＾２＋和     

液膜分离富集铅（Ⅱ）与测定电镀液中微量铅

用二环已基－１８－王冠－６（ＤＣ－１８－Ｃ－６）、ＳＰＡＮ８０、ＳＩＯＯＮ－１６和ＣＨＣｌ３（三氯甲烷）乳状液膜体系，研究了Ｐｂ＾２＋的迁移行为，在适宜条件下，８ｍｉｎ内Ｐｂ＾２＋的迁移率达９９．４％以上，而在这种情况下，许多金属离子（如Ｎｉ＾２＋、Ｌｉ＾＋、Ｋ＾＋、Ｎａ＾＋、Ｃａ＾＋、Ｍｇ＾２＋、Ｓｒ＾２＋、Ｂａ＾２＋、Ｆｅ＾２＋、Ａｌ＾３＋、Ｃｕ＾２＋、Ｚｎ＾２＋和Ｃｏ＾２＋等），均不被迁移，     

B2O3—MgO—SiO2—Al2O3—CaO系渣组成对溶体物性的影响

用柱体旋转法测定了Ｂ_２Ｏ_３—ＭｇＯ—ＳｉＯ_２—Ａｌ２Ｏ_３—ＣａＯ系富硼镁渣的粘度及熔化性温度，用双柱联称法测定熔渣的密度及表面张力．实验结果表明：富硼镁渣的粘度及熔化性温度随渣中Ｂ_２Ｏ_３含量的增加而降低；当Ｂ_２Ｏ_３含量一定时，随渣中ＭｇＯ量及渣碱度的增加而增大．熔体的密度及表面张力随ＭｇＯ量增加或ＳｉＯ_２量减少而增大，分别为（２．５±０．５）ｔ·ｍ~（－３）和０．４－０．６Ｎ·ｍ~（－１）．     

B_2O_3－MgO－SiO_2－Al_2O_3－CaO系渣组成对熔体物性的影响

用柱体旋转法测定了Ｂ_２Ｏ_３—ＭｇＯ—ＳｉＯ_２—Ａｌ２Ｏ_３—ＣａＯ系富硼镁渣的粘度及熔化性温度，用双柱联称法测定熔渣的密度及表面张力．实验结果表明：富硼镁渣的粘度及熔化性温度随渣中Ｂ_２Ｏ_３含量的增加而降低；当Ｂ_２Ｏ_３含量一定时，随渣中ＭｇＯ量及渣碱度的增加而增大．熔体的密度及表面张力随ＭｇＯ量增加或ＳｉＯ_２量减少而增大，分别为（２．５±０．５）ｔ·ｍ~（－３）和０．４－０．６Ｎ·ｍ~（－１）．     

灰铸铁电渣重熔过程石墨球化现象的研究

实验证明,采用高Ｓｉ含量铸铁自耗电极和含稀土氧化物的ＣａＦ２基熔渣,在直流反极性电渣重熔条件下,可制得球墨铸铁,铸铁中石墨球化现象是铁水经电化学变质处理的结果,熔渣中Ｍｇ１Ｃｅ阳离子在渣－金界面阴极区被还原进入铁水熔池,起到球化剂的作用,提高阳极区自耗电极中的Ｓｉ含量,可以抑制渣中Ｆｅ阳离子的形成,有助于上述电池化学还原反应的进行,这对建立新的冶金工艺技术有一定意义。     

CaO－SiO_2－Al_2O_3－FeO熔渣起泡行为的研究

在１５００℃下，用Ｘ射线透视装置研究了ＣａＯ－ＳｉＯ_２－Ａｌ_２Ｏ_３－ＦｅＯ熔渣被石墨还原过程中渣的起泡行为，测定了熔渣的起泡指数和起泡率等参数．结果表明，随熔渣碱度上升，其起泡率增大而起泡指数却下降．同时考察了ＭｇＯ，ＣａＦ_２，Ｎａ_２Ｏ等添加物对熔渣起泡行为的影响．通过对熔渣起泡指数的因次分析得到，熔渣起泡指数与熔渣粘度，密度，表面张力及重力加速度ｇ有如下关系：     

CaO—SIo2—Al2O3—FeO溶渣起泡行为的研究

在１５００℃下，用Ｘ射线透视装置研究了ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＦｅＯ熔渣被石墨还原过程中渣的起泡行为，测定了熔渣的起泡指数和起泡率等参数。结果表明，随熔渣碱度上升，其起泡率增大而起泡指数却下降。同时考察了ＭｇＯ，ＣａＦ２，Ｎａ２Ｏ等添加物对熔渣起泡行为的影响。通过对熔渣起泡指数的因次分析得到，熔渣起泡指数与熔渣粘度，密度，表面张力及重力加速度ｇ有如下关系：Σ＝１６４．６（μ＾／ｐ＾３σｇ＾５     

不锈钢烧结焊剂的研制

研制了烧结温度低的焊接不锈钢的烧结焊剂，焊剂渣系为ＣａＦ２－Ａｌ２Ｏ３，采用ＣａＦ２＋Ａｌ２Ｏ３〉９０％的成分配比，其它为ＭｇＣＯ３，ＣａＣＯ３，Ｃｒ２Ｏ３和Ｎａ３ＡｌＦ６等。特点是氧化性和气孔敏感性小。配合相应焊丝可以焊接各种不锈钢。     

玻璃净化剂组分对Cu50Ni50合金熔体过冷度稳定性的影响

在高真空下,研究了净化剂Ｂ２Ｏ３,８９％ＳｉＯ２＋１２．５％Ｂ２Ｏ３＋２．２％Ａｌ２Ｏ３＋０．６％ＣａＯ＋５．７％Ｎａ２Ｏ（简写为Ｎａ－Ｃａ－Ａｌ－Ｂ－Ｓｉ）和５０％Ｎａ－Ｃａ－Ａｌ－Ｂ－Ｓｉ＋５０％ｎａ２Ｂ８Ｏ４对Ｃｕ５０Ｎｉ５０ｘ合金溶体在循环过热过程中的过冷度及其稳定Ｃａ－Ａｌ－Ｂ－Ｓｉ玻璃的净化过程为物理－化学复合净化,但由于该净化剂粘度大,在循环过热的冷却过程中因发生合金溶体与净化剂分离     

含Ti高炉渣冷却及析晶过程中导率的变化

用交流阻抗方法测量了含Ｔｉ高炉渣及ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＯ２－ＭｇＯ五元合成渣在１６５３－１７７３Ｋ温度范围内的电导率,检测到了熔渣冷却过程Ｃａ－Ｔｉ矿相的初晶温度是１６９３Ｋ。     

融熔Cu—S,Fe—S／CaO—SiO2—Al2O3体系界面胶硫反应动力学的阻抗谱分析

本工作用频率响应分析法测量了融熔Ｃｕ－Ｓ，Ｆｅ－Ｓ／ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３体系的交流阻抗，得到了阻抗谱。用Ｒａｎｄｌｅｓ等效电路，将所得的阻抗谱用非线性最小二乘法拟合，得到了Ｃｕ－Ｓ，Ｆｅ－Ｓ／ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３体系界面脱硫反应动力学参数：溶液电阻Ｒｅ，界面反应电荷传递电阻Ｒｃｔ，双电层电容Ｃｄ及界面脱硫反应的速率常数ｋｆ等。