板坯连铸结晶器内液面波动数值模拟

以某厂190mm×1700mm连铸结晶器为研究对象,采用商业软件Fluent,应用VOF模型对结晶器内钢/渣界面波动进行数值模拟,主要研究拉速、浸入式水口倾角及水口插入深度等工艺参数对结晶器内自由表面液面波动的影响,并用水模实验进行了验证.结果表明,随着拉速的增大,浸入式水口倾角向下减小及水口插入深度的减小,液面波动明显增大,靠近窄面附近的波动较为显著,液渣层覆盖不均匀.当插入深度在140~180mm之间变化时,钢/渣界面波动幅度不大.     

基于改善连铸板坯中心偏析的传热仿真软件

针对连铸坯中心偏析的形成机制,本文设计开发了基于改善连铸板坯中心偏析的凝固传热仿真优化软件。软件模型细化了连铸过程中的边界条件,充分考虑了各个方向上(尤其是铸坯宽度方向)和不同铸坯表面位置的冷却边界条件差异,可准确地预测连铸过程中铸坯的凝固行为和液芯三维形状,以及分析预测铸坯的偏析区域。针对模拟分析结果,软件可以对实际铸机的冷却系统进行优化,改善连铸坯的中心偏析问题。针对AH36的实际生产工艺参数,软件对连铸板坯的液芯形状和中心偏析产生区域进行了预测。预测结果与实际生产中的铸坯中心偏析位置完全吻合。     

复吹转炉模型实验中非等温问题的模化研究

针对转炉顶吹氧枪或底吹喷枪喷出的气体,从常温状态迅速升温达到炉内高温状态时,体积急剧膨胀的实际生产情况,设计制作了非等温矫形模化实验模型,实验研究复吹转炉熔池内的流动与搅拌混匀特性,以及流体对炉壁的冲刷作用．比较了非等温矫形模化实验结果与未考虑温度影响的常规等温模型实验结果,发现非等温矫形模化所需要的底吹供气强度明显降低,约为0．04 m3／(min·t);其它条件相同的情况下,炉役前期熔体对炉壁的冲刷作用较炉役中期强,中后期的冲刷情况相差不大．     

不锈钢（1Cr18Ni9Ti）方坯连铸二冷传热的计算机模拟和工艺过程的优化

本文应用所建立的比较精确的和符合实际的方坯连铸凝固传热数学模型对铸坯的二冷传热进行计算机的模拟优化计算,获得了目标浇铸温度下1Cr18Ni9Ti钢180×180毫米~2断面二冷区的最佳水量分布与最佳拉速的关系式:Q_i=c+bv+av~2,及浇铸温度与最大拉速的关系式:T=d+eV_(max),这些关系式可作为不锈钢(1Cr18Ni9Ti)180×180毫米~2断面的二冷优化工艺制度。     

板坯连铸结晶器内流场的数值模拟

针对某钢厂板坯连铸机结晶器的结构和工艺参数,建立了描述结晶器内钢液流动的三维数学模型,用商用软件FLUENT,运用湍流动能Κ方程和湍流动能散耗率ε方程的Κ-ε方程模型在给定的数值计算条件下,对板坯连铸结晶器内钢液的流场进行了模拟.通过模拟浇注初期钢液的流动状态,分析了结晶器内流场的基本特征.同时模拟计算了浸入式水口的出口倾角、插入深度以及拉速对钢液流动的影响.得出了满足断面要求的合理工艺参数:水口倾角为向下15°,插入深度为200mm,拉坯速度为1.3 m/min.     

含钛熔渣对镁炭质耐火材料的侵蚀

采用静态浸渍法和动态浸渍法研究了TiO2 含量在 2 .4%～ 30 %之间的含钛熔渣对镁炭质耐火材料的侵蚀 ,对侵蚀后试样进行了SEM、XRD和能谱分析 ,提出了含钛熔渣对镁炭质耐火材料的侵蚀机理 :熔渣与耐火材料接触并发生作用 ,熔渣中的TiO2 、FeO等氧化物使耐火材料氧化脱碳并且形成低熔物 ;脱碳及低熔物的熔出使耐火材料孔隙和通道增多 ,这反过来又使熔渣渗入耐火材料内部的速度加快 ,加速了对耐火材料的侵蚀     

TiO2电解制取Ti的热力学研究

钛作为一种重要的金属越来越为人们所重视,因此降低钛的生产成本势在必行.TiO2的直接电化学还原法是一种低能耗、无污染的绿色生产新工艺.目前国内外研究较多的制取钛的新工艺有:FFC剑桥法、EMR法和OS法等.通过TiO2电解实验得到了Ti,并进行了相关的热力学分析与计算,证明TiO2的还原是逐级进行的;同时分析了实验的主要影响因素及其控制方法,为进一步研究TiO2电解制取Ti的机理与工艺提供了一定的依据.     

高效蓄热室阻力及传热特性

根据蓄热室结构特性,建立了高效蓄热室阻力特性和传热特性的数学模型．通过实验分析了单位球层上的无因次阻力（单位阻力系数）与流体速度、温度的依变关系;分析了蓄热体、换向时间等对烟气的排放温度和空气的预热温度的影响,得出了高效蓄热室温度效率和热效率．采用刚玉质小球的适宜换向时间为60s,高效蓄热室的温度效率为83．6％,热效率为72．8％．     

基于热膨胀法与相体积计算模型研究连铸坯冷却过程中奥氏体相变行为

采用热膨胀仪测试研究了Q450NQR1钢连铸坯5℃·min-1及20℃·min-1冷却速率下的线性热膨胀(ΔL/L₀)和热膨胀系数随温度的变化规律.在此基础上,建立了一种基于平均原子体积的相体积计算模型,量化研究了奥氏体相变过程中各相体积分数的变化规律,并在将计算结果与显微组织观察结果对比分析基础上,讨论了连铸冷却速率对铸坯奥氏体相变过程的影响.结果表明:该计算模型可以较为准确地描述铸坯的奥氏体相变过程,适用于多相连续析出相变;随着冷却速率的增大,铸坯热膨胀曲线中对应于铁素体和珠光体析出的两个变化峰向低温区移动,峰值明显增大;冷却速率由5℃·min-1上升至20℃·min-1时,铁素体及珠光体起始析出温度分别降低约32℃和37℃,最终体积分数分别由0.894和0.106变为0.945和0.055.      

结晶器铜板表面耐磨纳米复合镀层的制备及性能

目的提高连铸坯质量,延长结晶器的服役时间,节约铜资源。方法采用纳米复合镀技术在结晶器铜板表面制备了Ni/Al_2O_3纳米复合镀层,并通过扫描电镜(SEM)观察了复合镀层表面形貌。采用单因素变量法研究了镀液中纳米Al_2O_3添加量、阴极电流密度及镀液温度等对纳米复合镀层显微硬度的影响。对结晶器铜板表面的纯Ni镀层和纳米复合镀层进行了摩擦磨损实验。结果在结晶器铜板表面制备出了高硬度、耐磨损的纳米复合镀层。随着镀液中纳米颗粒添加量的增加,镀层的硬度先升高后降低,且当纳米颗粒添加量为40 g/L时,复合镀层的显微硬度达到最大值384HV。因镀液中纳米颗粒的存在,随着电流密度和镀液温度的变化,纳米复合镀层的硬度变化不大。在相同的摩擦磨损条件下,纳米复合镀层和纯Ni镀层的摩擦系数分别约为0.41和0.7,纳米复合镀层的磨损量约为纯Ni镀层的1/2。结论在Ni基镀层中加入纳米Al_2O_3材料,能显著地提高复合镀层的硬度、耐磨损性能。