直接合金化冶炼含硼钢的动力学研究

对直接合金化冶炼含硼钢进行了动力学分析并从纯铁渗硼溶解和渣铁对流时氧化硼和碳反应两个过程建立了动力学模型,得出求解纯铁熔解速率的方法,氧化硼还原率与炉渣直径、渣在金属液上浮停留时间的关系。实验结果表明,炉渣直径一定时,停留时间越长还原率越高;炉渣在铁液中停留时间一定时,炉渣直径越小还原率越高。     

承钢半钢熔渣气化脱磷循环利用试验研究

溅渣护炉过程加入焦末可使熔渣中P元素以气态形式脱除,在河钢集团承钢公司进行了半钢熔渣气化脱磷循环利用工业试验,研究结果表明:炼钢温度下气化脱磷初始产物以P_2气体存在;半钢熔渣气化脱磷后循环利用不会影响后续炉次的脱磷效果,试验炉次终点钢水磷质量分数均值在0.019%,满足冶炼需求;气化脱磷熔渣循环利用可减少石灰消耗约6.35 kg/t,减少比例为24.73%;气化脱磷炉渣主要物相组成为硅酸盐相、RO相,P主要富集在C_2S相(硅酸二钙)中,炉渣含有部分未反应的焦末。     

液态钐铁合金中氮气泡的运动行为

对于钢包内底吹气体的精炼方法,通过物理实验和理论计算相结合的方法,研究了液态钐铁合金中底吹氮气泡的运动行为,重点讨论了氮气泡在液态钐铁合金中上浮时的形态。结果表明:液态钐铁合金中,底吹氮气泡生成时的最小压力与外界气压以及吹气管的半径有关;当外界压力一定时,吹气管的半径越小,生成气泡所需的最小压力越大;当吹气管的半径一定时,生成气泡所需的最小压力随外界压力的增大而增大。在常压条件下,底吹氮气泡半径随时间的的增大而增大,实验表明,2.5 s之前,氮气泡的长大速率比较缓慢。同一时刻,压力越大则氮气泡的半径越小,且不同压力下氮气泡的长大速率不同,压力越大,气泡的长大速率越小。     

基于示踪剂法板坯连铸40t中间包内钢液流动行为的物理模拟

通过中间包1:3水力学模型,利用激光片光源对中间包水模型进行切片照射、加入示踪剂显示流体流动特性等手段,研究了钢厂板坯连铸双流40 t中间包水模型挡墙挡坝的相对位置,长水口插入深度（50~105mm）和流量（拉速）(0.7~0.9 m³/h)对流动行为的影响。结果表明,流量0.8 m³/h、长水口插入深度93 mm、挡坝内移1 cm的工艺设计较为合理,优化后工艺条件下中间包流动状态较好,有利于减少"死区"比例和夹杂物上浮去除。     

塞棒抖动对浸入式水口流场的影响

连铸浇铸过程中采用塞棒控流,存在塞棒抖动影响浸入式水口流场的问题。利用水模拟的方法,研究塞棒开启高度、浸入式水口插入结晶器深度对浸入式水口内流场的影响。实验结果表明：塞棒开启高度为5、10 mm时,浸入式水口内流速分布不均匀,受塞棒抖动影响较大;塞棒开启高度为15、20 mm时,浸入式水口内流速分布比较均匀,受塞棒抖动影响较小;浸入式水口插入结晶器深度为100、150 mm时,浸入式水口内流速分布不均匀,受塞棒抖动影响较大;插入深度200、250 mm时,流速分布比较均匀,受塞棒抖动影响较小;塞棒开启高度越高、水口插入结晶器深度越大,水口流速越均匀,受塞棒抖动影响越小。均匀稳定的水口流场有利于减少水口结瘤和塞棒侵蚀。     

钢液湍流漩涡中夹杂物运动行为

为研究钢液中湍流漩涡对钢中夹杂物行为的影响,采用Matlab软件对不同尺寸夹杂物所受斯托克斯阻力、重力、向心力进行分析,并构建钢液湍流漩涡中夹杂物运动行为模型。计算结果表明:漩涡中尺寸0~23μm的夹杂物以0~1m/s的初始切向速度做向心运动,逐渐聚集至涡心,其跃迁轨迹呈螺旋锥形,跃迁角、跃迁起点和终点与粒径、涡速相关。粒径、涡速越大,跃迁角越大,跃迁终点离涡心越远;而大于此尺寸范围的夹杂物惯性作用较强,离心运动趋势较大,重力将超过斯托克斯阻力成为主要作用力。通过水模拟实验得出漩涡中夹杂物的运动轨迹为螺旋锥形,与理论模型结果一致。     

熔炼条件对钐铁合金成分的影响

采用X射线电子衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段表征分析了熔炼气氛、坩埚材质等对钐铁合金渗氮实验过程的影响,并探讨了熔炼温度与钐挥发量之间的关系。结果表明,钐铁合金在低真空熔炼过程中,钐极易挥发,并与氧发生化学反应,生成高熔点的难熔物质氧化钐,导致合金不易熔化,而在氩气气氛保护下钐铁合金熔化良好,且无杂质生成;相同熔炼温度下,氧化铝坩埚相比于氧化镁坩埚,与钐铁合金反应程度小,更适合钐铁合金的熔炼;合金中钐的挥发量随温度升高而逐渐增大,熔炼温度为1 510℃时钐挥发量达7%。     

焦粉还原转炉熔渣气化脱磷试验

为实现转炉溅渣护炉阶段的气化脱磷工艺,避免炉渣磷富集,便于脱磷熔渣留至后续炉次循环利用,在实验室进行了焦粉还原转炉渣的热态试验,研究结果表明,随着试验温度的升高,焦粉的气化脱磷率逐渐升高,1900 K下的气化脱磷率可达82.35%;焦粉的气化脱磷率随着炉渣碱度的升高呈现降低趋势;当焦粉加入量足够时,适当增加炉渣中FeO质量分数有利于气化脱磷反应的进行;当焦粉粒度为0.5~2.5 mm时,气化脱磷率变化不大,约为58%,但当焦粉粒度为2.5~3.5 mm时,气化脱磷率降至52%。富磷相微区碳质量分数与磷质量分数成反比,这印证了焦炭确实参与了气化脱磷反应。研究结果为工艺开发提供了一定的理论指导。     

Nd2Fe14B/α-Fe永磁材料中软磁相晶粒尺寸及其含量的确定

在前人对Nd₂Fe₁₄B/α-Fe永磁材料中软磁相晶粒尺寸及其含量的实验结果和分析的基础上,通过建立简单模型进一步证明并相对精确的计算了双相纳米复合永磁材料中软磁相晶粒尺寸及软磁相的含量范围。综合分析得出Nd₂Fe₁₄B/α-Fe永磁材料获得最优磁性能时的软磁相尺寸~8nm,软磁相含量~40%。该数据为FePt / Fe₃O₄和Sm₂Fe₁₇N₃/α-Fe等其它双相纳米复合永磁材料最有磁性能对晶粒尺寸及其含量的要求在理论上奠定了基础。     

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。