高炉软熔带形态变化的热模型实验研究

利用三维动态热模型探讨了高炉内软熔带的形态及形成位置。结果表明，随中心矿焦比降低，能够形成充分发展的倒Ｖ型软熔带。总矿焦比增大时，软熔带顶点位置降低，喷煤比增大则中心软熔层位置逐渐升高，而鼓风富氧率升高时中心软熔层位置逐渐降低。中心加焦法是发展倒Ｖ型软熔带、疏通煤气流和加风强化的有效措施。     

高炉软熔带对气流分布影响的研究

本文以模型实验为基础,研究了高炉内不同熔软带形状、位置对气流分布和煤气利用的影响。软熔层之间的焦炭夹层透气性良好,气流容易通过,维持适宜的软熔层藉以形成适宜的焦炭夹层分布,会使高炉压差降低,有利于提高强度,强化冶炼过程。倒V型的软熔带结构有利于疏通中心,促进中心气流开放,形成自下而上“树枝状”的流向线分布,使炉缸工作均匀、活跃、稳定。这种结构也有利于提高冶炼强度,改善煤气利用和获得优质生铁,倒V型软熔带的顶层出现位置高时,炉内压差降低,有利于加风强化,但使间接还原区缩小;顶层出现位置低时间接还原区扩大,但可能导致压差升高和边缘过于发展。软熔带的适宜位置应根据综合冶熔条件确定,一般以始于炉身下部为宜。     

软熔带类型对高炉内未燃煤粉分布影响的数值模拟

为了改善高炉炉况、降低未燃煤粉对高炉的负面影响,利用“Euler-Euler”法对高炉内未燃煤粉的堆积分布进行了数值模拟.考察了倒V型、V型和W型软熔带高炉内的未燃煤粉分布,以及软熔带形状对未燃煤粉分布的影响,并比较了三种软熔带高炉堆积未燃煤粉量的多寡和高炉各区域未燃煤粉堆积量.计算结果表明:未燃煤粉主要堆积在高炉软熔带下方;死料柱、风口回旋区下方、软熔区域、软熔带顶部和根部是未燃煤粉容易堆积的区域.W型软熔带是最佳的高炉操作模式,具体表现在:未燃煤粉在高炉内分布相对均匀; 在一定压差条件下可容纳较多煤粉.     

高炉内料层结构动态追踪的技术开发

炉料径向分布影响着高炉下部所形成软熔带的形状和位置，进而间接决定和控制了高炉燃料比的高低.建立了预测高炉内部料层结构的数学模型，并将其转化为可视化界面的软件，供现场人员在线使用，用于计算不同布料参数下料层结构的详细信息，布料参数包括布料矩阵、料线高度、布料方向、径向下降速度分布，预测结果包括径向矿焦比分布、追踪料层位置、料层厚度变化.计算结果均可为现场布料制度优化提供参考依据.     

高炉软熔带数学模型的研究和应用

为了快速地确定高炉内软熔带的形状和位置，根据质量传输原理和热量传输原理，结合国内2500m。高炉检测装置的实际情况，建立了软熔带数学模型，并对莱厂2500m。高炉进行了分析，推断出了该高炉在不同操作条件下软熔带的形态，并初步分析了软熔带的形状和位置与操作参数的关系．     

鞍山钢铁公司应用部份球团矿的效果及全用球团矿降低焦比的可能性

鞍山钢铁公司1958年改造原有的团矿厂的隧道窖为球团矿焙烧炉后,产量增加了6倍左右。虽则球团矿的碱度不高,但使用一部分球团矿替代内熔性结矿后,高炉产量增加,焦比降低,效果优良;认为可以进一步增加球团矿的使用量和增高球团矿的碱度,来使高炉产量进一步提高而焦比进一步降低。     

钒钛球团矿取代钒钛块矿进行护炉的工艺研究

采用氧化焙烧的钒钛球团矿取代钒钛块矿进行护炉,由于TFe,TiO2含量的提高,减少了渣量,故其还原性、软熔性能等冶金性能优于钒钛块矿.将其运用于高炉生产,结果表明,生铁中的钛含量明显高于使用钒钛块矿时的水平,炉缸部位两段冷却壁的进出水温差测量值呈降低趋势,综合焦比略有降低.     

高炉软熔带数学模型的研究和应用

为了快速地确定高炉内软熔带的形状和位置,根据质量传输原理和热量传输原理,结合国内2 500m3高炉检测装置的实际情况,建立了软熔带数学模型,井对某厂2 500m3高炉进行了分析,推断出了该高炉在不同操作条件下软熔带的形态,并初步分析了软熔带的形状和位置与操作参数的关系.     

未燃煤粉在高炉内的分布特性的实验研究

对未燃煤粉在炉内的分布特性进行了二维模型实验研究·通过实验发现进入高炉的未燃煤粉主要聚积在气流流动缓慢和气流发生转折的区域或部位 ;在块状带 ,主要滞留在矿石层中·在煤气流主通道未燃煤粉难以聚积 ,对料柱的纵向透气性和压差影响不大·未燃煤粉积聚的不均匀性造成了局部横向压差增加 ,从而导致了煤气流的重新分布·特别是回旋区前方和前上方透气性恶化 ,使中心气流难以发展 ,促使软熔带向“平底的倒Ｖ型”或“倒Ｗ型”转变·未燃煤粉在高炉内的分布特性的实验研究@刘新 @陈星秋     

控制高炉软熔带的几个问题

70年代在高炉解剖调查中发现了软熔带,软熔带的型状参数(如高度、宽度、分布型状以及根部位置和厚度等)与高炉冶炼过程,高炉的操作炉型以及矿石的冶金性能有密切关系,本文就其相互关系进行了论述。我国在近年通过高炉活体调查、解剖调查及实验室研究,对软熔带的形成,分布型状,对冶炼过程及煤气流再分布等进行了较深入的研究,结果表明,软熔带的分布参数是高炉操作制度,矿石冶金性能和炉型的综合体现。因而控制软熔带就比单纯地控制高炉操作制度更能获得好的冶炼效果,并可在保证高炉顺行的基础上获得高产、优质及长寿。     

COREX熔化气化炉软熔区域的物理模拟

为了模拟COREX熔化气化炉软熔区域,建立了COREX熔化气化炉热态模型,设有热电偶和观察面板,可获得模型内部信息.在热态物理模拟实验中,考察了排料速度、石蜡与玉米体积比、风温和风量等操作参数对软熔区域的影响.实验结果表明,随着所选实验参数值的增加,风口回旋区发生塌料现象的可能性增加;当排料速度增加时,软熔区域位置降低,厚度减少;当石蜡与玉米体积比增加时,塌料前软熔区域位置升高,厚度增加,塌料后软熔区域位置降低,厚度增加;当风温增加时,塌料前软熔区域位置升高,厚度增加,塌料后软熔区域位置降低,厚度减少;当风量增加时,发生塌料前后软熔区域都位置升高,厚度增加.     

未燃煤粉对攀钢渣滴落性能的影响研究

利用高温熔滴炉模拟高炉软熔带,滴落带,研究了未燃煤粉（ＵＰＣ）对高炉冶炼钒钛磁铁矿过程中钛渣的形成和滴落过程的影响。研究表明随着料层中ＵＰＣ量的增加,含钛炉渣滴落量增加,对于普通炉渣得到相反的结论。     

PZT薄膜界面分层破坏的内聚力模拟

实验测试表明,单晶硅基板上磁控溅射沉积的多层薄膜材料Cr/PZT/PLT/Pt/Ti容易沿着Cr/PZT界面端开裂并发生分层破坏.我们在实验测试基础上,通过数值模拟计算与分析研究,确定了该薄膜界面的结合强度参数.模拟计算基于连续介质力学的内聚力模型,采用有限元方法来分析沿Cr/PZT界面的裂纹萌生和扩展过程.首先,将该界面表征为一个遵从指数或双线性内聚力模型本构关系的薄层.然后,通过与实测的断裂载荷、加载点的载荷-位移曲线校准的办法,确定出界面内聚法则参数.研究发现,内聚强度和内聚能是最为关键的内聚参数;双线性内聚力模型更适合于描述Cr/PZT界面破坏;与毫米量级厚度的薄膜材料相比,该多层薄膜材料中的Cr/PZT界面的内聚能较低,属于弱结合界面,沿着该界面的分层破坏为脆性断裂过程.本研究表明,宏观力学的内聚力模型同样适用于分析微米厚度薄膜的界面破坏问题.     

烧结矿中MgO对钒钛矿综合炉料软熔滴落的影响

以钒钛磁铁矿炼铁原料为基础,系统研究了烧结矿中Mg O质量分数对高炉冶炼钒钛磁铁矿综合炉料软熔滴落性能和V,Cr在渣铁中迁移规律的影响,并进行了理论分析.研究表明,随着烧结矿中Mg O质量分数的提高,综合炉料的软化区间t40-t4变宽;熔化区间tD-tS稍有收窄,软熔带变薄且位置略微下移;熔滴性能总特征值S先减小后增大,综合炉料透气性先变好后恶化,在Mg O质量分数为2.98%~3.40%时透气性最好;滴落率逐渐变小;V,Cr在滴落铁中的收得率略有降低;因此,烧结矿中Mg O质量分数在3.40%左右为宜,此时高炉渣中Mg O质量分数约为12%.     

碳/玻璃纤维混编复合材料和钢板的单搭接接头的力学性能分析与预测

对碳/玻璃纤维混编纤维增强复合材料(FRP)和金属的粘接接头、铆接接头及粘铆混合连接接头的力学性能进行了系统的仿真和试验研究。分别使用内聚区损伤模型、金属失效准则和Hashin失效准则有效地模拟试验中胶层的脱粘失效、铆钉的断裂和FRP板的损伤。结合3种失效准则建立粘铆混合连接的有限元模型,并对其混合连接接头的拉伸力学性能进行预测。结果表明有限元模型准确地预测了混合连接试验的最大载荷、失效位移、失效形式和复杂失效过程的各个阶段。混编FRP在有胶层的接头的失效模式上表现出了特殊性,作为编织纱的玻璃纤维被撕脱。此外,基于以上模型研究了胶层厚度对混合连接接头力学性能的影响规律。随着胶层厚度增加,接头的最大载荷先增大后减小,FRP板铆钉孔周围的失效范围逐渐增大。     

III型裂纹裂尖应力场的内聚力模型

摘要： 针对幂指数硬化材料,在小范围的屈服条件下,建立了III型裂纹的内聚力模型,获得了内聚区和塑性区中的应力 应变场及内聚区中的内聚力和张开位移的本构关系.结果表明：对于中等硬度的材料,如果内聚力的峰值小于2.5倍的屈服应力,那么内聚力对塑性区中的应力分布起决定性的作用,传统的弹塑性断裂力学方法和内聚力方法之间存在着差别;当牵引力的峰值变为无穷大时,无论有否内聚力,应力分布都会趋于收敛.     

利用图像处理界定熔化气化炉软熔区域边界

建立了二维COREX熔化气化炉物理模型.利用石蜡模拟DRI,玉米粒子模拟焦炭和块煤,通过高速摄像仪对炉内软熔区域变化进行记录,根据实验前后炉内物料颜色的变化,提出一种图像处理方法.利用该方法可以得到炉内软熔区域边界,从而得到其位置及厚度.对本实验条件下软熔区域的变化过程进行了分析,所提方法可在进一步研究中分析操作条件变化对炉内软熔区域的影响.     

新型三线性本构内聚力模型的界面参数研究

复合材料多向层合板分层扩展行为的准确模拟对层板结构设计非常重要。笔者前期工作已经建立了一种基于失效机理的新型三线性本构内聚力模型来考虑纤维桥接对分层行为的影响。在此基础上,基于二维有限元模型对该新型内聚力本构中的关键参数开展了数值研究,获得了适用于复合材料多向层合板数值模拟的内聚力本构参数取值方案。最后采用确定的本构参数对复合材料多向层合板的分层扩展行为进行了模拟,所得模拟结果与试验结果之间的一致性较好,进而验证了所建立参数取值方案的有效性。     

高温预熔化晶界位错的结构组态转变的探究

晶体材料的性能受其内部晶界特性的影响。在高温下,晶体材料在晶界上易发生预熔化。本研究采用晶体相场(PFC)方法模拟高温二维六角晶体的晶界预熔化区在双轴加载作用下的结构演化情况。结果显示,晶界位错会发生配对,形成具有对称结构的位错团,一对位错上下排列,另一对位错左右排列,构成4个位错的组合。随着施加的应变增大,晶界位错预熔化区域横向扩展,其形状最初为棒状,逐渐转化为六边形,再转变成“V”形,最后又收缩为六边形。晶界预熔化区的形状变化伴随着内部位错结构的转变,从而发生位错芯扩展,原来上下配对的位错转变为并行排列的位错,左右排列的位错发生扩展滑移,并在左右两端萌生出一对新的位错。当预熔化区域扩展达到横向最宽时,该区域发射一对位错,随后预熔化区域开始收缩,最后又恢复到初始的形状。上述结果表明,位错结构的组态转变对晶体材料的高温变形机制能产生强烈的影响。