局部水平层流的气幕围挡特性分析与最佳参数选定

本文分析了气幕对水平层流洁净区的保护机理，通过对气幕区及被保护洁净区的流场及浓度场特性分析，提出了较合理的气幕结构参数，从理论上证明了该种形式的气幕具有良好的围挡效果。     

气幕挡墙技术优化多流中间包数模研究

采用数学模拟方法,依据某无缝钢厂实际六流中间包操作工艺参数,应用欧拉两流体模型、多孔介质模型、欧拉-拉格朗日随机轨道模型及Monte-Carlo法,引入气泡吸附模型,研究了气幕挡墙技术对中间包内钢液流动特性及夹杂物去除率的影响.结果表明,采用气幕挡墙技术,对于改善钢液流动状态、均衡各出口停留时间、延长钢液平均停留时间、降低死区体积、提高夹杂物去除率和实现多流超纯净钢冶炼效果显著.     

底吹中间包气泡运动过程的数模研究

采用VOF模型模拟气泡在钢液中的运动过程,根据计算结果研究气泡的运动特性.结果表明,气泡外形由初始时的球形变为心形,而后逐渐变为椭球帽形;不同气量所产生气泡的直径不同,过小气量不能形成有效气幕;吹气量改变时,气泡运动轨迹也相应改变,小气量下上升轨迹呈螺旋状,中等气量呈现S状路径,较大气量时出现直线上升运动;不同位置上的气泡运动特性完全不同,这与钢液流场分布有密切关系.     

透气砖对底吹中间包钢液流动特性影响的水力学模拟

采用不同性能参数的多孔透气砖进行中间包底部吹气水模实验，研究透气砖的气孔率、透气度、平均孔径对所形成的气泡大小和能形成有效气幕所需条件的影响，并分析使用不同透气砖时的RTD曲线，对使用不同透气砖时的吹气参数进行了优化。研究结果表明，透气砖的气孔率、透气度越小，形成的气泡越小，能形成有效气幕所要求的吹气量越大。采用中间包底部吹气技术，当控制的吹气参数合理时，可以有效地延长钢液的平均停留时间，降低死区体积；在中间包底部同一位置吹气时，气体通过的透气砖不同，要求的吹气参数不同。     

液幕状气液两相流传热特性的实验研究

针对强化脱硫塔内气液两相流的传热与传质，建立了一种新的气液两相流型——液幕状气液两相流．根据该流型的特点，进行了气液两相传热实验，分析了气液两相流中的温度场分布，并研究了传热系数与液气比之间的关系．结果表明：无论顺流或逆流，在空气流速一定时，传热系数都随着液气比的增大而减小，并且液幕顶部是传热效果最佳的位置，可以组织多层液幕来降低工业成本．得到的传热系数与液气比之间的关联式为工程设计和更深一步的研究工作提供了技术标准．     

玻璃纤维增强气凝胶防护性能的研究

在改进的霍普金森压杆上对玻璃纤维增强气凝胶的防护性能进行了初步研究,使用高速摄影技术研究了气凝胶的防护机理,并通过靶试实验验证了气凝胶/钢复合靶板对实弹的防护效果.结果表明,使用12mm厚的气凝胶对入射波进行整形后,输入杆上应力时间曲线的形状由矩形逐渐变为准三角形.输入杆上的最大应力由700MPa降低为311MPa,应力持续时间由80μs延长为210μs.气凝胶在子弹冲击作用下发生爆炸,改变了应力状态并消耗大量能量.纤维可以延缓气凝胶的爆炸过程,有利于能量的散失.气凝胶/钢复合靶板能够有效地防护弹丸的冲击,气凝胶对内层的钢板起到了很好的保护作用.     

地下咬合型管幕构件抗弯刚度参数分析

基于咬合型管幕构件的抗弯性能试验,运用ABAQUS建立了咬合型管幕构件的有限元模型,并通过室内试验标定有限元模型.研究了在不同参数组合下咬合型管幕构件的抗弯刚度变化规律,并以此来找到最优的结构参数组合.研究结果表明,钢管直径与咬合程度在提升构件抗弯刚度上具有一定的相互作用影响,当钢管咬合程度与钢管直径比值在0.16~0.28时,构件具有较好的抗弯性能;钢管直径、钢管壁厚及钢筋直径与构件抗弯刚度均呈线性正相关;钢管直径对提升咬合型管幕构件的抗弯刚度具有显著作用,其次是钢筋直径和钢管壁厚.     

MC68HC705P6A在电梯门安全保护光幕装置中的应用

本文介绍了MC68HC705P6A单片机在电梯门安全保护光幕中的应用,以及电梯门安全保护光幕的工作原理,电路设计和软件设计.     

空气氧化对钢液成分直接测量的影响

搭建了一套基于激光诱导击穿光谱技术的钢液成分直接测量实验系统,针对钢液表面被空气氧化的问题进行了实验,评估了氧化层对测量结果的影响.在此基础上,利用氩气作为保护气,对比分析了不同氩气流量下,钢液内各元素谱线强度和测量稳定性的变化趋势.结果表明:钢液氧化会令大部分合金元素在表面富集,从而使相关谱线的相对强度增大,因此不宜...     

基于模糊PID的智能气幕式围油栏控制系统研究

针对气幕式围油栏技术无法根据围油效果进行自动调节控制参数的不足,提出以气幕围油距离作为围油效果的标准,开发了一套运用模糊PID的气幕围油栏系统。该系统以围油距离与期望值偏差以及偏差率的动态特征为输入参数,以控制参数为输出参数。设计优化隶属函数与模糊控制规则,搭建仿真模型,通过阶跃信号的激励,得到PID与模糊PID控制的响应对比曲线,最后进行了水池中的模型试验。结果表明,模糊PID控制响应能更早达到稳定期,后期围油效果稳定,证明了此控制策略具有稳定性强、超调量小等特点。最后,进行水池中的试验,可知基于此算法的气幕围油栏能顺利完成溢油围控的工作。     

钢包保护套管中弥散微小气泡的生成机理

向钢包保护套管中吹入惰性气体,利用套管中湍急的注流,可将气体离散为弥散微小气泡.通过计算套管中注流的能量分散强度,得出了套管中弥散微小气泡的最大尺寸,并采用伯努利方程分析了套管中注流的压力分布.理论计算结果与文献报道及实验室水模实验结果一致.     

钢液精炼和连铸过程中物理去除夹杂物现状及展望

夹杂物去除是钢液精炼的重要任务之一。目前与去除夹杂物相关的工艺方法主要有:钢包-电磁搅拌和钢包底吹氩;RH及RH侧底复吹;中间包-控流装置、气幕挡墙和通道电磁感应加热;结晶器电磁搅拌与电磁制动和水口吹氩。本文总结了钢水精炼中各个反应器去除夹杂物的方法和机理,并分析了影响夹杂物去除效率的主要因素,为钢水二次精炼的夹杂物去除工艺优化提供理论依据和参考。     

连铸中间包内夹杂物去除行为的物理模拟

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包物理模型实验,考察了换钢包过程中,中间包初始液面高度、长水口注入流量及控流装置对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:中间包初始液面高度从工作液面的1/4到3/4过程中夹杂物去除率提高较快,3/4工作液面为较理想的换钢包操作液面;夹杂物的去除率随长水口注入流量的增加而增大,注入流量超过2.5m3h-1时,夹杂物去除效果明显改善;挡墙挡坝组合控流装置的去夹杂效果较无控流装置有明显改善,在此基础上加入抑湍器后,去夹杂效果明显改善.     

扩张型长水口对中间包冲击区钢液流动的影响

建立中间包浇铸过程钢-渣-气多相流数学模型,研究稳态浇铸和换钢包过程非稳态浇铸时,扩张型长水口对中间包冲击区钢液流动行为的影响。结果表明,稳态浇铸时,使用扩张型长水口可以有效减小冲击区内钢液湍动能和液面流速,降低钢液面裸露和钢渣卷混的倾向;换钢包非稳态浇铸时,随着扩张型长水口内径增大,钢液面裸露面积整体逐渐减小,但长水口内径扩张2倍时,会由于排除气体量大,造成钢液面较长时间的裸露;使用内径扩张1.5倍的长水口时,钢液面裸露面积小,没有明显的钢渣卷混,有利于提高钢液纯净度。     

真空脱气过程中钢水温降的理论分析

为了研究真空脱气过程中影响钢水温降的主要因素,从而找到对应的措施控制钢水温降,对VD过程的传热模式和传热机理进行了分析,根据国内某厂的实际情况,结合数值模拟方法分别得到了烘烤过程和LF加热过程中钢包温度场的变化,以LF结束时的温度值作为初始值对VD过程的温度场进行了模拟。根据模拟结果分别计算了渣面和钢水裸露面的热辐射、钢包衬蓄热、包壁和包底的传导散热和氩气吸热等因素造成的钢水散热量,对其影响程度进行了评估。通过计算发现,渣面、钢水裸露面的热辐射和包衬蓄热是造成VD过程钢水温降的主要因素,分别根据各个因素的影响特点提出了控制钢水温降的具体措施。     

底吹-机械搅拌耦合铁水脱硫的模拟

针对底吹-机械搅拌耦合铁水预处理脱硫的气体与熔体的相互作用过程,利用CFD商业软件Fluent 15.0和物理模拟的方法,针对某钢厂120t底吹钢包脱硫过程进行实验研究,并从流场、气体体积分布等方面研究了搅拌桨结构、搅拌转速、通气流量、偏心度对铁水包内钢液混合效果的影响.结果表明:使用SSB-D桨,搅拌转速200r/min,通气流量为1.5m³/h,偏心度0.4时,熔池内的流场分布得更均匀,镁蒸气气泡在铁水中更加分散和细化,增加了镁蒸气与铁水的气液接触面积,提高了镁蒸气的脱硫效率.     

铝合金复合板的双流双辊铸轧制备

提出了一种新型的复合板带制备技术——双流双辊铸轧技术,并用该方法制备了6063/7050铝合金复合板带,验证了采用双流双辊铸轧技术制备铝合金复合板材的可行性.利用两个熔炼炉分别把6063和7050两种铝合金原料熔化后,将液体注入带有两个狭缝水口的中间包中,通过立式双辊铸轧机铸轧得到4mm厚的6063/7050铝合金双金属复合板带.微观组织和力学性能检测发现,两种金属在结合面处形成了良好的冶金结合,为达到良好性能,板带需要后续深加工.     

超声波钢包精炼冷态模拟

以某钢厂180 t钢包为原型,进行超声波改善钢包熔池搅拌效果的冷态模拟实验。通过记录pH计示数变化研究底吹气体搅拌均混时间及超声波搅拌均混时间。实验结果表明,在底吹空气水模实验中,当吹气位置在距离中心为0.33R,流量为0.1 m3/h时,底吹气体搅拌所需的均混时间最短为50 s;超声波水模实验中,当波源伸入钢包的中心液面下25 cm处,输出功率1.8 kW,均混时间最短为35 s;在超声波和底吹气体联合实验中,当吹气位置在距离中心为0.33R,流量为0.1 m3/h,波源伸入钢包的中心液面下25 cm处,输出功率1.8 kW时,均混时间最短为48 s;可以看出超声波可明显缩短钢包均混时间,改善钢包精炼动力学条件。     

钢液中气泡和夹杂物的去除

熔池中钢液的流动、气泡以及夹杂物的大小都影响着钢液中夹杂物的去除率.研究表明,向上流动的钢液有利于夹杂物的上浮,几乎所有的夹杂物都能在钢液上升流中上浮.向下流动的钢液对夹杂物和气泡的上浮有阻碍作用,当气泡的直径小于1mm时其在钢液中将无法上浮.在钢包精炼吹氩过程中,应使用较小的吹氩量,一方面避免产生过大的气泡而降低底吹气体的利用效率,另一方面减小熔池内的钢液流速,促进气泡和夹杂物的上浮.但吹氩量也不宜过小,必须使气泡保持一定的尺寸来保证其充分上浮.在钢包精炼过程中选择吹氩量时,应综合考虑钢液流速和气泡大小的影响.     

基于钢包运行稳定性的炼钢厂生产计划优化

针对炼钢厂在不满负荷生产的情况下,缺少相应指导原则编排生产计划的问题,提出一种基于钢包运行稳定性的生产计划优化方法.首先,通过对炼钢厂钢包周转过程的分析,提出在线运行钢包个数的计算方法.然后,分别针对单台铸机和两台铸机顺序开浇的两种情况,分析生产计划对钢包运行状态的影响,建立计算模型.以某炼钢厂生产计划为例进行解析,并以钢包运行稳定性为评价参数,利用遗传算法对生产计划进行优化.结果表明,优化的生产计划可以减少钢包使用个数及其温度波动,减少烘烤煤气消耗量和降低转炉出钢温度,提高钢水温度的控制水平.