复吹转炉底吹喷粉的物理模拟

建立了底吹喷吹石灰石粉的冷态模型:用水模拟钢水,用浸盐的空心Al2O3模拟石灰石粉,用真空泵油模拟炉渣,研究了复吹转炉底吹喷粉的重要参数粉剂分布和粉剂穿透比.考察了不同底吹布置条件下的粉剂分布,利用图像处理法确定了最佳的底吹布置方式.在最佳底吹布置方式条件下,考察了不同固气比和粉剂粒度对粉剂穿透比的影响;结果表明穿透比随固气比和粉剂粒度的增加而增加,确定了实验条件下最佳固气比为30~40,粉剂粒度为0212~0380mm.     

复吹转炉底吹喷粉的物理模拟

建立了底吹喷吹石灰石粉的冷态模型:用水模拟钢水,用浸盐的空心Al2O3模拟石灰石粉,用真空泵油模拟炉渣,研究了复吹转炉底吹喷粉的重要参数粉剂分布和粉剂穿透比.考察了不同底吹布置条件下的粉剂分布,利用图像处理法确定了最佳的底吹布置方式.在最佳底吹布置方式条件下,考察了不同固气比和粉剂粒度对粉剂穿透比的影响;结果表明穿透比随固气比和粉剂粒度的增加而增加,确定了实验条件下最佳固气比为30~40,粉剂粒度为0.212~0.380 mm.     

束射流氧枪的射流特性研究

利用软件FLUWENT6.2.16模拟转炉集束射流氧枪的射流流场, 探讨了转炉集束射流氧枪的射流特性及衰减规律. 结果表明, 集束氧枪的射流衰减较超音速氧枪衰减减缓, 冲击力加大, 射流核心段长度平均增加约300mm; 集束射流流场的核心段长度随着工作压力的增大而增加, 结合使用成本, 在实际设计工作压力时有一最佳区间, 在转炉炉况条件下一般取值 0.8~0.9MPa 为佳, 同时核心段长度还受环氧温度影响, 随其升高而增加; 在转炉炉况条件下, 环氧流量取主氧流量约1/7 时, 射流的集束特性最为明显.     

转炉集束射流氧枪的射流特性研究

利用软件FLUW ENT6.2.16模拟转炉集束射流氧枪的射流流场,探讨了转炉集束射流氧枪的射流特性及衰减规律.结果表明,集束氧枪的射流衰减较超音速氧枪衰减减缓,冲击力加大,射流核心段长度平均增加约300mm;集束射流流场的核心段长度随着工作压力的增大而增加,结合使用成本,在实际设计工作压力时有一最佳区间,在转炉炉况条件下一般取值0.8～0.9MPa为佳,同时核心段长度还受环氧温度影响,随其升高而增加;在转炉炉况条件下,环氧流量取主氧流量约1/7时,射流的集束特性最为明显.     

转炉局域传质和混匀效果

采用冷态转炉对转炉熔池局域流动和传质效果进行了研究．选用不同氧枪喷头、枪位和熔池形状进行实验,通过测量熔池各区域的电导率值来研究熔池局域传质和混匀效果．根据实验结果,分析了各因素对熔池传质、死区分布、混匀时间及熔池速度均匀性等的影响．研究结果发现：标准熔池（径深比为3．1）中,熔池死区主要位于熔池底部侧壁和环流中心处;浅型熔池（径深比为5．2）中,熔池死区主要位于熔池侧壁．适当增加氧枪喷孔倾角和熔池径深比,有利于增大熔池环流半径,改善熔池内部流动,减小熔池内部死区．     

180t顶吹转炉溅渣护炉工艺冷态模拟试验

采用冷态模拟试验,通过测定溅到转炉炉衬上的渣量多少,确定最佳操作工艺参数·结果是在１１％渣量及２３０ｍ３·ｈ－１,２６８ｍ３·ｈ－１顶吹标准状态气体流量条件下,炉衬表面和炉帽部位的最佳溅渣枪位分别是１５５ｍｍ,１６５ｍｍ左右和１２５ｍｍ,１４５ｍｍ左右·     

顶底侧吹转炉熔池搅拌混匀物理模拟

在实验室建立顶底侧吹转炉吹炼物理模型,实验研究了顶底侧吹工艺参数对顶底侧吹转炉熔池搅拌混匀的影响.结果表明,侧吹气体流量对熔池混匀时间有重要的影响,存在一个临界侧吹气体流量,在低于临界侧吹气体流量范围,随侧吹气体流量增加,熔池的水平搅拌作用逐渐增强,熔池的混匀时间随之下降,侧吹气体达到一定的侧吹气量临界值后,熔池混匀时间显著降低,进一步提高侧吹气量,熔池混匀时间不再有大的变化.应在保证足够的侧吹气体流量的前提下,尽量采用适当小断面的侧吹枪.合适的底吹供气强度有助于顶底侧吹转炉熔池搅拌混匀,顶枪枪位和顶吹气体流量的变化对顶底侧吹转炉熔池混匀影响不大     

两排氧枪角度设置对大型底吹炉流动特性的影响

在不同氧枪倾角和角度间距下,建立氧气底吹炉仿真模型,分析不同工况对熔体流动特性的影响。研究结果表明：两排氧枪角度设置对底吹炉内流动特性的影响主要体现在炉径方向。氧枪倾角会对核心搅拌区的空间位置产生“偏移”作用,控制核心反应区向氧枪所在一侧炉壁偏移程度;角度间距会对核心搅拌区的扰动状态产生“分散”作用,控制搅拌源形成的核心搅拌区聚散程度。为了更好地调控大型底吹炉熔池气动搅拌特性,将两排氧枪角度设置为0°&15°组合较为合理,熔池内有较好的气动搅拌强度和气体分散效果,进而提高熔炼效率,且未产生熔体恶性喷溅。     

厚渣层熔融还原铁浴混合特性的物理模拟

设计了应用于厚渣层冶炼的铁浴熔融还原炉模型,通过水模实验研究了反应器在不同底吹布置下多层侧枪操作参数对熔池混匀时间的影响规律.单孔底吹实验结果表明,与纯侧吹实验相比,中枪角度、深度以及下枪角度的影响变弱,下枪插入深度的影响增强.多孔底吹实验结果表明:双孔底吹的混匀时间总体上小于四孔底吹布置;当喷嘴数目相同时,非对称底吹的混匀时间小于对称底吹布置.通过比较6种底吹布置下最优参数组合所对应的混匀时间,确定反应器最佳底吹参考布置为双孔非对称底吹,相应的侧枪参数为中枪角度50°、中枪水平深度180mm、下枪角度50°、下枪水平深度180mm.     

底吹冰铜吹炼炉中气-液流动状况的数学模拟

采用Eulerian-Eulerian模型描述了底吹冰铜吹炼炉内气液两相流行为,在模拟结果与实测结果一致的基础上,对双喷嘴在不同喷气角度下熔池内的气液两相流行为及气体含量进行模拟计算与比较.结果表明:随着喷吹角度的增大,喷溅情况相应有所减弱,在14°对喷角度下的喷溅现象最为严重.随着双喷嘴对喷角度的增大,射流轴线横向穿透距离增大,湍动能的分布区域也相应增大,气泡在容器中停留时间增加.但当夹角超过一定范围后,继续增大角度会使喷嘴口距离液面垂直距离减小,气泡在熔池中的停留时间反而减小,其中28°对喷角度下,熔池中的气体体积分数最大,而且湍动能分布范围最广.     

COREX熔化气化炉风口回旋区CFD+DEM数值模拟

COREX熔化气化炉风口回旋区是炉况顺行的基础,在冶炼过程中起着十分重要的作用,为了描述其形状和大小,建立了CFD+DEM(ComputationalFluidDynamicsandDiscreteElementMethod)耦合模型,对回旋区形成过程及大小进行了颗粒尺度的分析.得到床层高度为04m,气体速度1174m/s的条件下回旋区颗粒空隙度分布,当吹气时间为013s时,气体入口附近有颗粒被吹开,随着时间的推进,气体动能吹开的颗粒增多,019~021s时,形成的回旋区开始稳定.对入口处不同气体速度条件下回旋区及其附近颗粒速度进行了计算模拟.模拟结果显示,风口附近颗粒在做回旋运动,并且随着入口气体速度的增大,吹开的颗粒增多,回旋区空腔增大,当入口气体速度为1174m/s和1683m/s时形成的回旋区较稳定,当入口气体速度大于2190m/s时形成的回旋区不太稳定.     

液体金属和合金的盐雾化

介绍了作者发明的一种新型的流体金属和合金的雾化制粉方法,即采用含有固体盐（NaCl）颗粒的高速气流对液体金属或合金进行雾化得到粉末的方法（简称为固体雾化法）。通过对几种金属和合金粉末制备工艺的研究得到如下结论;在同等气体压力和流量条件下,采用含有固体盐颗粒的高速气流雾化金属熔体制得的粉末比不含固体盐颗粒的高速气流雾化制得的粉末的粒度细得多,而且粉末粒度分布较窄,粉末冷却速度较大,采用固体盐雾化法制务金属粉末时,盐的流率愈大、流速愈快、粒度愈细,则雾化制得的粉末粒愈细。     

转炉局域搅拌和混匀效果的水模型实验

为研究转炉的局域搅拌和混匀效果,以55 t转炉为原型,建立转炉水模型,在不同喷吹条件下,通过多点测量的方式,对转炉进行水模拟实验。结果表明:纯底吹条件下,底部中心处的混匀时间较短;顶吹条件下,底部中心处搅拌最弱;顶底复吹条件下,随着枪位的升高,熔池内4个测量点的混匀时间均先变小后增大,并找到平均混匀时间最短的底吹方式,在此底吹布置方式下的枪位为0.16 m时,侧壁面的上部和下部以及环流中心附近混匀效果较好,枪位为0.20 m时,底部中心处的混匀时间最短。进一步比较底吹对称布置和非对称布置下的搅拌和混匀效果可知,底吹喷嘴的非对称且集中布置更有利于改善转炉内流场,减少搅拌弱区。     

转炉中石灰石替代部分石灰对脱磷、炉气成分及氧枪枪位的影响

石灰石替代部分石灰进行转炉炼钢可降低炼钢生产成本、减少CO_2排放。为研究其加入量对脱磷、炉气成分和氧枪枪位的影响,进行了石灰石替代比分别为18%、19%、20%、25%、28%、29%、39%、41%的工业试验研究和热力学分析。研究结果表明:(1)石灰石替换比为25%时脱磷效果较好,终点磷含量为0.016%,比原工艺0.030%的终点磷含量降低了47%;(2)用石灰石替代部分石灰后煤气开始回收时刻提前1~2min,煤气回收量增加,且石灰石加入量越大,煤气可回收时刻越早;(3)采用石灰石替代部分石灰冶炼时,转炉氧枪基本控制枪位由1.7m升高到1.8m。     

新型套管式微反应器制备碳酸钙超细颗粒

以氯化钙和碳酸钠制备碳酸钙为例,将套管式微反应器应用于颗粒的制备过程,并详细考察了各种操作条件对颗粒制备的影响。对所得产品进行SEM和粒度分布分析,结果表明：颗粒 粒径随着体系总流量和反应物浓度的增大而减小;微反应器混合距离对颗粒平均粒径无明显影响。将套管式微反应器沉淀法与直接沉淀法进行比较,结果发现,直接沉淀法得到的颗粒形貌差,颗粒粒径在8～11μm之间;而在相同的反应条件下,套管式微反应器可以制得平均粒径为0.89μm,分散性良好的球形碳酸钙颗粒。     

210 tRH精炼过程的混匀特性

以某钢厂210tRH真空精炼装置为原型,根据相似原理建立1﹕4水模型,研究了吹气量、浸入深度、真空度以及气孔堵塞对混匀时间的影响。结果表明,RH混匀时间随着吹气量的增加而呈现减小的趋势;随着浸入深度的增加先减小后增大,并存在最佳浸入深度480 mm;随真空室压力的减小而减小;随着吹气孔堵塞个数的增加先减小后增加。利用粒子成像测速技术( particle image velocimetry,PIV)测量了RH精炼过程钢包内二维流场,与数值模拟结果对比,发现钢包内的流体运动主要是从下降管到上升管的循环流动以及下降管周围的回流运动,不活跃区主要集中在渣-钢界面以下浸渍管浸入深度范围内。     

单帧单曝光图像法对粉雾剂粉末模型分散效果的研究

利用单帧单曝光图像法(SFSEI),从相互垂直的2个方向分别对不同流量的气流分散作用下的粉雾剂粉末模型的分散粒径(及粒径分布)和颗粒速度(及速度分布)进行测量;将结果与激光衍射法、数值模拟法进行比较;分析了SFSEI法在粉雾剂分散效果测量中的适用性。研究结果表明:实验中颗粒统计数量在750以上时,所得平均粒径和平均速度结果无明显差异;对于实验条件和流道结构,竖直方向拍摄比水平方向拍摄得到的结果更接近激光衍射法和数值模拟的结果;同时,颗粒速度的测量会受粒径大小的影响。使用SFSEI方法时应尽可能减少离焦颗粒比例以提高测量精度,在气体流量较低的情况下更易于实现较高的测量准确性。     

反溶剂重结晶法制备阿奇霉素超细粉体

采用反溶剂重结晶法进行了阿奇霉素微粉化实验研究。系统考察了药物溶液质量浓度、溶剂反溶剂比例、搅拌时间、干燥方式等因素对产品形貌和粒度的影响。得到较优的制备工艺条件为：药物溶液质量浓度0.2 g/mL、溶剂反溶剂体积比1:20及搅拌时间10 min,可制备出平均粒径为 270 nm的药物颗粒,经喷雾干燥可得粒径为2~5 μm的阿奇霉素超细粉体。采用扫描电镜、比表面积测试、红外光谱分析和体外溶出实验对原料药及产品性质进行分析表征,分析结果表明,阿奇霉素超细粉体化学结构不变,且比表面积增大8倍,溶解速率明显提高。