低碱度脱磷渣在转炉少渣冶炼中的作用

以SGRS工艺为基础,研究了低碱度脱磷渣在转炉少渣冶炼中的作用.根据少渣冶炼物料平衡原理,脱磷阶段结束炉渣碱度控制越低,相当于转炉回收利用的Ca O量越多,能够实现的钢液去Si量也越多.同时实验结果表明,随着脱磷渣碱度的降低,炉渣的熔化性能逐渐改善,带来脱磷阶段结束转炉倒渣量不断增加以及脱磷渣金属铁含量不断降低的有益效果.当脱磷渣碱度在1.2~1.8范围时,脱磷渣半球点温度基本控制在1 380℃以内,脱磷渣中的游离Ca O质量分数控制在0.7%左右的较低水平,同时转炉脱磷阶段结束转炉倒渣量基本可控制在8 t(210 t转炉)或5 t(100 t转炉)以上.     

低温流体微重力池沸腾气泡脱落特性研究

研究微重力下的气泡动力学行为及其脱落特性是揭示微重力下流体沸腾换热机理的基础,而气泡处于空间复合弱力环境下,表现出不同于常规的特殊现象。以微重力下平板加热面上氢沸腾气泡为对象,展开了受力分析,考虑到Marangoni效应的影响,构建了受力平衡模型,进一步计算并分析了不同重力、压力、流体过冷度、壁面过热度下的气泡脱落直径。研究结果表明,当重力降低至某一临界值后,沸腾气泡存在3个不同尺度的脱落直径,且重力水平越低,气泡最大脱落尺寸越大,直径最大可达几十厘米。在常重力下,沸腾气泡仅存在0.01~0.1mm量级的脱落直径,压力对常重力与微重力下气泡脱落直径的影响差异显著,随着压力的升高,常重力气泡脱落直径不断减小,而微重力下最大气泡脱落直径有所增大;在微重力下,流体温度越低则过冷度越大,因此气泡最大脱落直径也越大,液氢过冷度每提高1K,最大气泡脱落直径增大约10%。当重力一定时,存在临界壁面过热度,且只有当壁面过热度超过该临界值时,沸腾气泡才会存在3个脱落直径。当压力越高、流体温度越低时,该临界过热度越小。     

CT技术下掺煤矸石和电石渣的生土材料损伤演化及孔隙研究

以煤矸石和电石渣作为生土改性掺料,通过对生土试件进行轴压下CT扫描试验,得到各阶段荷载作用下的应力-应变曲线、材料内部破坏过程、CT图像等。研究各扫描断面CT图像、CT数与试件破坏过程演化规律,分析CT图像、CT数和应力应变的关系,计算材料各断面孔隙率,引入损伤度来建立材料孔隙与损伤之间的联系。结果表明：在不同应力状态下,XY扫描断面CT图像中裂缝是由四周以环状的形式向内部延伸,YZ扫描断面的破坏从上下表面产生,试件内部的密实度高,试件边缘抵御变形能力相比内部较差。试件受“环箍效应”影响显著,试件底部CT数大于上部,但是XY-2断面CT数小于其它断面,出现大量孔隙和裂缝。低应力状态时,试件上部孔隙率变化大于下部,在峰值应力时,孔隙率波动明显,变化幅度为-43%~+500%。峰值应力后,试件上部孔隙率迅速减少,下部则相反。通过对无纲量损伤度的计算,损伤度表现出随应力的增加先增大后减小再增大的规律。本研究可为生土改性材料的损伤演化规律和材料的损伤本构关系提供参考。     

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。     

Spar平台浮力罐碰撞疲劳分析

采用数值方法给出浮力罐受碰撞载荷作用位置在不同参数下的应力范围,然后用线性累积损伤理论计算出碰撞位置的相应疲劳寿命.计算结果表明:增加浮力罐舱壁的厚度可以使碰撞位置的疲劳寿命略有增加;增加浮力罐舱壁的直径可以使碰撞位置的疲劳寿命略有减少;海水压力使浮力罐上部碰撞位置的疲劳寿命略有增加,使浮力罐下部碰撞位置的疲劳寿命显著下降;浮力罐下部碰撞位置的碰撞疲劳寿命远高于上部碰撞位置的碰撞疲劳寿命.     

大颗粒流化床中颗粒受力的数值模拟

通过数值计算模拟了大颗粒鼓泡流化床中颗粒的受力情况．在模拟过程中，气相采用了欧拉描述方法，颗粒相运动过程的模拟采用了离散单元法．利用软球模型模化颗粒之间的碰撞力，分别研究了3种流化数下温度为300K、内含11000个直径3mm颗粒的流化床中，瞬间颗粒受力在床内的分布情况．结果表明：在通常情况下，乳化相区域颗粒受到的气体曳力平均值一般是其自身重力的1～2倍；除气泡内部外，颗粒所受到的碰撞力亦高于颗粒自身的重力；流化数越高，则床内碰撞力越大，当流化数为1．67后，碰撞力已成为影响床内颗粒无规则运动的主要因素．     

制冷工质R11池沸腾换热气泡行为的可视化研究

采用可视化实验技术对压力为0.1MPa的条件下、制冷工质R11池沸腾气泡行为进行了深入观察和分析．可视化实验结果表明，气泡底部微液层的蒸发对气泡的生长具有极其重要的作用．在气泡生长过程中，未发现气泡底部的微液层有液体补充．研究结果表明，随着壁面过热度的升高，气泡脱离直径与脱离时间减小，而气泡脱离频率升高．此外，通过对实验图像资料的分析，得到了气泡直径及气泡底部干斑直径随时间的变化曲线以及沸腾表面汽化核心密度随热流变化的关联式．基于实验结果，利用动态微液层模型对制冷工质R11的池沸腾曲线进行了预测，结果显示，预测值与实验值在高热流密度条件下符合较好．     

泡沫油运动形态的可视化研究

委内瑞拉Orinoco地层油复杂的“泡沫油”流动特征在油藏开发及实验室研究中受到高度重视,不同压力下的泡沫油微观形态研究对探寻渗流机理尤为重要。低于泡点压力时泡沫油表现出复杂的形态变化,实验利用可视化模型观察和分析了气泡的形成、生长过程、合并和分裂现象,并发现气泡通过孔隙时具有独特的运移特征：当气泡接近和通过孔喉时,运移速度明显加快。不同直径的气泡伴随有变形、翻转和吸附等形式。对模型表面粗糙度、孔隙大小、气泡尺寸等因素进行分析后,发现气油比是影响气泡数量的关键因素,但其不是气/液界面相互作用的主要因素。气泡的产生及运动过程受压降和重质组分的双重作用,高沥青质、胶质含量决定了泡沫油的渗流特征。     

铝熔体泡沫化过程中发泡剂弥散搅拌的研究

采用熔体发泡法制备泡沫铝合金。系统地分析了发泡剂在弥散搅拌过程中,搅拌时间、速度、温度对孔隙率和密度的影响。对发泡剂在搅拌过程的弥散分布及气泡在熔体中的破碎,循环运动和稳定作用进行了研究和深讨。结果表明搅拌时间、温度、速度分别控制在1.5-2.5 min,625-655℃,1500-2000 r/min时可制取低密度、高孔隙率的泡沫铝合金材料。     

氧气底吹造锍过程中气泡行为的水模实验

通过底吹炼铜转炉水模型实验,研究底吹造锍转炉中喷嘴数量、喷嘴角度、喷嘴直径、气流速度等因素对转炉熔池气泡大小、气含率及液面喷溅的影响规律.结果表明:喷嘴直径的增大不利于气泡微细化,且加剧了液面喷溅现象;喷嘴角度的增大有利于减小喷溅,但气含率下降;气流速度的增大有利于气泡微细化,显著提高气含率,但喷溅比较剧烈.与单喷嘴喷吹相比,在总喷气量相同的条件下,双喷嘴喷吹具有明显的优势,两种方法的气泡微细化程度差别不大,但是双喷嘴的喷溅情况明显减弱;双喷嘴夹角44°时能获得最大的气含率,约为9%.     

稀土泡沫铝制备过程热力学研究

对稀土泡沫铝制备过程中的热力学条件进行分析,研究用CaCO3作为发泡剂制备泡沫铝过程中铝熔体中发泡剂的分解、气泡的形成、长大、稳定、消失等热力学过程,采用熔体发泡工艺制备出低成本、结构可控的高强度稀土泡沫铝合金。     

预熔型精炼渣发泡性能实验研究

在实验室内利用中频感应炉对CaO-SiO2-Al2O3-MgO熔渣的发泡性能进行研究，分析了熔渣组成、碱度、粘度、表面张力及助熔剂对熔渣的起泡寿命和发泡指数的影响，同时对高碱度熔渣的发泡性能进行具体分析，研究结果表明碱度在3．0（低碱度渣）和10左右（高碱度渣）、渣指数在0．3左右、Al2O3在低碱度区时含量在8％-14％和高碱度区20％-28％时熔渣具有良好的发泡性能，同时研究表明随着粘度的增加，发泡指数和发泡寿命逐渐降低；随着表面张力的增加，发泡指教和发泡寿命逐渐增加。这对于实际生产的合理配渣衣指导意义。     

CaO-Al_2O_3-CaF_2-SiO_2渣系的黏度

采用内旋转圆柱法测量了不同组成的CaO-Al2O3-CaF2-SiO2渣系的黏度,采用XRD分析技术对高温熔炼渣的物相进行分析,并计算了各渣样的黏流活化能.结果表明:当w(CaO)/w(Al2O3)一定,配渣中SiO2质量分数低于8%时,对渣样的高温黏度并没有明显的影响,在1 490℃以上时,熔渣黏度都低于0.5Pa.s;当SiO2质量分数增加到10%,渣样的高温黏度开始显著降低,温度高于1 440℃时,黏度值低于0.2Pa.s.随着SiO2含量的增加,熔渣的碱度逐渐降低,破坏了原来熔渣的大网状结构,熔渣的黏度明显降低.渣系的黏流活化能变化趋势与渣样的黏度值变化趋势一致.     

LCAK钢CAS精炼过程的物理模拟

针对CAS精炼过程中罩外有大量气泡溢出的问题,在相似性原理的基础上建立了CAS钢包的水模型．研究了CAS精炼过程中底吹气量、浸渍罩插入深度和不同底吹位置对钢包混匀时间的影响．实验发现：浸渍罩的中心与底吹气孔的中心同轴时,能有效地防止罩外气泡溢出．对于300t钢包,底吹方案优化后,底吹位置选在距钢包中心0．3r一0．4r（r为钢包底部半径）,精炼时底吹气量为600L·min-1,排渣时底吹气量选在500L·min“左右,浸渍罩浸入深度选为180～225mm．工业试验表明,优化后的底吹方案有效地解决了罩外气泡溢出的问题,并且提高了LCAK钢液的洁净度和可浇注性．     

延伸流场中的气熔两相流实验现象与分析

为研究气泡在熔体中的动力学,自行设计了圆柱形可视化流道,直接将CO2气体注入聚合物熔体中,观察CO2气泡在小孔延伸流场中不同位置区域时,其形态、大小、运动、变形等动力学现象.并从经典两相流理论的角度出发,分析了流场结构参数、加工条件对气泡在聚合物熔体中形态、分布、运动变化等的影响.实验结果表明:气相在熔体中是以泡状存在的,单一的大气泡经过延伸后,将发生破裂,成为许多细碎的小气泡,且破裂的小气泡的大小、分布、密度等与加工温度、速度、进气压力等有关;气泡经过小孔延伸后破裂,使气熔两相趋于混合,有利于CO2作为发泡剂在泡沫塑料制品生产中的应用.     

废玻璃纤维硬丝泡沫玻璃的制备及其发泡机理

以废玻璃纤维硬丝为主要原料,添加适量外加剂,采用烧结法制备出质量符合要求的泡沫玻璃。其发泡机理是：发泡剂放出的气体一部分由于烧结被包裹在坯体中形成微小气泡,当温度升高至发泡温度、玻璃软化时,气泡膨胀,坯体体积增大而成为泡沫玻璃。引入适当配合的稳泡剂、加入结合剂并加压成型,能够促进烧结,这些对于气泡的形成和稳定都有积极作用。     

基于成控因子法汞矿渣胶结物质组合关系研究

通过对铜仁地区汞矿渣调查,胶结型汞矿渣主要由废弃矿渣、尾矿渣、胶结物三部分组成,分别对其物质构成进行了分析。基于此,采用成控因子法,结合现场胶结试验,确定了各因素对胶结物生长的敏感性大小,重要性依次为水文条件、堆积年限、通风、覆盖层厚度、层位类型、光照、孔隙率。最后,对胶结类型进行分组,分别为:A型全碎石粉渣胶结、B型局部软石碎石粉渣胶结、C型软石碎石粉渣胶结、D型含粉渣碎石胶结、E型全包式碎石胶结、F型接触式不规则碎石胶结、G型接触式球形碎石胶结;并探讨了胶结物的不同物质组合方式的胶结物含量。对汞矿渣胶结物质成分及其组合关系研究对矿渣堆积体稳定性防治具有重要的理论与工程意义。     

Enhancement of the nickel converter slag-cleaning operation with the addition of spent potlining

The slag cleaning (or matte settling) process was experimentally investigated at 1573 K using a fayalitic nickel converter slag containing spinel and matte/alloy particles. The addition of various amounts of spent potlining (SPL) was studied in terms of its influence on matte settling and the overall metal recoveries. The slags produced were characterized by scanning electron microscopy, energy-dispersive spectroscopy, and wet chemical analysis using inductively coupled plasma optical emission spectrometry. The presence of solid spinel particles in the molten slag hindered coalescence and settling of matte/alloy droplets. Matte settling was effectively promoted with the addition of as little as 2wt% SPL because of the reduction of spinel by the carbonaceous component of the SPL. The reduced viscosity of the molten slag in the presence of SPL also contributed to the accelerated matte settling. Greater metal recoveries were achieved with larger amounts of added SPL. Fast reduction of the molten slag at 1573 K promoted the formation of highly dispersed metal particles/clusters via accelerated nucleation in the molten slag, which increased the overall slag viscosity. This increase in viscosity, when combined with rapid gas evolution from accelerated reduction reactions, led to slag foaming.     

泡沫铝发泡过程中气泡的稳定性

对采用粉末冶金法制备泡沫铝材料过程中气泡稳定性对发泡效果的影响进行了研究,对影响气泡稳定的因素进行了分析.确定熔体的黏度与氢化钛分解是决定气泡稳定的主要因素.采用在铝硅合金粉末中加钙来增加熔体黏度,控制熔体的表面张力;通过控制氢化钛加入量来控制氢化钛分解释放出氢气的量;控制发泡时间,使发泡在气泡的稳定时段内进行;保持气泡内气体压力与气泡表面张力的平衡,可获得孔结构均匀、密度适合的泡沫铝材料.