线性电磁搅拌下钢包炉内卷渣临界速度的模拟研究

在钢包精炼炉旁配备了电磁搅拌系统,并利用多普勒超声波测速仪对线性电磁搅拌方式下金属液与模拟熔渣的界面流速分布状况进行了测定及分析;确定了卷渣临界流速等重要冶金参数,并根据相似原理对实际钢包精炼炉的对应参数进行了分析.研究发现,电磁搅拌可以有效促进金属液的内部流动,从而显著改善金属液内部的动力学条件,是提高钢包精炼效率的有效手段.在生产中,可以卷渣临界流速为依据,针对不同的精炼工艺要求采用不同的电磁搅拌强度.     

钢包用引流材料的流动性能与烧结性能

基于有关钢包的引流技术,研究了石英质、镁橄榄石质和铬铁矿质引流材料在不同石墨和铬铁矿加入量条件下的流动性能、烧结性能和热膨胀性能.结果表明,石英砂加4%石墨混合物的流动性好;一定量的石英砂、铬铁矿、石墨的混合物可以提高材料的流动性能和获得恰当的烧结性能;加入钾长石粉优化了引流砂的烧结性能和热膨胀性能.     

新型钢包的温度场及其影响因素模拟分析

以具有纳米保温材料内衬的新型钢包为研究对象,通过建立三维有限元模型,运用ANSYS软件分析该种新型钢包与传统钢包在烤包和盛钢两种工况下的温度分布,并研究纳米绝热材料的导热系数对新型钢包温度场的影响。结果表明,在两种工况下新型钢包的温度分布均优于传统钢包,新型钢包包壳的最高温度明显低于传统钢包包壳的最高温度,新型钢包的保温隔热性能比传统钢包更加优良;在一定范围内,新型钢包包壳的温度随纳米材料导热系数的降低而不断下降,当纳米材料导热系数降低80%时,新型钢包包壳的温度分布更加均匀,包壳的最高温度降幅最大,新型钢包的热量损失更小,其保温性能得到明显提升。     

电磁搅拌钢包内气泡聚并破裂行为

结合气液两相流欧拉模型与考虑气泡破碎聚并的颗粒群平衡模型,研究了电磁搅拌下底吹钢包内流场分布及气泡尺寸分布.结果表明:搅拌器向上搅拌时钢包内形成一个大循环流场,而向下搅拌时钢包内形成了一个大的回流区和一个小的回流区.钢包内气泡分布为气液两相区中心区域气泡直径最大,气液两相区边界处直径较小,且从气液两相区中心到气液边界气泡直径逐渐减小.电流越大,气液两相区域在垂直方向上偏转程度越大,而且电流越大,气液两相区中心大气泡分布区域也越大.电磁搅拌器向下搅拌时气液两相中心区域大气泡直径分布区域小于向上搅拌.大气泡偏转程度小于小气泡,大气泡偏向钢包中心轴线一侧.     

电磁出钢系统中感应加热电源设计及其对系统可靠性的影响

为了将电磁出钢技术应用于工业生产,需对该系统所用的感应加热电源以及电源在加热过程中系统的可靠性进行分析。利用工业实验和数值模拟方法考察自行设计的钢包内钢水质量为1.5 t的电磁出钢系统钢包的开浇时间,对比验证模型的正确性。在此基础上,考察电源参数(电流I,电源频率f)对300 t电磁出钢系统用钢包开浇效率的影响,以及电源在工作过程中线圈与钢包底壳的温度分布和等效应力。研究结果表明:电流和电源频率均影响钢包的开浇效率,适用于300 t钢包的感应加热电源参数为:I=500 A,f=16 k Hz。该参数电源的运行对线圈和钢包底壳的安全性影响较小,线圈与钢包底壳均满足材料的安全性要求,系统可以安全用于生产。     

微电解-Fenton氧化法去除垃圾渗滤液中有机物

采用Fe/C微电解和Fe/C微电解-Fenton氧化联合工艺对垃圾渗滤液进行处理,研究了废水初始pH、药剂投加量、药剂投加比例和反应时间等对处理效果的影响,获得Fe/C微电解处理垃圾渗滤液的最佳工艺条件:初始pH =3、m(Fe)/m(C)为4、ρ(Fe/C)为0.6 g/L、反应时间为60 min,处理后COD降至5 960 mg/L,COD去除率达51.8％.Fe/C微电解-Fenton氧化处理垃圾渗滤液的最佳工艺条件:在Fe/C微电解最佳条件下,H2O2投加量为11 mL/L,反应时间为100 min,出水COD为4480 mg/L,COD总去除率为63.8％.垃圾渗滤液中的腐殖酸类有机质经过Fe/C微电解或微电解-Fenton氧化处理后变成小分子产物,与Fe/C微电解相比,Fenton氧化对腐殖酸等大分子有机质有更强的氧化降解效果.     

300 MW大型汽轮发电机多物理域耦合计算分析

针对300 MW水-氢-氢大型汽轮发电机,利用Ansoft Maxwell有限元软件计算分析汽轮发电机在额定运行时的电磁性能,利用UG软件建立定子一个槽距内半轴长的三维温度场模型,将电磁分析计算出的铁耗值作为铁芯热源加载到温度场计算中,借助Fluent流体求解软件计算并得到定子铁芯、绕组、主绝缘层的温度场分布,验证了水-氢-氢冷却系统的优越性,计算得到的电磁参数和温度场分布可为大型汽轮发电机稳定运行提供依据。     

电磁出钢装置中座砖内温度分布的分析

针对钢包电磁引流技术中,钢包不是固定装置,现场流动性比较强,无法对感应线圈进行连续冷却这一技术难点.提出了将座砖做成内外组合式,把感应线圈镶嵌到内部座砖里,然后在线圈的顶端和内侧添加高温隔热材料,来减少热量向线圈传递,防止没有水冷时线圈因温度过高而失去工作能力.在实验室条件下,对座砖内温度分布进行了测试,并以此为不同材质的隔热板隔热性能的高温实验做出指导,结果表明:通过添加40mm厚蛭石隔热板后,当高温面温度达到1 000℃,而低温面温度为294℃,低于铜的再结晶温度,线圈处于能够工作温度范围内.     

基于Pro/E的链传动平衡翼温度场及变形规律

目的研究东基集团热冲压生产线的余热回收传送链上的平衡翼在换热器下工作的温度场变化规律,解决平衡翼高温及受载情况下的变形问题.方法利用Pro/Engineer快速建立平衡翼的几何模型,应用Pro/Mechnica的Thermal模块设定边界条件模拟得出筒形体与平衡翼热传导下的平衡翼温度场云纹图,再应用Pro/Mechnica的Structure模块分析平衡翼在温度场云纹图中最高温度下工作时受筒形体重量影响的形变规律,得到其形变图.结果通过Pro/Mechnica分析,在平衡翼温度场云纹图中模拟得出的最高温度为867℃,其出现在底部的销钉槽处.平衡翼在此高温下工作的最大变形量为1.526 mm,形变率为1.38%,不影响其正常工作.结论应用Pro/Mechnica模拟滚子链的平衡翼温度场及其应变变化规律,可以简化计算的数学模型和减少试验验证的工作量,并为制造工艺和控制工艺提供有价值的参数和数学模型.     

电纺煅烧制备TiO_2纳米纤维及其可见光光催化性能

采用静电纺丝-煅烧技术制备了Fe、C、N共掺杂Ti O2纳米纤维,并对其在可见光条件下降解亚甲基蓝模拟染料废水的性能进行了研究.探讨了Fe掺杂量和煅烧温度对Fe/C/N-Ti O2纳米纤维的可见光光催化活性的影响.结果表明,在nFe/nTi为1.5%、煅烧温度为400℃、煅烧时间为1 h的条件下,所制备的Fe/C/N-Ti O2纳米纤维的直径约为(110±50)nm,比表面积达127.48 m2·g-1,Ti O2晶相为锐钛矿相,且Fe、C、N分别以一定的形式掺杂于Ti O2晶格中.同时,在可见光光照2 h下,该纳米纤维对亚甲基蓝的光催化降解率可达98.3%,说明所制备的Fe/C/N-Ti O2纳米纤维具有较高的可见光光催化活性,有望在可见光光降解去除水中有机污染物中获得应用.     

送粉气流对冷喷涂流场及粒子速度影响的数值模拟

通过建立二维数值模型,利用计算流体力学软件进行数值模拟,研究了送粉气流压力和温度对冷喷涂过程中流场及粒子速度的影响.结果表明:喷涂中不可忽略送粉气流对流场及粒子速度的影响;为将粉末注入喷管,送粉气流的出口压力不能小于出口处的主气流压力,但增大送粉气流压力会使得进入喷管渐缩段的送粉冷气体流量增大,从而排挤高温主气流,同时也降低喷管气体流动的滞止焓,导致喷管喉部声速减小,不利于粒子加速;增加主气流温度对粒子加速效果不明显,而增加送粉气流温度可有效提高粒子撞击基板的速度,进而提高粉末粒子的沉积效率.     

Clogging behavior of submerged entry nozzles for Ti-bearing IF steel

The nozzle clogging behavior of Ti-bearing IF steel was studied by metallographic analysis, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction (XRD). According to the experimental results, nozzle clogging primarily appears three layers. There are a lot of large-sized iron particles in the inner layer and mainly slag phase in the middle and outer layers. The principal clog constituents of the inner layer are loose alumina cluster inclusions and granular shaped alumina inclusions, containing iron particles. The clog constituents of the middle layer are mainly dendrite alumina inclusions. The primary phases existing in nozzle clogging are FeO·TiO₂ and FeO·Al₂O₃ besides α-Al₂O₃ and α-Fe. The FeO·TiO₂ phases among the deposits adhere the deposits together firmly enough to lead to the inferior castability of Ti-bearing ultra low carbon steel compared with that of Ti-free low carbon Al-killed steel.     

高过载下固体火箭发动机长尾喷管两相流场数值模拟

采用欧拉-拉格朗日两相流模型对不同过载及颗粒直径条件下的喷管内流场进行了数值模拟。分析了过载的加入和颗粒直径变化对喷管内流场的压强、温度、速度的影响。从结果分析得到:不同过载以及颗粒直径变化对喷管内部燃气压强、温度、速度的影响比较大,特别是对温度的影响尤为明显。在纯气相条件下时,燃气温度在喷管长尾段后部有明显的下降,但随着颗粒相的加入,在喉部附近以及扩张段中,两相流情况下的燃气温度高于纯气相情况下的燃气温度。     

东鞍山含碳酸盐铁矿石悬浮磁化焙烧试验

介绍了一种半工业试验用悬浮焙烧设备,并考察了焙烧温度、还原气体CO及流化气体N₂用量对东鞍山含碳酸盐铁矿石预富集粗精矿悬浮焙烧效果的影响.试验结果表明,在焙烧温度540℃,还原气体CO用量4m³/h及流化气体N₂用量2m³/h的条件下,焙烧物料经磨矿-磁选后可获得铁品位66.1%,回收率91.2%的铁精矿.铁的化学物相、光学显微结构及穆斯堡尔谱分析表明,经悬浮焙烧后弱磁性的菱铁矿和赤铁矿转化为了强磁性的磁铁矿,部分结晶粒度较粗(>100μm)的赤铁矿仅颗粒表面转变为磁铁矿,但这种Fe₂O₃@Fe₃O₄核壳结构的新生磁铁矿由于磁性较强,在后续磁选过程中依然能够得到有效的回收,并不会影响分选效果.     

煤层水力割缝自吸磨料喷嘴特性与参数

针对煤矿纯水射流割缝遇硬煤失效,而磨料射流割缝技术难以实现磨料连续添加等问题,基于引射原理,采用前后双喷嘴结构,设计出一种自吸式磨料射流割缝喷嘴,可以连续吸入割缝产生的煤粒形成磨料射流,提高割缝能力.通过液固两相数值模拟,发现煤粒在喷嘴内经历了3个加速阶段:吸入口加速段、混合腔加速段和后喷嘴加速段.以提高吸入量和最终煤粒的速度为指标,得到喷嘴的最优结构:前喷嘴直径为3 mm,后喷嘴直径为5 mm,后喷嘴长度15 mm.对比割缝实验结果表明,自吸式磨料射流割缝喷嘴的割缝效率较传统割缝喷嘴明显提高.     

高温颗粒引燃转炉煤气的实验研究

为分析转炉煤气显热回收过程中被高温颗粒引燃危险性,自行设计了激光辐射加热氧化铁颗粒引燃转炉煤气实验平台.以转炉煤气/空气混合物压力及温度变化为引燃判据,研究不同初始温度及粒径颗粒引燃混合物的规律.结果表明,转炉煤气/空气混合物存在引燃敏感浓度,当受辐射颗粒粒径相同、初始温度为100℃时混合物敏感浓度比35℃时上升了5%;初始温度为35,100,200℃时,粒径1.5 mm的颗粒引燃温度比0.5 mm的分别下降137.6,145及134.5℃;颗粒粒径为0.5,1.0及1.5 mm时,初始温度为200℃时的引燃温度比35℃时分别下降了19.8,11.6及16.7℃.研究结果对高温转炉煤气进入换热器前设置除尘粒径限制具有参考意义.     

缩放喷管内的气固两相流动和缩放喷管长度的研究

采用一元流动理论和拉格朗日方法,研究了用于气、固两相分离试验装置的缩放喷管内,被气流拖曳的颗粒加速率与颗粒大小和缩放喷管长度的关系.研究表明,在气流参数和缩放喷管长度不变的情况下,被气流拖曳的颗粒越大,颗粒在缩放喷管出口处的速度就越低;在颗粒加速率相同的情况下,颗粒越大,所需的喷管长度就越长.为了更好地实现气、固两相分离,颗粒在缩放喷管出口处的速度应该足够大,因而缩放喷管就应该足够长.     

固体聚合硫酸铁制备及其处理选矿废水的研究

采用钛白生产中的副产品绿矾(FeSO4·7H2O)为原料,在一定的温度下经氧化剂氧化,再加入硫酸和一定量的催化剂经水解聚合、静置熟化制备固体聚合硫酸铁.通过单因素实验研究确定了硫铁比、反应温度,氧化时间这三个因素的取值范围,进而用混合均匀实验,确定了制备固体聚合硫酸铁的最佳工艺条件.产品盐基度为13.38%,对浊度大于2000 NTU的选矿废水的除浊率达99.50%.     

亚临界CO2在缩放喷管中降压膨胀的数值模拟

忽略两相间的滑移速度,采用Fluent中的混合模型对亚临界CO2过冷液体进入缩放喷管降压膨胀产生气泡的两相流动过程进行了二维数值模拟.其中,气液两相间单位体积内的质量传递率采用空化模型理论进行计算.计算工况如下:喷管液体CO2进口压力为61MPa,温度为29315K,喷管出口为两相状态.计算结果显示,CO2工质流经喉部时,压力急剧降低,相间的质量传递率达到最大值,CO2工质发生相变;工质进入扩散段后,随着压力降低,气体份额不断增大,喷管出口压力为165MPa时,气体体积份额约为093.数值模拟值与实验值对比结果为,计算压力与实测压力值最大误差不超过101%,计算温度与实测温度值最大误差不超过19%.数值模拟揭示了亚临界CO2在喷管中的气液两相膨胀过程.     

柴油机高压喷油嘴喷射过程空化效应数值模拟

为揭示柴油机高压喷油嘴喷射过程空化机理,根据质量守恒、动量守恒、混合组分平衡的基本规律建立了高压喷油嘴喷射过程空化效应数学模型,并对高压喷油嘴喷射过程空化效应进行了数值模拟分析,得出了曲率半径、压力波动幅度及柴油的部分物理参数对高压喷油嘴喷射过程空化效应的影响规律:随着喷油嘴入口处的曲率半径增大,喷孔内气相体积分数越来越小,空穴层的厚度也越来越薄,高压喷油嘴雾化性能变差;随着压力波动幅度的减少,喷油嘴出口质量流量变化越来越小,有利于喷油嘴喷油量的精确控制;燃油温度、喷油压力的提高使得喷油嘴内部空化现象得到加强,但是压力的增大更有利于空穴增强,从而有利于燃油雾化.