铁水翻花的分析与判断

本文从理论上简要地分析了铁水翻花的机理和各类花纹的内在联系，并进行了分类，归纳了四种基本形花纹的特点，同时总结了铁水的碳硅含量等因素对花纹形状的影响，进而提出了与花纹形状相对应的铁水碳硅含量范围和相当的铁水牌号。为进行普通灰铸铁的炉前检验与材质控制时提供参考。     

现代电弧炉炼钢热装铁水技术的再认识

根据天津钢管电弧炉炼钢热装铁水的工艺实践指出:热装铁水技术不但可以提高经济效益,而且还能扩大电弧炉熔炼钢种范围;对传统电弧炉和利用化学能炼钢的氧气转炉的熔池形状进行比较可知,利用电能和化学能相结合的现代电弧炉熔池形状设计深度应介于传统电弧炉和氧气转炉之间;对热装铁水的成本变化和热装铁水效益全面比较,结合热装铁水带来的负面影响,综合确定了现代电弧炉采用热装铁水的比例;铁水热装最佳方式是从炉后侧开口兑入铁水;铁水温度≥1200℃;铁水中硅质量分数≤1.0%,最好≤0.5%.     

铸铁件的表层合金化

表层合金化是在铸型型腔模壁上涂敷、喷涂、贴固合金颗粒膏剂,当浇注铁水时,依靠合金膏剂的毛细孔隙浸透铁水,经铁水和合金颗粒的界面作用,降低合金颗粒熔点,引起膏剂熔化与铸件熔合成一个整体。合金层可以按使用要求设计成耐磨、耐蚀和耐热的。这样,铸件表面在凝固过程中就能一次完成合金化,而无须顾及高合金的整体铸造性能.作者经过二百余种方案的试验,在实验室条件下,浇注200×360×40毫米平板铸铁件,获得的最大深度达10毫米左右。并试浇了200×300×12毫米的抛砂机护板。快速磨损试验的结果表明:抗磨合金层比普通灰铸铁母材(HT15—33)耐磨性提高5～6倍。由此可见,经过表层合金化的铸铁件,其耐磨性会显著提高。本文叙述了表层合金化的铸造工艺参数、合金膏剂的粒度和配比、粘结剂、熔剂对合金层厚度和熔合质量的影响。较为系统地研究了灰铸铁件合金层的组织和性能,也探讨了球墨铸铁和白口铁进行表层合金化的可能性。大量的试验表明:合金层厚度及与母材熔合质量主要取决于合金膏剂的厚度和组成、铸件大小和主要壁厚、浇注温度以及它们之间恰当的配合。本文附图18、表12.     

泡沫铝夹芯板抗侵彻性能的数值研究

应用LS-DYNA 3D有限元软件数值研究了固支泡沫铝夹芯方板的抗侵彻性能。分析了面板厚度、芯层厚度、芯层相对密度及不同子弹形状对夹芯板抗侵彻性能的影响,以及不同撞击速度下夹芯板各组成部分的能量耗散机制。研究结果表明,增加面板厚度、芯层厚度或芯层密度均能有效提高夹芯板的抗侵彻能力;泡沫铝夹芯板抵抗锥形弹侵彻的能力最弱;在研究范围内面板吸收了绝大多数冲击能。研究结果对泡沫金属夹芯结构的工程应用有一定的参考价值。     

基于变截面的叠层压电振子粘结层厚度优化分析

利用压电振子采集环境中振动能量的研究中发现粘结层厚度对压电振子的抗剪强度及发电性能均有较大影响。因此文中以变截面形状悬臂梁叠层压电振子为对象,利用ANSYS有限元分析软件仿真模拟了其粘结层厚度改变时对其抗剪性能、低频振动能量转换效率的影响。研究结果表明:随着粘结层厚度的增加,叠层结构中粘结层的抗剪强度有所提高,但对环境中的低频振动响应却减弱。综合分析表明,当变截面压电振子自由端尺寸为12 mm(约为矩形截面尺寸的85%),且粘结层厚度控制在约为基底层厚度的1/4~1/5时,叠层压电振子的能量转换效率及抗剪强度最理想。     

激光表面Cr－Ni合金化层的成分控制与抗蚀性

作者借助光学显微镜、电子探针和互射线衍射仪研究了激光工艺参数及预涂复层（Ｃｒ－Ｎｉ）厚度对低碳钢熔区的成分、显微结构、形状系数以及耐蚀性的影响．实验结果表明，激光功率和预涂复层厚度极大地影响表面合金层的成分合量、分布及合金层的宽度与深度，但受扫描速度的影响较小．通过近取适当的工艺参数，可以获得合金成分均匀分布的表面合金层，在５％Ｈ２ＳＯ４中耐蚀性可以与１８－８不锈钢相媲美．     

高炉炉缸凝铁层物相分析

在高炉炉缸破损调研的基础上对高炉炉缸耐火材料热面凝铁层进行取样,利用扫描电子显微镜、物相分析等分析手段揭示了凝铁层的物相组成,并运用Thermol-calc热力学计算软件结合TCFE8数据库对铁水中石墨碳的析出温度及析出相分数进行了计算,最后揭示了炉缸凝铁层物相的形成机理.结果表明,高炉炉缸凝铁层主要由Fe相和石墨碳相交替分布组成,铁水成分对石墨碳析出温度影响较大,石墨碳析出温度远高于铁水凝固温度,铁水中C、Si元素含量对石墨碳析出相分数影响较大,而石墨碳析出相可增大铁水黏度11.9%.凝铁层中石墨碳的析出主要是由于Fe-耐火材料界面温度低于石墨碳析出温度,使得铁水中C不断向耐火材料热面迁移,进而形成Fe-C交替的分层结构.     

桥面构造及铺装层对正交异性钢桥面板力学性能的影响

为研究桥面细部构造和桥面铺装对正交异性钢桥面板力学性能的影响,确定合理的构造,以梯形及矩形截面形状的纵向加劲肋与多种缺口形式的横隔板相组合形成正交异性钢桥面板结构体系,并铺设不同厚度、不同弹性模量的沥青混凝土铺装层,建立相应的有限元实体模型进行加载,分析纵向加劲肋截面形状、横隔板缺口形式及铺装层弹性模量和厚度对正交异性钢桥面板力学性能的影响规律。结果表明:加劲肋上口间距越小,改善桥面板受力性能越明显,其中加劲肋B(梯形加劲肋侧板与底板采用圆弧连接)受力性能较好,且用料少;缺口Ⅰ、缺口Ⅲ的应力集中情况好于缺口Ⅱ,因此应合理选用缺口Ⅰ和缺口Ⅲ,但缺口Ⅲ需要优化;顶板与纵向加劲肋连接处应力高,为力学性能敏感区域;铺装层弹性模量增加,钢桥面板最大主应力减小,铺装层厚度增加,钢桥面板和沥青表面最大主应力均减小,因此铺装层弹性模量与厚度要综合设计,以使钢桥面板受力性能最优。     

高炉炉缸黏滞层物相及形成机理

通过对高炉炉缸黏滞层化学成分分析、XRD、SEM-EDS分析及对炉缸用碳复合砖性能、微观结构的研究，探明了炉缸黏滞层的形成机理.结果表明:碳复合砖本身致密的微观结构使其具有优良的抗渣铁侵蚀性能，且具备自护炉机制，能够形成石墨-C层、高铝渣层、石墨层多相体系.并通过计算得出高炉炉缸侧壁石墨碳析出热力学条件，表明在一定的铁水流动条件下，石墨碳与铁水存在溶解析出平衡，从而隔离开铁水与砖衬的直接接触，延缓砖衬侵蚀，实现高炉炉缸长寿.     

任意边界形状层合板热弹性分析的Hamilton半解析法

推导了异形层合板热弹性问题修正的Ｈｅｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ泛函表达式,介绍了其在板平面内进行有限元离散,而沿板厚度方向精确积分的半解析方法,数值算例表明,该方法不仅可以求解任意形状层合板的热应力和热变形,而且该方法还具有不受层板层数和厚度的限制,未知量少,精度高等优点。     

实现铁水包多功能技术的研究

为了实现"一包到底"钢铁厂新型铁/钢界面模式,铁水包必需兼备铁水的承载与运输、重量对应、铁水脱硫、成分对应及铁水缓冲等多项功能. 本文对铁水包的各项功能做了分析,并进行了相应温降数据测定的现场实验. 结果表明,采用铁水包与鱼雷罐运输铁水温降差距不大,缓冲能力相当;指出实现上述铁水包多功能存在的问题,探讨了相应的解决方案,得出实现铁水包多功能技术可行性的结论.     

宝钢炼钢厂300 t整体钢包热循环实测研究

对宝钢炼钢厂300t整体钢包的整个周转过程热状态进行了跟踪测试,对各阶段的测试结果进行了分析,并得出了周转过程各阶段钢包包衬温度变化规律。在此基础上提出缩短烘烤时间,加盖保温等提高热循环效率的措施。     

基于有限容量排队论的铁水包个数计算模型

将"一包到底"模式下的铁水包周转过程抽象为有系统容量限制的3个串联接近闭合的排队系统,即高炉出铁、铁水脱硫以及转炉兑铁排队系统。在此基础上,提出基于有限系统容量排队论的铁水包理论周转个数计算模型。应用该模型,对重钢新区铁水包理论周转个数进行计算,结果表明:铁水包周转到达统计平衡的时间为294min,理论周转个数为17个。研究表明,减少铁水包周转个数的关键在于优化系统容量值,实际生产中主要从改进高炉配罐制度、加强炼铁炼钢工序协调等方面采取措施,并应用模型计算相关参数为:铁水包周转时间为260min,理论周转个数为15个。     

铁水包吹气排渣过程的模拟

设计喷枪置于铁水包后部(相对于扒渣嘴),在扒渣开始前,通过此喷枪向铁水内喷吹气体,气体上浮后排开一定面积渣层,使表面渣向扒渣嘴方向聚集,为下一步扒渣机的操作提供便利条件,从而减少扒渣次数,提高效率,降低铁损. 使用1:3.5比例设计铁水包水模型,模拟不同工况下,气体排渣的效果. 同时采用数值模拟的方法验证水模实验结果. 实验表明喷枪浸入深度从200mm变到400mm,无渣比(无渣区域占总面积的百分比)从10%增加到30%;气体流量从4m~3·h~(-1)变到6m~3·h(-1),无渣比从30%增加到37%. 说明浸入深度越大,吹气量越大,排渣的效果越好. 数值模拟与水模型符合较好.     

感应加热钢包炉电磁与结构优化

感应加热钢包炉是国外新发展的一种二次精炼及加热设备，具有高效、低能耗、无污染的特点，本文在感应加热钢包炉电磁与结构分析工作的基础上，用电磁场数值模拟方法对感应加热钢包炉的电磁设计和包壳结构进行优化。     

基于不同保温措施下的铁水包热状态模拟分析

在铁钢界面现有模式下的铁水运输过程中,由于铁水包运行周期及保温效果不够理想,导致在高炉接铁时铁包耐材温度低,热状态差,使得铁水在铁水包内的热量损失较大.减小铁水温降能有效防止铁水包结壳结瘤,降低离线烘烤频率,间接提高铁水包周转率;同时在转炉冶炼过程中,低温铁水将严重影响废钢的加入量和吹氧等操作.由此可见,铁水温度控制是钢铁企业节能降耗和高效有序生产的关键因素之一.为了减小铁水温降,本文建立了多种不同保温措施情况下的铁水包传热模型,通过fluent软件对各模型在不同空包时间情况下的温度场进行数值计算,分析不同保温措施及空包时间下热状态对铁水温降的影响规律.分析结果表明:无保温措施的情况下空包时间由5h缩短至3h能降低下一周期铁水温降2.2K·h-1;空包阶段最合理的保温措施为增设6 mm左右绝热层并加包盖,能提高工作层平均温度约155 K,在空包3～5 h内能减小铁水温降3.4～3.7 K·h-1.该结论为铁水包空包阶段采取合理保温措施及不同保温情况下空包运行时间控制提供了理论指导.     

100t铁水罐热-结构耦合分析与实测验证

应用有限元法分析了某炼铁厂100t铁水罐在满载铁水工况下的温度场,在此基础上采用热-结构耦合法分析了其中所受的热应力及变形情况,并在实际工作中采用红外热像仪测量法和电阻应变片电测法进行验证。结果表明,有限元分析结果与现场测试数据的误差在合理范围内,验证了有限元分析中材料属性、边界条件的合理性及计算结果的正确性;铁水罐整体强度满足要求,但罐壁局部存在较大变形,容易使内衬产生裂缝导致铁水渗漏。     

钢包半钢脱磷复吹数值的模拟研究

为研究承德钢厂100t钢包复吹对钢液的搅拌效果,利用Fluent软件对钢包在固定底吹模式下开展侧吹的流场进行数值模拟。结果表明,钢液流速、湍能、冲击面积都随侧吹流量增大而增大,熔池中速度死区逐渐降低,气体对熔池的搅拌能力也随之提高,加大侧吹气量对钢包渣层有搅拌效果,促进钢液的脱磷能力。     

钢包的运行控制

运用冶金过程工程理论,对钢包运行过程进行深入的解析和较为系统的研究,形成了钢包运行控制技术,包括钢包运行过程解析、钢包运行时间的数学描述、钢包运行个数的三种计算方法、钢包运行过程温降、钢包运行频率及运行过程的优化.该项技术已经应用于5个工厂,并取得了明显的效益.     

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.