电渣重熔过程中金属熔池形状的数学模拟

本文利用了前人关于熔滴在渣池中行为的研究成果和渣池中有关传热规律的实验资料,确定了渣池一金属熔池界面上的边界条件,通过实验确定了输入功率与熔化速度的关系,建立了包括有金属熔池、两相区,凝周锭在内的电渣锭温度场的数学模型,经数值计算,得到6种不同熔化速度的熔池形状,与实验进行比较,其结果令人满意。     

激光焊接与重熔自由表面温度分布及熔池形状的数值分析

以固液相变的统一模型方程为基础,计算了激光焊接与表面重熔不同加热模型条件下,液态熔池的形成过程,以及温度场和流场.主要考察了激光诱导的合金元素汽化和表面张力驱动流对自由表面温度分布及熔池形状的影响.结果发现,熔池自由表面温度和溶池形状主要受表面张力驱动的流体流动的影响,它在限制自由表面最高温度方面起着主要作用,合金元素汽化热损失的影响是第二位的.熔池的形状主要受液态金属涡旋方向的影响,在负的表面张力温度系数条件下,熔池浅而宽;在正的表面张力温度系数下,熔池深而窄.     

电渣重熔过程中熔滴滴落的影响因素

采用VOF方法来追踪钢渣两相界面,磁流体力学模块(MHD)来加载电流、电压对电渣重熔过程中熔滴滴落行为进行数值模拟.结果表明:电渣重熔过程中自耗电极端部熔滴的数目随着充填比的增加而增多;熔滴的尺寸随着自耗电极端部形状和界面张力的增加而增大.然而,熔滴的尺寸和数量随着输入电流的增大而减小.而且一些尺寸较大的熔滴在滴落的过程中受到了电磁力、重力以及浮力等力作用被分裂成几个尺寸较小的熔滴.从自耗电极端部滴落的熔滴不具有对称性,从而导致了渣池的流场不对称性.     

电渣重熔过程的数值模拟

以电渣重熔电极、渣池和铸锭为研究对象,建立了电渣重熔体系三维准稳态数学模型.利用商业软件ANSYS得到了电渣重熔过程的电磁场、流场与温度场.计算结果表明,在电极和钢锭内,电流主要集中在外表面,在渣池内主要集中在电极角部;由于电流密度分布不同导致的电磁力和焦耳热及冷却条件共同影响渣池内流场和温度场;随着熔速的增加,熔池深度和两相区最大宽度增加;本工况下,700~800kg/h的熔速将对应一个最短的局部凝固时间.     

电渣重熔中脱氧剂种类影响炉渣脱氧的热力学分析

以工业纯铁为研究对象,熔渣-金属中各个组元间的热力学平衡反应和质量守恒为基础,计算了不同的脱氧剂添加量下钢中的Si,Al的平衡质量分数,建立了脱氧剂Al,CaSi,CaSiBa的脱氧热力学模型.结果表明:基于本模型对多种脱氧剂进行的研究能够符合实验结果,在采用Al,CaSi,CaSiBa脱氧时,渣中FeO质量分数分别能降低到0.04%,0.08%,0.08%,铝脱氧可以使得熔渣中氧势降到最低,且渣中Al2O3由于脱氧而增加的量相对于原始质量分数变化幅度较小,与CaSi,CaSiBa相比具有良好的氧势控制能力.     

铝合金表面激光改质工艺效果的研究

表面重熔、表面合金化及表面熔覆是铝合金激光表面改质的３个主要方法．重熔工艺虽然简单,但强化潜力有限,以重熔为基础的后两种工艺比较复杂,但强化潜力大．通过一系列实验,对比性地揭示了这些工艺对铝合金表面组织的影响及强化效果．     

Fluoride evaporation and crystallization behavior of CaF2–CaO–Al2O3–(TiO2) slag for electroslag remelting of Ti-containing steels

To elucidate the behavior of slag films in an electroslag remelting process, the fluoride evaporation and crystallization of CaF₂–CaO–Al₂O₃–(TiO₂) slags were studied using the single hot thermocouple technique. The crystallization mechanism of TiO₂-bearing slag was identified based on kinetic analysis. The fluoride evaporation and incubation time of crystallization in TiO₂-free slag are found to considerably decrease with decreasing isothermal temperature down to 1503 K. Fish-bone and flower-like CaO crystals precipitate in TiO₂-free slag melt, which is accompanied by CaF₂ evaporation from slag melt above 1503 K. Below 1503 K, only near-spherical CaF₂ crystals form with an incubation time of less than 1 s, and the crystallization is completed within 1 s. The addition of 8.1wt% TiO₂ largely prevents the fluoride evaporation from slag melt and promotes the slag crystallization. TiO₂ addition leads to the precipitation of needle-like perovskite (CaTiO₃) crystals instead of CaO crystals in the slag. The crystallization of perovskite (CaTiO₃) occurs by bulk nucleation and diffusion-controlled one-dimensional growth.     

新大陆漂移模型与地震成因关系研究

地震的成因机制和大陆漂移的关系是地球科学持续研究的重要问题,本文首先通过对2008汶川地震的弹性应变能量计算表明,弹性应变能不足以产生8级地震的能量,然后结合新大陆漂移模型,说明大地震的主控因素主要是地下深处的高温高压地壳流和活动深断裂,地震和大陆漂移过程密切相关。地震形成过程也是一个隐爆过程。最后对全球地震和中国及亚洲地震进行解剖,同时对地光现象的产生机制进行了深入分析。     

电渣重熔结晶器复合传热模型

针对电渣重熔结晶器内钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水体系中的复杂传热过程,根据钢锭和渣皮的热缩性、炉渣和气隙的分布等将结晶器传热现象分为5种模式,基于结晶器轴向温度梯度最大原则划定各传热模式间的界限.综合5种传热模式的传热方式建立关于钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水界面间复合传热过程的统一数学模型.利用电渣重熔结晶器多点连续测温系统,将测得的温度值作为边界条件,得出电渣重熔系统中钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水界面的温度和沿径向传递的热流量.利用计算的结果分析该复杂传热体系中5种传热模式径向温度变化的规律.     

华夏地块生长与演化：来自赣江河流沉积物碎屑锆石Lu-Hf同位素的制约

为研究赣江河流沉积物的物质来源及源区地壳生长和演化规律,对已报道年龄的123个赣江河流沉积物碎屑锆石中的80个代表性锆石开展Lu-Hf同位素组成分析。研究表明:赣江碎屑锆石年龄分布特征与华夏地块的年龄分布非常一致,表明赣江沉积物主要来源于华夏地块;结合Hf同位素分析结果,能够反映源区华夏地块的形成与演化历史。新太古代锆石的εHf(t)值近似为0,表明该时期发生了强烈的壳幔混合作用;中-新元古代锆石εHf(t)值既有正值也有负值,说明源区物质既有古老地壳物质的再循环,也有新生地壳物质的加入;显生宙以来,εHf(t)值绝大多数为负值,且对应的两阶段模式年龄以古元古代-中元古代的年龄为主,说明显生宙以来的岩浆活动主要来源于古元古代-中元古代新生地壳的再造,直接来源于亏损地幔的物质很少。2.1~1.1 Ga是华夏地块地壳生长的主要阶段,此阶段形成的物质构成现今华夏地块全部地壳物质的80%以上。