侧吹炼铜过程中乳化现象的模拟

为定量描述熔炼过程中乳化现象,首先建立了基于相似原理的物理模型,然后使用高分辨率相机和Image Pro-Plus 6.0软件考察了气体流量对熔池内乳化层的形成、乳化液滴尺寸分布的影响规律,最终建立了传质界面面积ɑ的估算方法.结果表明:乳化液滴的体积表面积平均直径值(SMD)随着气体流量的增大而减小,乳化层内ɑ值随着气体流量的增大几乎呈线性增长,铜锍与渣的分离可由重力和扩散传质引起.     

倾斜侧吹气流在液相中的轨迹

以动量定理为基础,建立了倾斜侧吹射流轴轨迹的数学模型。模型的主要特点是,对于侧吹倾斜射流,推导出无因次射流轴轨迹的微分方程。对于空气向水中喷吹,数值计算表明,本计算轨迹与实测射流的轴线一致。     

倾斜侧吹粉气流在熔池中射流轨迹的研究

根据量定理和卷吸理论，建立了倾侧吹粉气流在熔池中射流轨迹的数学模型，结果表明，射流垂直穿透深度随弗荣或喷嘴向下倾角的增加而增大，但随密度比的增加而减少。     

AOD炉氧枪射流参数的优化

为提高侧顶复吹AOD(Argon Oxygen Decarburization Furnace),即氩氧精炼法过程中的脱碳效率,提出对侧枪射流方式进行改进和参数优化,提高AOD炉寿命和降低耐火材料消耗。采用改进的N-S方程及湍流方程,对侧枪的射流参数建立模型,得到不同参数下,侧枪倾角和吹气速度对AOD精炼过程的影响。当枪个数为7、倾角为18°、射流速度为52.12 Nm3/h时是最佳工况。分析结果表明,通过对AOD炉冶炼时侧枪的射流建立并改进N-S模型,可以有效提高AOD炉炉龄。     

浸入式倾斜侧吹气体在熔池中的穿透行为

利用摄像法对气体在液态金属中的穿透深度进行了实验研究，在实验基础上，通过量纲分析，分别得出气体无量的水平和垂直穿透深度的经验表达式，结果表明，当修正弗劳德数和喷嘴倾角一定时，随着喷嘴直径的增大，气体水平和垂直穿透深度增大，当喷嘴直径和喷嘴倾角一定时，气体水平和垂直穿透深度均随着修正弗劳德数的增加而增大。     

倾斜侧吹气液射流在熔池中的轨迹

根据动量定理，推导出倾斜侧吹气液射流轴线在熔池中的无因次轨迹方程，对于空气向水中喷吹，计算射流轴线与实测射流轴线基本一致。     

气体喷吹对富氧侧吹炉内两相流动影响的数值模拟

针对富氧侧吹熔池内气液两相的流动过程,在不同喷吹方式(对吹和错吹)和喷吹速度(175,225和275 m/s)下进行数值模拟,分析不同工况对炉内气液两相流动状态的影响.研究结果表明:在一次风速相同的条件下,采用低风口对吹能够使熔池内部熔体的平均速度更大,对熔体的搅拌更剧烈,同时,熔体对炉墙壁面的冲刷也越严重.另外,提高...     

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     

浸没侧吹气体的流动和穿透行为

浸没侧吹技术目前被广泛应用于火法冶金，极大促进了冶金工业的发展。本文旨在进一步了解火法冶金中的气液相互作用机制。本文采用高速摄像-数字图像处理-统计方法，系统研究了气体流量、喷嘴直径和喷嘴倾斜角度对空气-水体系中浸没侧吹气体的时空分布和穿透行为的影响。结果表明，随着气体流量的增加，气体运动将逐渐从鼓泡机制转变为稳定射流机制，并将逐渐形成完整射流结构。当气体流量较低时，在喷嘴上方将形成一个由大气泡构成的气泡区域。当气体流量和喷嘴直径均较大时，在喷嘴上方将形成一个由微小气泡构成的气泡区域。增加喷嘴倾斜角度将导致形成完整射流结构需要更大的气体流量。在采样时间内，无量纲水平和竖直穿透深度呈高斯分布。减小喷嘴直径，增加气体流量或喷嘴倾斜角度，将扩大气体的分布范围和采样时间内气体穿透深度的离散性。通过量纲分析，获得了误差在±20%以内的关于气体穿透深度的新关联式。由当前研究提出的关联式计算出的120 t转炉中氩气-熔体系统的水平穿透深度与文献中关联式的计算结果和文献中的数值模拟结果非常接近。