摘要：稀土氯化物雾化热解是稀土氧化物制备新工艺,但目前喷雾热解装备雾化效果差,雾化后液滴粒径分布不均匀.本文自行设计了文丘里管喷雾热解反应器,将粒子图像测速技术与MATLAB图像处理技术相结合,研究了气体流量、文丘里管和引流管几何尺寸等因素对雾化效果的影响.结果表明:文丘里管扩散段中较强的回流作用会加剧气液相间的混合碰撞,进一步破碎液滴;而过多的液相携带量容易导致雾滴密度变大,增大了液滴在运动过程中的碰撞几率,致使雾滴尺寸变大.文丘里管反应器适宜的几何尺寸和操作条件为:内径100 mm,喉口内径10 mm,引流管内径5 mm,气相流量20.5 m3/h.

摘要：研究真空条件不同挥发温度和温度梯度下镁蒸气的冷凝行为。结果表明,随着挥发温度的升高,冷凝初始点温度变化较小,但镁蒸气冷凝区域跨度增大,得到的金属镁冷凝产物颗粒粒径减小。当温度梯度固定时,挥发温度从900℃升高至1200℃,镁蒸气的冷凝初始点温度为653.7℃~708.3℃,镁冷凝区域长度从11.5 cm增加至16 cm,且镁蒸气冷凝颗粒粒径从68.33μm减小至24.60μm;当挥发温度固定时,温度梯度从30.23℃/cm升高至39.85℃/cm,镁冷凝区域长度从14 cm降低至10 cm,说明温度梯度增加,冷凝距离变短,对粒度大小影响较小。该研究结果可用于指导金属镁连续生产过程或连续炼镁冷凝器的设计。

摘要：以南非铬铁矿为原料,以潞安煤粉为还原剂,进行了铬铁矿粉还原焙烧与磁选分离实验。借助扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析,对碳热还原和磁选分离过程中的物相变化进行了系统研究。实验发现,当温度低于1 200℃时,铬铁矿仅发生少量铁氧化物的还原,当温度高于1 300℃时,铬铁矿中铬氧化物开始被还原成碳化铬。随着还原反应的不断进行,铬铁尖晶石结构逐渐发生转变并被破坏。在本实验条件下,铬铁矿较为适宜的预处理温度为1 200℃,此温度下的还原产物磁选后,磁选产物几乎全部为金属铁,磁选所得尾渣的除铁率为46%,铬的收得率为80%,w(Cr2O3)/w(ΣFe O)值高达3.75。研究工作对于铬铁矿预处理工艺的设计开发及低品位铬铁矿的综合利用具有理论指导意义。

摘要：Rare earth oxide was prepared via direct pyrolysis of rare earth chloride solution. Based on this technique, a new-type jet-flow pyrolysis reactor was designed, and then the fluid dynamics (pressure and velocity) inside the reactor was numerically simulated using a computational fluid dynamics method. The self-produced pressure (p) and the fuel inlet velocity (v) satisfied a quadratic function,p=0.06v2+0.23v?4.49. To fully utilize the combustion-generated heat in pyrolysis of rare earth chloride, an appropriate external pressure p=v2+3v?4.27 should be imposed at the feed inlet. The 1.25- and 1.5-fold increase of feed inlet diameter resulted in decline of adsorption dynamic pressure, but the intake of rare earth chloride increased by more than 30% and 60%, respectively. The fluid flow in the reactor was affected by the feeding rate; the fluid flow peaked near the throat of venturi and gradually smoothed down at the jet-flow reactor’s terminal along with the sharp decline of feeding rate.

摘要：低反应性CaO-Al_(2)O_(3)基保护渣工业应用过程中,结晶器内渣条粗大,黏结报警频发,无法实现稳定连铸生产。针对上述问题,在分析了工业原渣存在问题的基础上,设计开发了新型CaO-Al_(2)O_(3)基保护渣并进行了工业应用。结果表明,工业用高铝钢连铸保护渣结晶性能较强,Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_(2)和LiAlO_(2)等物相过早析出是恶化保护渣性能的主要原因。相图分析表明,调整w(CaO)/w(Al_(2)O_(3))值是调控熔渣酸碱性和析晶性能的有效措施之一。当w(CaO)/w(Al_(2)O_(3))从0.93增加至1.65时,保护渣的熔化温度由1050℃降至959℃;受熔体结构解聚影响,1300℃下黏度由0.132 Pa·s降至0.054 Pa·s。随着w(CaO)/w(Al_(2)O_(3))的增加,保护渣的结晶性能先受到抑制而后逐渐增强,转折点温度先降低后升高。在转折点温度附近时,保护渣结晶物相的变化规律为LiAlO_(2)→Ca_(2)Al_(2)SiO_(7)→Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_(2)+LiAlO_(2);充分析晶后结晶物相的变化规律为LiAlO_(2)+Ca_(2)Al_(2)SiO_(7)→Ca_(2)Al_(2)SiO_(7)→LiAlO_(2)+Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_(2)+Ca_(3)B_(2)O_(6)。基于上述结果设计了一种新型保护渣,新型保护渣的熔化温度、黏度和转折点温度较前期工业试验渣均有所降低,而且,新型连铸保护渣在1000℃以上可保持单一液相,结晶性能明显减弱。采用新型渣实现了高铝低密度高强钢的顺利连铸,而且,新型保护渣在浇铸过程中具有良好的稳定性,连铸坯质量显著改善,可为低密度高强度钢的系列化开发和高铝钢专用低反应性连铸保护渣的设计开发提供重要支撑。

摘要：设计了精炼铜-铬合金用低氟CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2五元渣系,并研究了其粘度、密度、表面张力及熔化温度等性能.结果表明,该渣系的熔化温度在1336～1402℃之间;高温下该渣系的密度和表面张力均随温度升高而减小,且随CaF2含量和MgO含量增加逐渐降低;增加CaF2添加量可降低渣系粘度;CaF2含量较低时,MgO含量增加也可降低渣系粘度,CaF2含量较高时,渣粘度在MgO含量为6%时最小,MgO含量续增加到9%时粘度反而上升.该渣系粘度较低,表面张力较小,具有良好的精炼效果.

摘要：转炉冶炼过程金属熔体的喷溅对于转炉反应器的性能有重要影响。氧枪作为氧气射流的产生及控制单元,决定了转炉吹炼过程熔体的喷溅行为。通过水模型试验,研究了漩流氧枪转炉冶炼过程熔体的喷溅,考察了氧枪喷孔扭转角设计及操作参数下熔体喷溅速率和喷溅的空间分布规律,基于此,分析了漩流氧枪对转炉反应器性能的影响。结果表明,相比于传统氧枪吹炼,漩流氧枪吹炼时熔体喷溅速率降低,喷溅高度下降,喷溅在径向空间分布趋于均匀,且随着喷孔扭转角的增大,该分布规律变化更为显著,扭转角大于20°时,喷溅到炉口及炉外的熔体降为零。漩流氧枪吹炼时,喷溅速率及喷溅量在不同径向和高度位置处分布随着顶吹气量的增大而增大,受枪位的影响规律与扭转角有关。

摘要：随着连铸断面的增宽加厚,浇铸钢种中碳及合金占比的显著增加,以及铸坯质量要求愈发严苛,大幅增加压下量、延长压下区间已成为凝固末端压下工艺发展的普遍共识,生产者们也愈加担心诱发压下裂纹的风险。针对微合金钢宽厚板坯在凝固末端压下过程的变形特点,设计了中间裂纹萌生与角部裂纹扩展的临界应变测定方法。采用三维热/力耦合有限元仿真模型,分析了宽厚板坯凝固末端压下过程铸坯凝固与变形规律,结合临界应变,建立了裂纹萌生扩展风险的预测模型,并分析了不同压下方案下的裂纹风险,为压下工艺设计提供了定量数据支撑。

摘要：稀土能够显著提升钢材的性能,是高品质钢中常见的合金元素之一。然而,由于稀土与O、S等杂质元素之间存在极强的亲和力,加入钢中后形成的高熔点、大尺寸夹杂物对浇铸工艺的顺行及产品质量均有严重危害。为了探讨不同铝含量对稀土耐热钢中非金属夹杂物类型及尺寸分布的影响,在利用优化的热力学模型进行模拟计算的基础上,设计并开展了高温试验。热力学计算结果表明,增大铝含量能够抑制钢中Ce_(2)O_(3)夹杂物的析出,同时促进CeAlO_(3)和Ce_(2)O_(2)S夹杂物的析出,根据钢液中Ce、Al、O及S含量的变化,总结了夹杂物转变的临界热力学条件,当铝质量分数为0.025%~0.065%时,满足w([Al])/w([Ce])为270,Ce_(2)O_(3)变质成CeAlO_(3);当铝质量分数为0.065%~0.17%时,满足w([S])/w([O])为10,Ce_(2)O_(3)转变为Ce_(2)O_(2)S。试验结果表明,在铈加入量一定的情况下,随着铝质量分数在0~0.3%范围内增大,不同试验钢中典型夹杂物的变化趋势为Ce_(2)O_(3)→Ce_(2)O_(3)+CeAlO_(3)→CeAlO_(3)+Ce_(2)O_(2)S,相应地,夹杂物的平均粒径由4.69μm降低至2.73μm。由夹杂物类型与尺寸之间关系的统计结果可知,尺寸较小的Ce_(2)O_(2)S的形成是导致夹杂物尺寸减小的主要原因之一;适当增大稀土耐热钢的铝脱氧强度,能够通过改变夹杂物类型的方式,有效细化钢中夹杂物的尺寸,有望改善稀土耐热钢的水口结瘤问题和产品质量。

摘要：宽淬透性带和大尺寸TiN析出物严重危害20CrMnTi齿轮钢的产品质量,其控制的关键基础是掌握连铸过程中凝固组织演变行为机理。传统高温激光共聚焦扫描显微镜(HT-CSLM)原位观察研究通常将糊状区冷却速率设定为固定值,这不能有效反映连铸凝固过程中冷却速率的变化。为此,以国内某钢厂20CrMnTi 160 mm×160 mm小方坯为研究对象,首先通过二维切片凝固传热计算,确定内弧表面下方20、40、60 mm位置处糊状区的热历程、瞬态与平均冷却速率,进而设计HT-CSLM试验升温与降温方案。然后,开展这些位置处糊状区瞬态与平均冷却速率条件下HT-CSLM试验,研究揭示不同冷却条件下20CrMnTi的凝固过程、δ晶粒生长动力学和包晶相变机制。最后,通过电子探针分析(EPMA),考察冷却条件对凝固组织尺寸的影响规律。结果表明,由于凝固潜热的补偿,内弧皮下20、40、60 mm位置处初始凝固阶段冷却速率较小,凝固中后期逐渐增大,且越深入方坯内部越显著。这些位置处的平均冷却速率分别为102.81、44.63和34.93℃/min。δ晶粒率先从钢液中析出,其平均生长速率随着冷却速率的提升而增大。在瞬态冷却速率条件下,随着凝固的进行,瞬时生长速率呈增大的趋势,但是在平均冷却速率条件下瞬时生长速率则略微降低。这是因为在瞬态冷却速率条件下,糊状区冷却速率由慢至快,不断补偿了凝固潜热,同时初始形核数量少,生长空间大,溶质过冷度的影响相对较弱。当熔体温度降低至包晶相变临界温度时,δ晶粒快速转变为γ晶粒,即发生块状转变,导致固相率迅速增加,且伴随有部分γ晶粒快速聚合。整体上讲,包晶相变临界温度随着冷却速率的增大而降低,但是也受溶质初始含量的影响。此后,剩余液相向γ相转变,直至完全凝固。晶粒半径随着冷却速率的提升而减小,且在平均冷却速率条件下比瞬态冷却速率条件更小,这取决于初始凝固阶段的形核数量。