【摘 要】
：
渣浴熔融还原炼铁工艺可直接使用非焦煤粉和铁矿粉冶炼铁水,具有工艺流程短、生产投资少,能源消耗低、环境污染小等优点,是当代钢铁工业的前沿炼铁技术。气体射流行为及其与熔渣的相互作用是影响渣浴熔融还原过程中诸如熔池流动与混合、冲击坑形态、渣-气界面形态、熔渣喷溅等现象的根源之所在,同时又与整个冶炼过程的动量、热量及质量传递密切相关。由此可见,深入研究渣浴熔融还原过程气体射流行为及其与熔渣的相互作用规律对
【基金项目】
：
国家自然科学基金项目（No.5157406,51774072,51574065）； 十三五国家重点研发计划（2016YFB0300602,2017YFB0304201,2017YFB0304203）；
论文部分内容阅读
渣浴熔融还原炼铁工艺可直接使用非焦煤粉和铁矿粉冶炼铁水,具有工艺流程短、生产投资少,能源消耗低、环境污染小等优点,是当代钢铁工业的前沿炼铁技术。气体射流行为及其与熔渣的相互作用是影响渣浴熔融还原过程中诸如熔池流动与混合、冲击坑形态、渣-气界面形态、熔渣喷溅等现象的根源之所在,同时又与整个冶炼过程的动量、热量及质量传递密切相关。由此可见,深入研究渣浴熔融还原过程气体射流行为及其与熔渣的相互作用规律对于熔融还原反应器设计、操作参数优化等具有重要的理论意义和实际应用价值。本文以年产80万吨的HIsmelt熔融还原炉为研究对象,建立了渣浴熔融还原过程气体射流与熔渣相互作用的三维多相VOF模型。研究了顶吹气体流量、顶吹枪位、熔渣粘度、熔渣表面张力对熔池冲击坑尺寸、熔池流动特性以及熔渣喷溅特征的影响;同时研究了侧吹气体流量、侧吹角度、侧枪浸没深度对熔池流动瞬态特征、熔池均混特性以及渣滴喷溅宏观参数特征的影响,依据数值模拟结果修正了侧吹射流轴线轨迹方程并得到关键控制参数的数学表达式。所得主要结论如下:（1）顶吹气体射流作用下,熔池冲击坑深度和直径表现出震荡性和周期性特征。随顶吹气体流量的增加,冲击坑直径和深度增加;随着顶吹枪位的提高和熔渣的粘度的增大,冲击坑深度和直径逐渐减小。此外,熔渣表面张力对冲击坑尺寸无明显影响。（2）顶吹气体射流作用下,熔渣喷溅具有瞬态特性。增大顶吹气体流量和降低枪位,加强了渣-气界面的波动幅度,使得渣滴喷溅剧烈。相较于熔融还原过程的操作参数,熔渣物性参数的变化对熔渣喷溅的影响相对较弱。（3）侧吹气体射流作用下,增大侧吹气体流量、侧枪角度、侧枪浸没深度均有利于于增加熔池内部环流的面积,改善熔池流动,同时降低熔池均混时间。侧吹气体流量和侧吹角度对渣滴喷溅轨迹的影响显著,随着侧吹流量的增大,渣滴水平喷溅距离增大,垂直喷溅高度增加。侧吹角度的越小,渣滴水平喷溅距离越大,垂直喷溅高度越低。然而,侧枪浸没深度的变化对熔渣喷溅无显著影响。（4）通过数值模拟方法提取的不同侧吹条件下气体射流的轴线轨迹与理论推导的气体射流轴线轨迹变化趋势一致。依据数值模拟结果修正了侧吹气体射流无量纲轨迹方程如下,其中,拟合得到方程中关键参数K1和K2的数学函数表达式为
其他文献
微谐振器在微机电机械系统（Micro-Electro-Mechanical System,MEMS）中是相当重要的组成部分,担任着传感器的角色,主要功能就是进行机械能与其他形式能量之间的转换,从而实现能量的传递。品质因数和谐振频率是MEMS谐振器的两个关键参数,是用来衡量谐振器工作时振动特性的重要指标。因此,在MEMS相关设计中,其精确的谐振频率与品质因子的预测是非常必要的。能量损耗一直都在限制着
自从我国提出“中国制造2025”的发展战略以来,航空工业的战略地位愈发重要。而航空发动机的性能很大程度上受叶片的制造水平影响。现在叶片不仅曲角度大,而且厚度变薄且灵活变化。这些特性使得其难以使用传统方法加工。而激光熔覆成形技术因其能成形复杂结构件和难加工材料等特点,成为了目前成形叶片较好的方法。然而对于目前使用范围较广的基于光外同轴送粉的激光熔覆成形技术,却还难以满足薄壁叶片变宽度成形的需求。主要
钛合金是在20世纪发展起来的一种结构金属,它的热强度高、耐腐蚀性好、且具有良好的力学综合性能,因而作为金属结构部件材料广泛应用于航空航天产业,或作为管件材料应用于航空发动机油气等燃料的输送管路。在输送燃料的过程中,油气管路对于流量的要求较为严格,因而管件内壁需要有较高的光洁性。传统的机械加工方法多适用于平面和开放式曲面,而磁流变抛光作为一种柔性抛光方法,在磁场下,磁流变液可以固化形成一层“柔性抛光
微纳米金属Co、Ni颗粒具有不同寻常的物理和化学性质,在药物载体、催化、信息存储等领域有着潜在的应用价值,日益受到了人们广泛关注。近年来,虽然微纳米Co、Ni颗粒的制备取得很大的进展。但是,针对纳米颗粒尺寸、形貌和组分的控制合成仍存在挑战。因此,微纳米Co、Ni颗粒绿色、可控、高效制备的研究具有重要意义。本论文分别采用水热法和溶剂热法,以绿色环保的没食子酸（Gallic acid,GA）作为晶体生
目前,薄壁件已经在日常生活中有广泛的应用,但传统的加工方式存在着材料利用率较低,加工后形状误差较大等问题。基于激光熔覆的薄壁件制造技术,即激光直接制造技术,是目前新兴的先进制造技术,属于增材制造的一种实现方式。由于加工过程是经过电脑CAD设计后导入工作机器人直接进行熔覆加工工作,使得熔覆件的整体加工过程更加可控,保证工件的较高精度,同时在制造的过程中,原材料的损耗较少。本文围绕利用铁基粉末进行激光
在工业生产过程中,企业的一些设备和产品须经过循环冷却水的降温,才能够保证生产线的正常工作。然而循环冷却水系统在运行过程中,常因为系统设计不合理,设备选型不恰当,运行状态不能得到及时反馈等原因,造成系统的能耗偏大。本文以降低循环冷却水系统的能耗值为目标,围绕循环冷却水系统的管网排布、整体设计、运行状态等展开研究,主要进行了以下工作:（1）针对组成循环冷却水系统的各个基本组件进行数学建模,其中包括冷却
铝合金具有强度高、可加工性能良好、耐腐蚀性能优异等特点,广泛应用于航空航天、汽车生产、建筑材料等制造业,是除钢铁外应用最为广泛的第二大合金。部分铝合金作为可加工型材,其铸锭的质量直接影响合金的加工性能。但铝合金的铸锭组织具有大晶粒,组织不均匀,枝晶网粗大等缺点,其产生的遗传效应将对最终的成品组织和性能产生直接影响。据此,课题以6005A、7N01和7A99三种铝合金作为研究对象,采用温度记录仪记录
随着我国经济的快速发展,环境问题日趋严重,化石燃料燃烧产生的CO2等气体造成温室效应,因此,选择一种优质的吸附剂进行碳捕集工作具有重要意义。我国是能源消耗大国,目前煤炭仍然是能源消耗中最重要的组成部分,煤炭燃烧后会产生大量的粉煤灰,粉煤灰占用了大量的土地资源,也会间接地影响人体健康。利用粉煤灰为原料制备CO2吸附剂,在解决了粉煤灰堆积问题的同时改善了温室效应带来的环境问题,达到“一举两得”的目的。
磁流变液是一种新型的智能材料,它是由微米级的磁性颗粒分布于非磁性液体中形成的悬浮液。基于磁流变液独特的磁流变效应研制的磁流变阻尼器,目前已广泛应用于运载车辆、航空航天器、桥梁设计等工程领域。由于磁流变液中含有大量磁性颗粒,随着活塞杆的往复运动不可避免的会将磁性颗粒带入密封区域,造成密封元件的磨损失效。密封失效泄漏一直是困扰磁流变阻尼器生产和使用的一个棘手问题。在磁流变阻尼器的应用中,常选用丁腈橡胶
由于铜及其合金具有导电性和导热性好的明显特点,在集成电路芯片制造以及铁路接触线等方面具有广泛应用。实践表明,铜靶材的细晶化可明显提高溅射沉积厚度的均匀性,但是,目前有关纯铜溅射靶材成形过程的晶粒尺寸工艺控制的研究不多。高导铜合金的高强化以及导电率调控一般采用冷变形结合热处理来实现,细晶化是其工艺控制的本质,而通过热变形工艺来实现细晶化调控的相关研究较少。因此,开展纯铜及其合金的热变形工艺对微观组织