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鋼中非金屬夾雜物界面去除過程微觀模型研究

發布時間:2020-12-15 12:10
  鋼中夾雜物會破壞鋼材組織的統一性,多數夾雜物是有害的。去除夾雜物是煉鋼的主要任務之一。圍繞固、液態夾雜物在鋼液中上浮、與界面相互作用、渣中溶解去除等微觀過程,建立了一系列微觀模型,獲得如下結論:完善了基于受力分析的夾雜物穿越界面行為模型,模型考慮了夾雜物溶解和靜態停留;預測了夾雜物被界面截停后的位置及溶解過程;利用模型在統一的時間線上分析了夾雜物從上浮至最終消失所經歷的物理、化學全過程,確定了夾雜物的運動時間相對于溶解過程極其短暫;對于小尺寸夾雜物,物理穿越界面的過程是其限制性環節;對于大尺寸的夾雜物,動態運動階段溶解半徑減小只有2.5%,最終消失還需要通過在界面上側的靜態溶解來完成。建立了固態夾雜物穿越鋼-渣界面的流體動力學模型,高精度地實現了固態夾雜物在鋼-渣兩相中運動行為的模擬并通過水模型實驗進行了驗證;模擬分析了固態夾雜物在鋼液中上浮、穿越鋼-渣界面的行為,揭示夾雜物去除過程的機理及規律;在所模擬三相物性條件下,半徑10-100μm夾雜物符合斯托克斯上浮,1000μm的夾雜物上浮速度只有斯托克斯速度的1/10;夾雜物存在能否穿越界面的臨界尺寸,大尺寸夾雜物穿過界面的概率更大,夾... 

【文章來源】:北京科技大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】:142 頁

【學位級別】:博士

【部分圖文】:

鋼中非金屬夾雜物界面去除過程微觀模型研究


圖2-1各類夾雜物變形示意圖??(1)脆性夾雜物:主要是指呈串族狀的不變形的脫氧產物,在軋制時不??發生尺寸和形狀上的變化,但可以沿加工方向成串狀或點鏈狀排列,如ai2〇3、??Cr203、尖晶石等

過程圖,夾雜物,過程


?鋼中非金屬夾雜物界面去除過程微觀模型研究???大、碰撞等理論研究較多,相應的去除技術也得到了發展與應用。??實際生產發現在底吹氣體精煉鋼液的過程中,底吹氣流流股對鋼液形成??攪拌,攪拌能夠促進潤濕角(接觸角)大于90°的非“親”鋼液的氧化鋁夾雜??物之間的碰撞長大,形成簇狀夾雜物。當夾雜物和鋼液之間的潤濕角小于90°,??夾雜物不易聚集長大,K.?Nakajima[18】在研究Ab〇3—MgO以及MgO夾雜物??的運動行為時通過形態分析和理論分析,發現Ah〇3—MgO夾雜物在鋼液表??面上分布較散,在鋼液凝固過程中,不同于氧化鋁夾雜物,鎂鋁尖晶石夾雜??物并不會發生團聚,如圖2-2所示。??_??ii?..?if??瞧,匪,D??圖2-2?Al203—MgO夾雜物在鋼液凝固過程中的分布??在冶金過程中主要在精煉和連鑄過程中依靠夾雜物自身浮力上浮或者吹??氣攪拌帶動夾雜物上浮,促使夾雜物聚集長大和吸附在內壁來實現夾雜物的??去除[19】。文獻[2Q】通過數學模型計算研宄表明中間包鋼液內夾雜物碰撞-團聚-??上浮是夾雜物去除的主要方式。??圖2-3氣泡粘附去除夾雜的兩種類型??-6?-??

過程圖,氣泡,過程,夾雜物


?北京科技大學博士學位論文???目前很多研究工作者認為氣泡粘附去除夾雜物和氣泡尾流去除夾雜物鋼??包中氣泡去除夾雜物的主要方式[21_23]。??氣泡粘附去除夾雜物的過程為[24]:氣泡向上運動接近夾雜物并和碰撞區??域中的夾雜物發生碰撞、夾雜物和氣泡之間形成液膜、夾雜物顆粒在繼續上??浮的氣泡上發生震蕩或在氣泡上滑移、液膜排液后破裂形成穩定的氣-液-夾??雜物三相接觸、氣泡攜帶夾雜物上浮,氣泡吸附去除夾雜物的過程如圖2-3所??/JN?o??楊虎林1251對氣泡尾流去除夾雜物的過程進行了詳細研究,發現氣泡尾流??不僅有助于夾雜物的上浮,而且在氣泡的尾部分為邊部尾流區和尾流上升取,??如圖2-4所示,氣泡的直徑越大,夾雜物粒子濃度越大都有利于氣泡尾流去??除夾雜物。氣泡尾流去除夾雜物的過程:夾雜物靠近氣泡的尾流邊界區、尾??流將夾雜物帶入尾流上升區、夾雜物隨尾流上升或脫離尾流區。??(1)泰、'?(2)?4Y?<3)??L_b_j4?k_?f?L_fc_J?f??ii?*?^?i!?I?hrtW??a?j?_?*?j?//?\\?!v?j?//?\N?!??i?卜?m?t:.?t.-士??二?K????圖2-4氣泡尾流去除夾雜物示意圖??_??圖2-5氣泡上升過程的#結果??-7?-??

【參考文獻】:
期刊論文
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[10]脫氧工藝對車輪鋼氧化物夾雜控制的影響[J]. 汪國才,包燕平,吳宗雙.  煉鋼. 2010(01)

碩士論文
[1]共聚焦激光掃描顯微鏡的研制[D]. 周一覽.浙江大學 2002



本文編號:2918241

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