“钢—渣—夹杂物—耐火材料—合金—空气”六相多元体系下的钢、渣和夹杂物成分变化的动力学研究
发布时间：2021-11-25 19:02
本研究以耦合反应模型为基础,考虑了钢液与渣相之间的反应、钢液与夹杂物之间的反应、耐火材料与渣相的相互作用、耐火材料与钢液的相互作用、合金与钢液中溶解氧之间的反应、空气对钢液的二次氧化以及夹杂物的上浮去除对体系成分的影响,建立了“钢液-渣相-夹杂物-耐火材料-合金-空气”六相多元系动力学模型。同时,利用Fluent计算流体力学软件对钢包底吹氩过程进行了数值模拟,研究了解钢包底吹氩过程中钢包内钢液的湍流特性,并将钢包流场与多元反应动力学模型相结合,优化了动力学模型中的计算参数。钢液成分、精炼渣成分和夹杂物成分随时间变化的实测值和预测值吻合较好,这表明本研究开发的动力学模型可以用于预测LF精炼过程中钢、渣和夹杂物成分的变化。本研究利用六相多元系动力学模型进一步讨论了不同的精炼渣成分对夹杂物成分的影响、吹氩流量对钢液二次氧化的影响、夹杂物尺寸对其上浮去除率的影响及卷渣类夹杂物随着钢液中的存在时间而发生的成分变化。计算表明,当渣碱度增加或渣中Si02含量降低时,夹杂物中A1203的含量增加;精炼过程中吹氩流量的增加会导致钢液中T.O.含量增加。随着夹杂物尺寸的增加,夹杂物的上浮去除率也随之增加。...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－２?Ｋｉｔａｉｍｉｒａ等建立的动力学模型反应示意图Ｉ％??－９?－??
学预测模型。模型考虑了钢液－渣相反应、钢液与卷渣形成的夹杂物之间的反??应、耐材与渣的反应、夹杂物的团聚上浮、合金溶解等多个反应过程，模型??的反应示意图如图２－４所示。??Ｉｎｆｒａｃｔｏｒ？?＾?Ｍｏｌｔｅｎ?Ｓｌａｇ??Ｆｌｏａｔａｔｉｏｎ?￥?Ｆｌｏａｔａｔｉｏｎ?；?／？?Ｅｎｔｒａｐｍｅｎｔ：?ａ??Ｄｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ?Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ?ｏｒｇｉｎａｔｉｎｇ?Ｉ??Ｒｅａｃｔｉｏｎ?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?Ｒｅａｃｔｉｏｎ??ｐｉ??Ａｌｌｏｙｉｎｇ?Ｉ??Ｍａｔｅｒｉａｌｓ?歐．議?Ｍｏｌｔｅｎ?Ｓｔｅｅｌ?＇■??图＂Ｈａｒａｄａ等建立的动力学模型反应示意图丨７９丨??其中钢液－渣相反应、钢液－夹杂物之间的反应利用耦合模型计算，耐材溶??解根据液固反应方程计算，夹杂物的团聚率与上浮率选取不同范围的取值并??进行对比，时间步长设置为０．１ｓ，同时根据合金溶解的吉布斯自由能变化界??定各反应时间的长短。模型计算了夹杂物的总量、成分、分布随时间变化的??曲线，如图２－５、图２－６所示，其中夹杂物主要分为镁铝尖晶石夹杂物、氧化??铝夹杂物以及卷渣形成的夹杂物三种类型。考虑到不同的卷渣率对钢与卷渣??形成的夹杂物之间的反应有一定影响，因此作者考虑了不同的卷渣率及夹杂??物上浮率对模型的影响。作者还根据模型计算了夹杂物的平均成分随时间的??变化关系
Harada等碗立的多元拍合棋型计算箱到的央杂物总且防时间变化曲脚，
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢中的精灵——非金属夹杂物精美形貌[J]. 杨文,张莹,张学伟,罗艳,刘洋,张立峰. 金属世界. 2016(06)
[2]钢液钙处理过程中钙加入量精准计算的热力学研究[J]. 张立峰,李菲,方文. 炼钢. 2016(02)
[3]感应加热中间包夹杂物的运动及去除[J]. 王强,石月明,李一明,李宝宽. 东北大学学报(自然科学版). 2014(10)
[4]钢铁冶金过程动态数学模型的研究进展[J]. 陈林根,夏少军,谢志辉,刘晓威,沈勋,孙丰瑞. 热科学与技术. 2014(02)
[5]钢液中Al2O3夹杂物颗粒布朗碰撞聚合的三维可视化数值模拟研究[J]. 王耀,李宏,郭洛方. 太原理工大学学报. 2014(02)
[6]钢液中Al2O3夹杂物碰撞生长的动力学模型[J]. 岳强,陈怀昊,孔辉,王建军. 过程工程学报. 2014(01)
[7]钢中非金属夹杂物的相关基础研究（Ι）——非稳态浇铸中的大颗粒夹杂物及夹杂物的形核、长大、运动、去除和捕捉[J]. 张立峰,李燕龙,任英. 钢铁. 2013(11)
[8]二次氧化对低碳铝镇静钢中间包钢水洁净度的影响[J]. 杨叠,邓小旋,王新华,钱龙. 钢铁. 2013(01)
[9]分子动力学在钢铁冶金中的应用及展望[J]. 王国承,范晨光,李明周,张立峰,方克明. 材料导报. 2013(01)
[10]钢液中非金属夹杂物碰撞、长大的研究进展[J]. 岳强,陈怀昊,姚成虎,卢丹,张久峰,黄飞. 钢铁研究学报. 2012(09)
博士论文
[1]冶金熔体中夹杂物一般动力学的理论研究及其应用[D]. 张邦文.上海大学 2003
硕士论文
[1]不锈钢中非金属夹杂物成分的动力学预报模型[D]. 李明.东北大学 2012
[2]钢中非金属夹杂物聚集生长的动力学研究[D]. 姚瑞凤.河北理工大学 2010
[3]不锈钢液中非金属夹杂物成分的动力学计算[D]. 游梅英.东北大学 2009
本文编号：3518608
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－２?Ｋｉｔａｉｍｉｒａ等建立的动力学模型反应示意图Ｉ％??－９?－??
学预测模型。模型考虑了钢液－渣相反应、钢液与卷渣形成的夹杂物之间的反??应、耐材与渣的反应、夹杂物的团聚上浮、合金溶解等多个反应过程，模型??的反应示意图如图２－４所示。??Ｉｎｆｒａｃｔｏｒ？?＾?Ｍｏｌｔｅｎ?Ｓｌａｇ??Ｆｌｏａｔａｔｉｏｎ?￥?Ｆｌｏａｔａｔｉｏｎ?；?／？?Ｅｎｔｒａｐｍｅｎｔ：?ａ??Ｄｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ?Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ?ｏｒｇｉｎａｔｉｎｇ?Ｉ??Ｒｅａｃｔｉｏｎ?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?Ｒｅａｃｔｉｏｎ??ｐｉ??Ａｌｌｏｙｉｎｇ?Ｉ??Ｍａｔｅｒｉａｌｓ?歐．議?Ｍｏｌｔｅｎ?Ｓｔｅｅｌ?＇■??图＂Ｈａｒａｄａ等建立的动力学模型反应示意图丨７９丨??其中钢液－渣相反应、钢液－夹杂物之间的反应利用耦合模型计算，耐材溶??解根据液固反应方程计算，夹杂物的团聚率与上浮率选取不同范围的取值并??进行对比，时间步长设置为０．１ｓ，同时根据合金溶解的吉布斯自由能变化界??定各反应时间的长短。模型计算了夹杂物的总量、成分、分布随时间变化的??曲线，如图２－５、图２－６所示，其中夹杂物主要分为镁铝尖晶石夹杂物、氧化??铝夹杂物以及卷渣形成的夹杂物三种类型。考虑到不同的卷渣率对钢与卷渣??形成的夹杂物之间的反应有一定影响，因此作者考虑了不同的卷渣率及夹杂??物上浮率对模型的影响。作者还根据模型计算了夹杂物的平均成分随时间的??变化关系
Harada等碗立的多元拍合棋型计算箱到的央杂物总且防时间变化曲脚，
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢中的精灵——非金属夹杂物精美形貌[J]. 杨文,张莹,张学伟,罗艳,刘洋,张立峰. 金属世界. 2016(06)
[2]钢液钙处理过程中钙加入量精准计算的热力学研究[J]. 张立峰,李菲,方文. 炼钢. 2016(02)
[3]感应加热中间包夹杂物的运动及去除[J]. 王强,石月明,李一明,李宝宽. 东北大学学报(自然科学版). 2014(10)
[4]钢铁冶金过程动态数学模型的研究进展[J]. 陈林根,夏少军,谢志辉,刘晓威,沈勋,孙丰瑞. 热科学与技术. 2014(02)
[5]钢液中Al2O3夹杂物颗粒布朗碰撞聚合的三维可视化数值模拟研究[J]. 王耀,李宏,郭洛方. 太原理工大学学报. 2014(02)
[6]钢液中Al2O3夹杂物碰撞生长的动力学模型[J]. 岳强,陈怀昊,孔辉,王建军. 过程工程学报. 2014(01)
[7]钢中非金属夹杂物的相关基础研究（Ι）——非稳态浇铸中的大颗粒夹杂物及夹杂物的形核、长大、运动、去除和捕捉[J]. 张立峰,李燕龙,任英. 钢铁. 2013(11)
[8]二次氧化对低碳铝镇静钢中间包钢水洁净度的影响[J]. 杨叠,邓小旋,王新华,钱龙. 钢铁. 2013(01)
[9]分子动力学在钢铁冶金中的应用及展望[J]. 王国承,范晨光,李明周,张立峰,方克明. 材料导报. 2013(01)
[10]钢液中非金属夹杂物碰撞、长大的研究进展[J]. 岳强,陈怀昊,姚成虎,卢丹,张久峰,黄飞. 钢铁研究学报. 2012(09)
博士论文
[1]冶金熔体中夹杂物一般动力学的理论研究及其应用[D]. 张邦文.上海大学 2003
硕士论文
[1]不锈钢中非金属夹杂物成分的动力学预报模型[D]. 李明.东北大学 2012
[2]钢中非金属夹杂物聚集生长的动力学研究[D]. 姚瑞凤.河北理工大学 2010
[3]不锈钢液中非金属夹杂物成分的动力学计算[D]. 游梅英.东北大学 2009
本文编号：3518608
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