钢液中非金属夹杂物碰撞聚集行为的实验研究

发布时间：2022-10-18 18:21

　　钢中非金属夹杂物破坏了钢基体的连续性,影响钢材的各项机械性能,碰撞聚集是去除钢液中小尺寸非金属夹杂物的有效手段。本文为研究钢液中非金属夹杂物的运动行为和碰撞机理,设计了冷态水模拟实验和热态高温实验。通过聚苯乙烯塑料粒子在NaCl水溶液中的运动及碰撞行为来模拟钢液中非金属夹杂物的碰撞、聚合和上浮行为,并考察入口流速大小、入水口位置、有无分散剂和温度对非金属夹杂物在钢液中碰撞聚集的影响规律。研究表明,塑料粒子的形貌变化速度受水流量影响,水流量较小时粒子形貌变化速度慢,流速较大时,形貌变化速度较大,颗粒轮廓线的分形维数变化较大；NaCl溶液温度从40℃增加到70℃的过程中,粒子碰撞、聚集较为明显,温度增加到70℃以上,团聚体较好地分散在NaCl溶液中；单个粒子的外轮廓线分形维数较小,约为1.2,碰撞后的团聚体形状不规则,分形维数为1.3左右,粒子形貌的轮廓线分形维数与入水口的位置无关。相同颗粒数目条件下,粒子的边缘分形维数越大,其实际上浮速度越大；无表面活性剂下,团聚体的团聚时间为2.834s；有表面活性剂条件下,团聚时间缩短为2.61 s；温度为40℃～80℃的平均团聚时间为1.32 s,... 

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
    1.1 钢中夹杂物的研究
        1.1.1 钢中非金属夹杂物的来源
        1.1.2 钢中非金属夹杂物的分类
        1.1.3 非金属夹杂物在钢液中的行为研究
    1.2 钢液中非金属夹杂物碰撞、聚集、上浮行为的研究
        1.2.1 数值模拟研究
        1.2.2 水模拟实验研究
    1.3 分形维数的研究和应用
        1.3.1 分形理论的应用
        1.3.2 钢中夹杂物分形维数的计算
    1.4 研究内容与研究目标
第二章 夹杂物碰撞聚集的水模拟实验
    2.1 水模拟原理
    2.2 实验设备
        2.2.1 高速摄影介绍
        2.2.2 实验装置示意图
    2.3 实验内容
        2.3.1 无表面活性剂夹杂物颗粒的运动特征
        2.3.2 有表面活性剂夹杂物颗粒的运动特征
        2.3.3 不同温度下，夹杂物颗粒的运动特征
    2.4 实验内容
    2.5 图片处理步骤
第三章 水模拟实验结果分析
    3.1 无表面活性剂夹杂物颗粒的运动特征
        3.1.1 入口流速为 0.68 m/s夹杂物颗粒的运动特征
        3.1.2 入口流速为 0.56 m/s夹杂物颗粒的运动特征
        3.1.3 入口流速为 0.41 m/s夹杂物颗粒的运动特征
    3.2 有表面活性剂夹杂物颗粒的运动特征
        3.2.1 入口流速为 0.68 m/s夹杂物颗粒的运动特征
    3.3 不同温度下，夹杂物颗粒的运动特征
    3.4 单颗粒及团聚体分形维数的研究
        3.4.1 入口流速为 0.68 m/s
        3.4.2 入口流速为 0.56 m/s
        3.4.3 入口流速为 0.41 m/s
        3.4.4 碰撞团聚体上浮速度与分形维数的关系
    3.5 本章小结
第四章 夹杂物碰撞聚集的热态实验
    4.1 实验材料与设备
        4.1.1 实验材料
        4.1.2 实验设备
    4.2 实验内容与方案
        4.2.1 实验方案
        4.2.2 实验步骤
    4.3 实验结果分析
        4.3.1 脱氧方式对Mn S夹杂的影响
        4.3.2 钢中S含量对Mn S夹杂的影响
        4.3.3 Ti对Al_2O_3夹杂物形貌的影响
        4.3.4 钢中典型夹杂物的分形维数研究
    4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
附录1
附录2


【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]钢中非金属夹杂物来源分析[J]. 孙士瞳,张志强.  一重技术. 2014(01)
[3]钢液中非金属夹杂物极限上浮速度的计算[J]. 李万明,郭建政,赵亚楠,周航.  一重技术. 2013(06)
[4]基于多重分形理论的电力市场风险价值评估[J]. 刘伟佳,尚金成,周文玮,文福拴,林振智.  电力系统自动化. 2013(07)
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[6]Al2O3夹杂物在钢-渣界面处的运动特性及去除率[J]. 郭洛方,李宏,王耀,李永卿.  钢铁. 2012(04)
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[8]分形理论及其在土壤空间变异研究中的应用[J]. 张法升,刘作新.  应用生态学报. 2011(05)
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博士论文
[1]燃煤飞灰气溶胶声波团聚的理论和实验研究[D]. 张光学.浙江大学 2010
[2]多重分形理论及其在图象处理中应用的研究[D]. 李会方.西北工业大学 2004

硕士论文
[1]基于分形理论的涂层刀具车削性能研究[D]. 金育蓉.河南科技大学 2014
[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]钢包用含碳耐火材料侵蚀机理研究[D]. 樊新丽.武汉科技大学 2009
[4]基于分形理论的定量金相分析系统的开发[D]. 吴显斌.中国石油大学 2009
[5]分形、小波理论用于磨削加工表面的特性研究[D]. 何云红.南京农业大学 2003



本文编号：3692818