刘逸波,杨健[1]（2021）在《中间包流场控制技术的进展》文中研究指明合理控制中间包的流场有利于促进钢液中夹杂物上浮、均匀钢液成分和温度。水模型试验和数值模拟是两种主要的中间包流场研究方法,各有优缺点应相互补充。数值模拟成本低廉速度快,但受限于边界条件的不确定性和湍流模型的局限性难以完全真实反映中间包内的流场。水模型试验能够较为准确地模拟中间包内流场,但无法准确模拟温度场、水口结瘤、覆盖剂和吹气等对中间包流场的影响。研究表明,湍流控制器对降低长水口钢液射流的湍动能、均匀钢液温度和成分、聚拢射流让其转向向上流动降低死区体积分数、延长平均停留时间和优化流场结构具有很好的作用。湍流控制器、堰、坝和导流挡墙合理组合,协同发挥的控流效果,优于单一控流装置的效果。合理调节堰与包底距离、挡坝高度、堰与挡坝距离、堰与出流口距离、挡坝开孔的个数、尺寸和角度,可以优化中间包流场,促进夹杂物去除。气幕挡墙对钢液进行气洗可以提高钢液洁净度。环形气幕挡墙解决了条形气幕挡墙夹杂物去除率低、且不稳定的问题,提高了夹杂物去除率。最后,中间包流场数学模型精细化,并考虑连铸过程中更多工艺与边界条件的影响是未来发展的趋势。对于中间包流场研究的特定问题,针对性设定优化指标,会使得优化研究工作事半功倍。水模型试验作为中间包控流技术的另一种重要研究手段,同样越趋精确化,不断有研究者以提高试验精度为目的在试验方法和测量原理上进行探索和创新。
代卫星[2]（2021）在《单嘴精炼炉冶炼不锈钢冶金机理及工艺》文中进行了进一步梳理不锈钢冶炼新技术的开发一直是不锈钢冶金工作者关注的研究课题。单嘴精炼炉,简称“单嘴炉”,是我国原创的一种钢液真空炉外精炼装置,长期的工业性批量试验已经证明了该炉型在电工钢、轴承钢等品种冶炼方面具有精炼效率高、生产成本低及设备简单等技术优势。将单嘴炉技术优势应用于不锈钢的冶炼是一种全新的研究探索。开展这方面的研究对我国不锈钢冶炼新技术的开发具有重要的理论意义和实际应用价值。本文以单嘴精炼炉冶炼不锈钢为研究背景,围绕冶炼过程的关键冶金机理及工艺开展深入研究。通过物理和数值模拟明确了气泡长距离上浮的演变行为,解析了单嘴炉内部全钢液区域的流场结构;提出了炉型结构的最优化控制原则;证实了浸渍管偏移和双透气砖搅拌能有效提高浸渍管外围钢液的流动性,提出了偏心距和双透气砖布置的最佳控制方法。建立了真空室“钢-渣”冷态模拟装置,阐明了顶渣的流动特征及循环机理,并进一步结合25吨工业单嘴炉进行了流场和炉型设计,完成了冶炼304不锈钢的工业性试验及冶炼效果评估。建立了单嘴炉冶炼不锈钢的工艺数学模型,提出了不锈钢冶炼工艺的控制关键点。主要研究结果如下:（1）钢包底部吹入的气体气泡在钢液中长距离上浮过程中会不断的长大,进入真空室后发生了加速膨胀,气泡溢出真空液面时的直径达到初始直径的12.5倍,上浮速度也相应增加至初始速度的3.5倍,有效地扩大了真空室内的气液表面活性区;长距离气泡搅拌作用下,全钢液区域的流场由8个特征区域组成,通过流场解析确认了钢包底部钢液的流动主要靠下降流冲击驱动,而浸渍管外围钢液的流动则依靠上升流的外溢流股驱动。（2）炉型参数（浸渍管内径、吹气位置及插入深度）变化会改变单嘴炉环流效率和浸渍管内外钢液的流动均匀性;以保障环流量和提高流动均匀性为钢液流场的优化目标,提出了 3个炉型参数的最优化控制方法,在25～130吨容量范围内,总结得出了炉型参数无量纲值的最佳控制范围:内径（D1/D0）为0.41～0.48,吹气位置（r/R）为0.5,插入深度（h/H）为0.135～0.17。（3）相比传统中心对称位置,将单嘴炉浸渍管正偏后可达到提高外围钢液流动强度、缩短熔池混匀时间的有益效果,并得出了浸渍管无量纲偏心距（△E/D1）的最佳控制范围0.2～0.3;在偏心单嘴炉中采用双透气砖吹氩搅拌,可大幅提高外围钢液的流动强度,相比单透气砖搅拌,浸渍管外围钢液的平均流速提高了 40%,浸渍管内外钢液的流速差百分比由54%缩小至10%以内;将双透气砖夹角控制到180°、吹氩比控制到1/7～1/5范围,可实现最佳的搅拌效果。（4）真空室“渣钢”水模型实验研究表明:真空室强烈的气泡活性区可将顶渣层撕碎成大量细小的渣滴,并将其卷入到钢液中,有效增加了钢渣接触面积;在循环钢液的作用下,大部分渣滴可在钢包与浸渍管之间循环流动,与钢液形成了长时间的浸润接触;钢渣之间这种“大面积+长时间”的流动接触特性提升了钢渣之间的反应效率。（5）以实际25吨钢包为背景对工业单嘴炉的关键结构参数进行了设计,并开展了冶炼不锈钢的工业性试验。18炉304不锈钢冶炼结果表明:依据模型设计完成的25吨偏心单嘴炉在冶炼中体现出良好的应用效果,最低可将钢中碳含量脱至110ppm,还原期Cr的平均收得率为97%;破空前后钢液成分波动幅度小,主要元素的含量波动均小于5%,冶炼过程没有出现钢包渣结壳和真空喷溅现象。（6）基于建立的单嘴炉冶炼不锈钢工艺数学模型,可对冶炼过程中的钢液成分和温度进行预测计算。模型研究表明:吹氧期钢液内部脱碳速率最大,平均可达到113.5ppm/min,占总速率50%以上;VCD阶段初期真空液面的表面脱碳速率占比达到70%,而后期钢液的脱碳主要依靠还原氧化铬;采用“动态真空+动态供氧”的吹氧工艺能有效提高钢液脱碳速率并减少贵金属Cr的烧损。
叶茂林[3]（2020）在《大方坯连铸中间包等离子加热技术与应用研究》文中认为浇铸过程中保持低过热度恒温浇铸,是一种有效提高连铸效率和铸坯质量的方法。中间包内钢液在浇铸过程中不可避免发生温降现象,无法稳定保持低过热度恒温浇铸。等离子加热作为一种控制中间包内钢液温度的有效方法,它通过电极通电将工质气体充分电离,形成高能量的电弧等离子体对中间包内钢液进行加热。因此,若能高效利用等离子加热方法,将有助于实现低过热度恒温浇铸。本论文围绕大方坯连铸中间包等离子加热技术研究与应用,获得如下结论:实现了等离子加热中间包过程的模拟研究,水力学试验利用高温水蒸气来模拟等离子加热过程。结果表明等离子加热后,中间包内钢液温度场均匀性提高,弥补了无等离子加热条件下的钢液温降,有效改善中间包内钢液的温度场和流场,促进了钢液之间的热量传递。数值模拟采用VOF模型,假设等离子弧为简单热源,比较无等离子加热和加热功率在300 KW、500 KW、1000 KW条件下中间包内钢液温度场和流场的变化。建立了 45钢连铸坯的微观组织生长模型,并通过耦合宏观温度场模型,计算了等离子加热条件下不同过热度对铸坯凝固组织的影响。分析了过热度从20℃增加至60℃范围内结晶器、足辊、二冷一段、二冷二段内的坯壳厚度。随着钢液过热度从60℃降低至20℃,铸坯横截面上晶粒数增加约26.05%,晶粒平均半径减小约20.75%,等轴晶率提高约16.52%。在保证连铸顺行的条件下,通过采用等离子加热工艺控制钢液过热度维持在20～30℃的温度区间能获得均匀的凝固组织。将三中空石墨电极等离子加热设备应用于大方坯（370mm × 480mm）连铸工艺,针对无等离子加热和9炉典型的等离子加热热试试验,分析等离子加热对钢液升温情况、钢液成分变化和夹杂物的影响。其中无等离子加热条件下,钢液温降速度能达到1.06℃/min。等离子加热后,温度呈上升趋势并保持稳定,升温速率最高能达到0.8℃/min。等离子加热后[O]含量明显下降,并对等离子加热前后中间包内钢中夹杂物特征进行统计,加热后夹杂物的数密度降低,主要是由于等离子加热改变了中间包内流场变化,促进小尺寸氧化物夹杂的碰撞上浮行为,表明等离子加热改善了钢液的洁净度。[N]含量变化不大;[C]含量略有升高是由于石墨电极的损耗导致。首次研究了等离子加热对中间包覆盖剂的影响,分析了加热前后覆盖剂成分、形貌、结晶特性、物相和液相区成分的变化。等离子加热后的中间包覆盖剂宏观形貌由疏松多孔变为致密的玻璃态,XRD结果表明其结晶率变低,玻璃性能变好。通过扫描电镜观察试样微观形貌以及成分分析发现,加热前的试样中存在较多不规则的矿相,加热后的试样析出物相明显减少,结构均匀且致密,仅有少数形状不规则的矿物相和一些游离的氧化物嵌布于浅灰色基体上。通过FactSage热力学软件分析等离子加热对中间包覆盖剂液相区成分无明显影响。
闫兆阳[4]（2020）在《基于LabVIEW的钢包底吹氩气监控系统》文中研究表明在钢水精炼过程中,钢包底吹氩气技术的应用可以有效的加快钢液内物质的反应速度、清除钢水内杂质和有毒气体、均匀钢水温度和混匀化学物质成分,进一步提高了钢液的纯净度。因此,钢包底吹氩气在钢铁冶炼领域得到了广泛的应用。本文首先,阐述钢包底吹氩气工艺的历史背景及发展概况,说明了在系统设备改造过程中钢包底吹氩气工艺的重要性。其次,通过查阅相关文献,发现氩气流量控制效果的好坏直接影响钢铁品质的优劣。同时,可以通过观察钢水裸露面的变化来进行流量控制,并进一步阐述采集钢水裸露面图像的原理,以及吹氩流量和钢渣厚度对裸露面形成的影响。最后,本文设计以工业相机采集裸露面图像为基础,结合LabVIEW软件和西门子PLC,设计一种钢包底吹氩气监控系统,此系统底吹氩气的设定值依据钢水裸露面的变化情况来确定。因为在钢水精炼的过程中,不同炉次之间钢水温度、高度、透气砖透气性能等对模型参数影响较大,而模糊控制器特别适用于数学模型未知和非线性系统,同时,传统PID在实际应用中并不能很好的满足控制系统的要求,所以本文设计模糊自适应PID控制器替代PID控制。并通过Matlab/Simulink仿真证明了其控制的有效性,模糊自适应PID控制效果优于传统PID控制,可以为实际的钢包底吹氩气制度及相似系统的优化设计提供有益的借鉴。通过检测钢水表面裸露面积大小变化情况来自动调整氩气流量实际值的控制方式,避免了氩气流量过大造成钢水内部卷渣现象发生的次数,为实际吹氩制度提供依据。在钢包对底吹氩气系统的控制策略上,采用模糊PID控制策略比PID控制策略,提高了钢包吹氩设备的自动化水平,缩短了精炼时间。
曹宇轩[5]（2020）在《LF炉精炼合金加料模型和温度预报模型开发与应用》文中研究说明钢水的成分和温度是LF钢包炉（Ladle Furnace,LF）精炼过程中重点控制的工艺参数。目前,国内外绝大部分钢厂对于钢水合金成分的控制主要先采取操作工手工计算合金加料量,然后再将计算结果下发给一级综合控制系统进行合金加料来调节钢水成分。对于精炼过程中钢水温度的控制由于受到测温元件的限制,不能实现对钢水温度的连续测量,需要操作工多次测温取样获得钢水温度,然后将测温数据传递至一级系统对钢水温度进行调节。这样极大降低生产效率和生产质量,同时也存在较大安全隐患。因此,在取代这些繁杂的手工操作实现LF炉“一键精炼”的生产过程中,建立精准的合金加料模型和温度预报模型就必不可少且尤为重要。针对这些问题,本文依托武钢炼钢厂历史冶炼数据对LF炉精炼进行研究,对印度比莱（Bilai）国家钢铁厂LF炉精炼系统进行开发与应用,建立了LF炉合金加料模型和LF炉温度预报模型。并通过以这两个模型为基础设计的LF炉精炼系统可以将合金加料计算量和温度预测值实时传输至一级综合控制系统完成对钢水成分和温度的自动调节。本文的主要研究内容和结论如下:（1）以印度比莱钢铁厂LF炉为研究对象,针对原有的生产条件进行设计,建立了一种基于机理建模的合金加料模型。该模型以脱氧合金加料模型和成分合金加料模型为基础,相对于原有的计算方式极大的提高了计算精度。（2）针对该钢厂原有的测温取样方式建立LF炉NAS-GA-BP神经网络温度预报模型。该模型通过引入了蒙特卡洛方法实现了BP神经网络最优结构的随机自搜索生成,采用遗传算法对神经网络权值和阈值进行优化,使模型的收敛速度更快,预测精度更高。通过该模型实现了钢水温度的连续预报。（3）利用计算机语言、数据库和OPC技术,实现了以合金加料模型和温度预报模型为基础的LF炉精炼系统设计和应用。该系统通过将合金加料计算量和温度预测值实时传输至一级综合控制系统可实现对钢水成分和钢水温度的自动调节。此系统现已在印度比莱国家钢铁厂投入使用一年运行稳定并取得较好的效果。这对于提高生产效率、降低生产成本,保证工人安全具有非常重要的实际意义。
谭方关[6]（2019）在《不同孔型钢包透气塞损毁及其冶金效果研究》文中研究说明钢铁工业作为国民经济的基石,不仅给国家基础建设提供了重要的原材料保障,还有力支撑了相关产业的发展。但是目前我国高品质钢的产量却并不能满足日益增长的物质需求,因此亟需发展并提高冶炼工艺水平。透气塞是炉外精炼这一高品质钢冶炼技术中重要的功能部件,其使用寿命决定了整个钢包的生产顺行及使用效率。本文采用流固耦合传热分析技术,研究钢包精炼过程中氩气与透气塞之间的流动/变形/传热的相互作用规律,进而探讨不同服役条件下钢包透气塞的热传输、热应力及热变形行为,寻找缓解和优化局部热应力分布的途径,提高透气砖的使用寿命。本文的主要工作包括:首先,通过流固耦合传热模拟和试验方法相结合,在获得透气塞服役过程中的瞬态温度场后,对矩形狭缝式透气塞在服役过程中的热机械行为进行了模拟分析,结果表明,在狭缝壁面处存在强烈的热交换,传热系数的变化直接决定了透气塞内部的温度分布;拉应力主要集中在距底面约0.323 m处,因此该位置最有可能出现横向断裂;中心轴处温度随时间变化最剧烈的位置与出现最大拉应力位置相近;由于透气塞中心轴处处于压应力状态,因而此处不易发生横断损毁;通过与实际使用前后的透气塞进行比较发现,模拟结果和现场实际吻合较好,这说明热机械模拟与流固耦合换热法相结合是研究实际涉及流固作用工况下的冶金元件的热机械行为的有效方法。其次,通过有限带孔平板模型优化发现,相较于矩形狭缝,圆孔狭缝能有效缓解应力集中现象,进而对比了矩形狭缝式透气塞与圆孔狭缝式透气塞的热机械行为和冶金性能,结果表明,由于圆孔狭缝式透气塞中孔分布更加均匀,其内部的温度分布相较于矩形狭缝式透气塞而言更加均匀;圆孔狭缝透气塞整体的应力分布较为均匀,有效改善了矩形狭缝式透气塞的应力集中;孔型的改变也极大的降低了透气塞所承受的最大轴向拉应力,从而有利于其寿命的提升;水模型试验结果表明,当气体流量小于6.02 NL/min时,圆孔狭缝式透气塞的混匀时间较短,且其夹杂物去除率比矩形狭缝式透气塞高出10%左右。再次,采用Druker-Prager模型对不同形状狭缝的透气塞在服役过程中的不可逆力学行为进行了比较分析。结果表明,无论是剪切还是拉伸塑性形变,矩形狭缝式透气塞的变形程度以及影响区域总是要大于圆孔狭缝式透气塞,这使得圆孔透气塞寿命比矩形狭缝式透气塞寿命长;圆孔狭缝式透气塞的塑性形变总是集中在孔周,矩形狭缝式透气塞的塑性形变不仅集中于孔周,在y=0.323 m截面以上也有明显的塑性形变,这也是导致透气塞横向剥落的原因之一;同时,该不可逆力学分析也为透气塞等耐火材料的使用寿命预测和定量评价体系提供新的途径。最后,本文研究了圆形狭缝式透气塞孔角与孔径对冶金性能的影响。水模试验表明,当吹气流量小于6.02 NL/min时,随着狭缝孔角的增加,混匀时间减小,气泡束夹角减小,气泡碰撞概率增大而导致了气泡尺寸的增加,其气泡的比表面积减小,夹杂物去除率降低;当吹气流量小于5.26 NL/min时,随着狭缝孔径的增加,气泡尺寸增加,气泡的比表面积减小,混匀时间减少,夹杂物去除率也随之减少;随着孔径的增加,渣眼面积也随之增加,狭缝孔角对渣眼面积成正比关系。
王宝华[7]（2019）在《承钢冶炼高洁净家电面板钢的关键技术研究》文中指出以家电面板钢为研究对象,针对承钢冶炼家电面板钢存在“磷含量不合格、钢水洁净度较差以及因夹杂物诱发的表面质量缺陷”的问题,采用脱磷热力学模型、理论计算、物理模拟、数值模拟和工业试验的方法对铁水预脱磷、转炉炼钢、LF和RH精炼、中间包流场等关键技术进行研究,为含钒高磷铁水冶炼高洁净家电面板钢奠定理论和试验基础,本文主要内容如下:首先,采用分子离子共存理论对八元含V2O5和TiO2预脱磷渣系的磷分配比和磷容量进行研究,得出了渣系组分和温度变化对预脱磷渣脱磷能力的影响规律及脱磷作用机理,确定了含钒高磷铁水最佳预脱磷渣系成分为:CaO/SiO2=3.0左右,FeO=25.0%～30.0%,MgO=4.0%～6.0%。渣系组分优化后,含钒高磷铁水脱磷率为67.05%～77.97%,终点为w[P]=0.039%～0.058%,较优化前相,脱磷率提高16.08%,终点w[P]降低0.030%,为转炉炼钢工序提供低磷半钢。其次,基于转炉炼钢氧枪枪头结构对超音速氧枪射流的研究。确定最佳氧枪枪头参数为:马赫数2.02,喷孔夹角14.0°,5孔喷孔,喉口直径41.3mm,出口直径54.1mm,设计流量28000-33000Nm3/h。采用优化后的氧枪结构可使转炉终点平均[O]含量、碳氧积、终渣w（FeO）分别降低147.7ppm、0.0002、7.48%,提高了初始钢水的洁净度和冶炼效果。第三,通过LF钢包底吹布置对混匀时间、流场分布的研究,确定钢包最佳底吹布置为0.50R,双孔夹角为60°。优化后底吹布置可促进≥3μm夹杂物上浮,提高脱除效果,其脱除率在71.58%～78.64%,是原底吹布置的2倍,为RH精炼提供了良好质量的钢水。第四,采用物理模拟方法研究了提升气体吹氩流量、浸渍管插入深度对RH精炼混匀时间、循环流量的影响规律,确定最佳RH精炼工艺参数:脱碳阶段和脱碳结束后吹氩流量分别为120Nm3/h、110Nm3/h,浸渍管插入深度均为600mm。采用优化后RH精炼工艺参数,可使RH终点钢水T.O和[N]含量分别降低2.2ppm和2.4ppmm,降低大颗粒夹杂物比例。最后,基于对挡墙、挡坝和稳流器不同组合方案的中包流场和RTD曲线数值模拟研究,确定最佳中间包结构为方案5,即“双挡墙+双挡坝+稳流器（高度390mm）”。较优化前相比,连铸工序钢水T.O含量降低4.3-5.8ppm,>3μm尺寸夹杂物的比例降低11.68%,夹杂物数量降低0.27个/cm2,表明优化后中间包结构有利于夹杂物的上浮和去除,进一步提高了钢水的洁净度。通过上述关键技术的研究及优化,使家电面板钢成分合格率提高至95.77%,因夹杂物出现的冷轧表面质量缺陷仅为4.6个/万t,提高了冷轧家电面板钢的表面质量。表明所研含钒高磷铁水预脱磷及洁净度关键控制技术对提高成分合格率和钢水洁净度是可行的、有效的,形成了稳定的含钒高磷铁水冶炼高洁净家电面板钢的生产工艺和关键技术集成。
段豪剑[8]（2019）在《钢液中非金属夹杂物相关界面现象的基础研究》文中指出本论文研究了钢液中与非金属夹杂物相关的几个界面现象,包括夹杂物与夹杂物之间界面现象、夹杂物在钢-渣界面的行为、夹杂物与气泡之间的界面现象,并研究了这些界面现象影响下的夹杂物在吹氩钢水中的运动和去除。夹杂物与夹杂物之间界面现象:通过分析夹杂物粒子间空腔的自由能研究了钢水中固体夹杂物粒子的聚合过程。讨论了夹杂物粒子聚合机理,以及空腔形成过程的活化态、稳定态、平衡态和临界聚合距离等。结果表明:平衡能与夹杂物粒子半径的平方成正比而临界距离距离与夹杂物粒子半径成正比;在炼钢生产实践中,湍流不能将微米尺寸的夹杂物聚合物破碎。夹杂物在钢-渣界面的行为:通过理论分析研究了固体夹杂物粒子在钢-渣界面分离的过程,提出了分别在受力控制和位移控制下的分离条件,考虑了夹杂物粒子周围的弯液面,计算推导了分离功和临界速度的解析表达式。通过与局部流场相耦合,建立了分离概率与时均速度和湍动能的函数关系。结果表明,夹杂物粒子在钢-渣界面处的三相接触角应尽可能大,以获得最有利夹杂物去除条件;大尺寸夹杂物粒子比小尺寸夹杂物粒子更容易从钢-渣界面分离。夹杂物与气泡之间的界面现象:采用数值模拟研究了湍流条件下气泡浮选去除夹杂物过程。开发了夹杂物-气泡相互作用的微观模型,用于预测在湍流钢液中单个气泡对夹杂物的捕获概率。该模型基于夹杂物粒子在气泡周围湍流场中的运动轨迹来研究气泡表面捕获夹杂物和气泡尾流捕获夹杂物。通过用户自定义程序判断夹杂物捕获标准,同时记录捕获信息,从而计算得到捕获概率。为了便于应用,开发了用户可视化界面模型用于预测气泡捕获夹杂物概率。钢包吹氩精炼是二次精炼过程中最常用的技术。采用欧拉-拉格朗日两相法模拟了吹氩钢包内的多相流流场。由于气泡运动而引起钢液相的动量源项和湍动能源项通过用户自定义函数来考虑。氩气泡被视为离散相粒子,并且考虑了气泡和钢液间的相互作用力,温度和静压对气体密度和气泡直径的影响以及气泡的尺寸分布。当钢包内流场达到准稳态时,模拟了合金的熔化和混合现象。采用用户自定义函数记录每个合金粒子的熔化时间和运动轨迹长度。通过对每个网格的混匀标准进行判断,预测了整个计算域中局部混匀时间。结果表明:随着吹氩流量的增加,钢液的流动增强,混匀时间缩短;采用单孔吹氩时,最佳吹氩孔的径向位置为0.50R,以获得最佳混匀条件;采用双孔吹氩时,建议吹氩孔夹角为90°,以改善流场和混匀现象。最后,采用组分传输方程建立了钢包吹氩过程中的夹杂物去除模型,通过加入源项的方式考虑了气泡浮选去除夹杂物,采用Stokes去除条件来模拟精炼渣吸附去除夹杂物过程。当仅考虑气泡浮选去除夹杂物时,夹杂物去除率与吹氩时间近似于正比例关系,并且不同尺寸夹杂物的去除速率相差不大。由于Stokes去除条件主要是夹杂物粒子Stokes上浮速度的函数,不能准确反映精炼渣吸附去除夹杂物过程,因此关于吹氩过程中夹杂物去除的模拟还需要进一步研究。
王莉[9]（2018）在《北满特钢连铸轴承钢的冶金生产工艺优化》文中提出为了降低轴承钢氧含量,提高产品质量与竞争力,本文对北满特钢连铸轴承钢生产过程各工序进行了系统取样检验,全面分析了整个生产过程中各工序气体的变化情况。在现有装备能力生产条件下,以理论分析和实验研究相结合为基础,分析了出钢碳、出钢温度、复合渣不同精炼渣细、真空工艺与方式、连铸工艺等对氧含量的影响,探索了转炉/电炉、LF电炉、VD/RH真空精炼炉、CC连铸各工序工艺的改进措施,并积极开展了超纯净轴承钢生产工艺的优化工作及新工艺试验。论文研究结果表明:（1）LF精炼过程有明显的增氮现象,N含量增加11-13 ppm,增加比例为14-20%。RH具有一定的脱氮能力,脱氮量为45 ppm,脱氮率在50%左右。LF精炼结束后钢中的全氧含量控制水平在20-28 ppm,通过RH真空精炼处理后,钢水中氧含量平均降低13 ppm,降比为65%,脱氧效果明显。（2）从复合渣对比试验结果来看,用低钛复合渣生产并未降低轴承钢氧含量,但是对降低轴承钢Ti含量具有明显效果。调整炉渣碱度优化精炼渣系后,炉渣的容硫能力比调整前提高30%,氧含量比调整前降低3 ppm。根据渣系配比量及炉渣成分情况,最适宜的精炼时间应控制在70 min以内,产品的氧含量水平相对更低。（3）VD实际脱氧率很低,约为10.9%。在氧含量指标上,RH真空精炼处理轴承钢的平均氧含量7.5 ppm,比VD处理效果低0.3 ppm,脱气效果好优于VD。出钢过程采用一次性加铝工艺,Al含量控制在0.010～0.026%之间更适合生产冶炼。连铸过程中,开浇前采取向中间包内充氩气置换包内空气、T型中间包,中间包加盖、优化水口插入深度等操作,可有效防止钢水的二次氧化。（4）通过转炉、LF、RH、连铸工序关键控制点工艺的优化,成品Ti含量为16 ppm。轴承钢的平均氧含量6.7 ppm。（5）采用转炉/电炉→RH→LF→方坯连铸工艺生产时,RH去除氧效果明显,去除率为73%,氧含量降低37 ppm。但LF升温时氧含量较高,最后经过LF时氧含量会增加一倍,终点氧含量较高。该结果为探索高纯净轴承钢生产工艺提供了有力的技术支持。
常胜[10]（2017）在《基于钢包长水口吹氩的连铸中间包内传输现象研究》文中认为随着现代连铸过程对钢水的洁净度的要求的逐渐提高,中间包作为一种传统的钢水分配装置,其冶金性能日益得到人们的重视。采用常规的控流装置的组合（如挡墙,挡坝,湍流控制器等）可以通过优化中间包流场促进大颗粒夹杂物（大于50μm）上浮去除。而小颗粒夹杂物（小于50μm）的浮力不足,单纯优化流场并不能有效去除钢液中的小颗粒夹杂物。中间包吹气技术是向中间包内钢液中吹入惰性气泡,通过气泡的表面吸附和尾流捕捉效应,夹带小颗粒夹杂物上浮,并最终被顶渣层吸附去除。本文以洁净钢生产为目的,围绕中间包顶吹微气泡工艺展开研究,通过水模实验结合数值模拟,对微气泡条件下中间包内的传输现象进行了深入探索。研究主要分为以下几个部分:（1）四流全尺寸中间包模型顶部吹气的水模实验。气体由长水口上部的微孔通入。利用长水口内流体的剪切作用和湍流对气泡的破碎作用,以达到减小气泡尺寸的目的。水模实验主要考察了气量,吹气位置及吹气端口数量三个因素对生成气泡的平均尺寸的影响。采用一种特殊的方法对气泡尺寸进行了准确的测量,避免了因气泡与镜头距离的不同引起的测量误差。实验结果表明,在合适的吹气条件下,生成气泡的平均尺寸可低至0.675mm,达到微气泡级别。相较于普通气泡（3mm左右）,微气泡的停留时间更长,表面积体积比更大,更有利于小颗粒夹杂物的去除。（2）对应水模实验建立中间包顶吹气的三维数学模型,研究不同尺寸的气泡在中间包内的运动行为。结果显示,相比于普通尺寸的气泡,微气泡的扩散性更好,易跟随流体迹线运动,导致其分布范围更广,有利于去除钢中的夹杂物。通过与不吹气条件下中间包流场的对比可以发现,顶吹产生的微气泡对注流区的流场几乎没有影响。这是由于微气泡所受浮力较小,对周围钢液驱动作用有限;且由顶吹产生的微气泡多位于中间包注流区内,此处流体流速快、湍动能高,不易受到气泡上浮的影响。此外微气泡的分布较为分散,无法通过大量气泡的集中上浮带动周围钢液形成上升流。（3）在全尺寸中间包水模实验中,用直径为20-100μm的空心硼硅酸盐玻璃球模拟夹杂物,研究在吹气中间包内的去除情况。对一种特殊的粒子监测系统进行改造和校准并应用在本实验中。粒子探头基于库尔特计数器原理设计,可在不同的吹气条件下,对出口处夹杂物数量及尺寸分布进行在线监测。实验结果表明,微气泡可以有效去除小尺寸的夹杂物。夹杂物的去除效果与吹气参数相关。最优化的吹气方案是,在最靠近滑动水口的位置采用四个气孔同时通气,总气量为0.2L/min。在此条件下,出口处夹杂物数量浓度仅为7.85个/ml,总体去除率高达79.56%。（4）在水模实验中采用线性低密度聚乙烯粒子模拟渣层,通过变化吹气条件,研究不同的微气泡条件下,中间包内渣-金界面的运动行为。实验结果表明,相比于常规尺寸的气泡,微气泡吹气更易维持渣层的稳定性。在吹气过程中,减小气量和增加气孔数量能够有效地抑制渣眼的生成。通过研究不同吹气参数下中间包渣层的运动行为,获得了渣眼形成的临界条件。相应的多相流数值模拟通过耦合DPM模型和VOF模型考虑了渣-金-气三相之间的相互作用。数值模拟所得的渣眼与水模实验所得的渣眼形状相似,面积相近,其中渣眼面积的相对误差仅为17.6%,印证了数值模拟的有效性。本论文基于对气泡动力学的深入研究,设计了全新的钢包长水口,利用长水口内高速流体的剪切作用和滑动水口的湍流对气泡进行破碎,大大减小了气泡的尺寸,达到了微气泡吹气的目的。在微气泡的作用下,钢液中夹杂物的去除率大大提高,渣层更加稳定,为洁净刚生产打下了良好的基础。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 1 中间包研究方法 |
| 2 中间包流场控制技术 |
| 2.1 湍流控制器 |
| 2.2 中间包坝、堰和挡墙 |
| 2.3 挡坝和挡墙的开孔导流 |
| 2.4 控流装置的组合优化 |
| 2.5 中间包长水口吹氩 |
| 2.6 中间包气幕挡墙 |
| 3 中间包控流技术发展趋势和展望 |
| 4 结论 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 不锈钢冶金原理及工艺特点 |
| 2.1.1 不锈钢冶金原理 |
| 2.1.2 不锈钢冶炼工艺特点 |
| 2.2 不锈钢冶炼方法 |
| 2.2.1 AOD法与VOD法 |
| 2.2.2 VCR-AOD法与REDA法 |
| 2.3 不锈钢冶炼工艺流程 |
| 2.3.1 两步法冶炼流程 |
| 2.3.2 三步法冶炼流程 |
| 2.3.3 新技术冶炼流程 |
| 2.4 单嘴精炼炉的提出及发展 |
| 2.4.1 单嘴炉工作原理及功能 |
| 2.4.2 单嘴炉工业应用及效果 |
| 2.5 单嘴精炼炉钢液流动行为研究 |
| 2.5.1 单嘴炉混匀实验研究 |
| 2.5.2 单嘴炉数值模拟研究 |
| 2.5.3 单嘴炉环流量特性研究 |
| 2.6 单嘴精炼炉脱碳特性研究 |
| 2.6.1 进站碳、氧含量对脱碳速率的影响 |
| 2.6.2 真空压降制度对脱碳速率的影响 |
| 2.6.3 吹氩制度对脱碳速率的影响 |
| 2.6.4 单嘴炉脱碳模型研究 |
| 2.7 研究背景及内容 |
| 2.7.1 研究背景 |
| 2.7.2 研究内容 |
| 3 单嘴炉气泡上浮行为及流场结构解析 |
| 3.1 研究内容与方法 |
| 3.1.1 物理模拟和数值模拟 |
| 3.1.2 环流量及混匀时间测量方法 |
| 3.1.3 炉型参数模拟方案 |
| 3.2 模型验证 |
| 3.2.1 单嘴炉典型的熔池混匀规律 |
| 3.2.2 实测与模型预测混匀时间对比 |
| 3.3 结果分析及讨论 |
| 3.3.1 气泡上浮行为及搅拌特征 |
| 3.3.2 全熔池流场结构及组成特征 |
| 3.3.3 浸渍管内径对循环流场的影响 |
| 3.3.4 底部吹气位置对流场的影响 |
| 3.3.5 浸渍管插入深度对流场的影响 |
| 3.4 本章小节 |
| 4 偏心单嘴炉钢液流动特性及透气砖布置研究 |
| 4.1 研究内容与方案 |
| 4.2 结果分析及讨论 |
| 4.2.1 浸渍管偏移对循环流场的影响 |
| 4.2.2 水模型中双透气砖搅拌流场特征 |
| 4.2.3 双透气砖夹角变化对流场的影响 |
| 4.2.4 双透气砖与单透气砖的流场对比 |
| 4.2.5 双透气砖搅拌效果 |
| 4.3 本章小节 |
| 5 单嘴炉真空室顶渣流动行为研究 |
| 5.1 水模型研究 |
| 5.1.1 实验设计 |
| 5.1.2 实验结果及讨论 |
| 5.2 数值模拟研究 |
| 5.2.1 数值模型的建立 |
| 5.2.2 模拟结果及讨论 |
| 5.3 顶渣行为对富铬渣还原的影响机制 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 单嘴炉冶炼不锈钢炉型设计及工业化应用 |
| 6.1 冶炼不锈钢用单嘴炉工业炉型设计 |
| 6.1.1 炉型设计原则 |
| 6.1.2 25吨单嘴炉炉型尺寸设计 |
| 6.1.3 耐材设计及其它配套装置 |
| 6.2 单嘴炉处理不锈钢工艺冶炼效果 |
| 6.2.1 不锈钢冶炼工艺 |
| 6.2.2 脱碳效果 |
| 6.2.3 Cr氧化及收得率 |
| 6.2.4 冶炼成分均匀性 |
| 6.2.5 脱氮效果 |
| 6.2.6 耐材侵蚀及喷溅情况 |
| 6.3 本章小节 |
| 7 单嘴炉冶炼不锈钢工艺模型研究 |
| 7.1 不锈钢冶炼工艺模型建立 |
| 7.1.1 钢液真空脱碳模型 |
| 7.1.2 合金氧化及温度变化模型 |
| 7.2 模型参数选取与计算 |
| 7.3 数学模型模拟流程 |
| 7.4 模型验证及冶金工艺讨论 |
| 7.4.1 模型验证 |
| 7.4.2 冶炼工艺讨论 |
| 7.5 不锈钢冶炼关键工艺 |
| 7.6 本章小节 |
| 8 研究结论和创新点 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 附录A 第7章数学模型公式符号清单 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 连铸中间包 |
| 2.1.1 连铸技术的发展 |
| 2.1.2 中间包的起源与发展 |
| 2.2 中间包冶金技术研究进展 |
| 2.2.1 中间包冶金功能 |
| 2.2.2 中间包控流装置 |
| 2.2.3 大容量中间包 |
| 2.2.4 离心流动中间包 |
| 2.2.5 中间包连续真空浇铸处理 |
| 2.2.6 中间包覆盖剂技术 |
| 2.2.7 中间包加热技术 |
| 2.2.8 防止中间包浇铸过程二次污染 |
| 2.2.9 中间包冶金过程的研究方法 |
| 2.3 等离子加热技术和发展趋势 |
| 2.3.1 等离子体的定义及其性质 |
| 2.3.2 中间包等离子加热原理及优点 |
| 2.3.3 中间包等离子体加热设备组成 |
| 2.3.4 等离子体加热的研究现状 |
| 2.3.5 等离子加热技术的发展 |
| 3 课题研究背景及研究内容 |
| 3.1 研究背景及意义 |
| 3.2 研究内容及技术路线 |
| 3.3 创新点 |
| 4 中间包等离子加热模拟研究 |
| 4.1 等离子加热中间包水力学模拟研究 |
| 4.1.1 实验原理及参数设定 |
| 4.1.2 实验装置及实验方法 |
| 4.1.3 实验方案 |
| 4.1.4 结果与分析 |
| 4.2 等离子加热中间包数值模拟研究 |
| 4.2.1 建立模型 |
| 4.2.2 网格划分 |
| 4.2.3 基本假设 |
| 4.2.4 控制方程 |
| 4.2.5 数值模拟方案 |
| 4.2.6 数值模拟结果 |
| 4.3 小结 |
| 5 等离子加热钢液过热度对连铸坯凝固传热影响研究 |
| 5.1 连铸过程分析及模型建立 |
| 5.1.1 模型设计与假设条件 |
| 5.1.2 控制方程与边界条件 |
| 5.2 工艺计算参数与模型验证 |
| 5.2.1 数值求解 |
| 5.2.2 模型验证 |
| 5.3 模拟结果分析与讨论 |
| 5.3.1 钢液过热度对连铸坯温度场的影响 |
| 5.3.2 钢液过热度对连铸坯凝固进程的影响 |
| 5.3.3 钢液过热度对连铸坯凝固组织的影响 |
| 5.4 小结 |
| 6 等离子加热工艺对钢液升温及洁净度影响分析 |
| 6.1 热试试验过程与方法 |
| 6.2 试验结果与分析 |
| 6.2.1 等离子加热对钢液升温情况的影响 |
| 6.2.2 等离子加热对钢液成分的影响 |
| 6.2.3 等离子加热对夹杂物的影响 |
| 6.3 小结 |
| 7 等离子加热对中间包覆盖剂影响规律研究 |
| 7.1 试样制备及实验设备 |
| 7.2 宏观形貌及成分分析 |
| 7.2.1 等离子加热前后覆盖剂宏观形貌 |
| 7.2.2 等离子加热前后覆盖剂成分分析 |
| 7.3 等离子加热前后覆盖剂的结晶特性 |
| 7.4 等离子加热前后覆盖剂物相分析 |
| 7.4.1 等离子加热前后覆盖剂微观形貌分析 |
| 7.4.2 等离子加热前后覆盖剂SEM-EDS结果 |
| 7.5 液相区成分分析 |
| 7.6 小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 技术展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状和趋势 |
| 1.3 论文的主要工作 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 钢水裸露面的影响因素 |
| 2.1 钢水裸露面图像采集原理 |
| 2.2 渣层厚度对钢水裸露面和临界吹氩量的影响 |
| 2.3 底吹氩气量对钢水裸露面的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 钢包底吹氩气数学模型的设计 |
| 3.1 钢包底吹氩气系统的设备组成 |
| 3.2 流量执行器的选取 |
| 3.2.1 气动薄膜调节阀 |
| 3.2.2 PCM调流器 |
| 3.3 被控对象的数学模型 |
| 3.3.1 被控对象的组成与分析 |
| 3.3.2 被控对象模型的建立 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 钢水裸露面积图像的采集与处理 |
| 4.1 钢水裸露面图像的采集 |
| 4.2 钢水裸露面图像的处理 |
| 4.2.1 灰度处理 |
| 4.2.2 改进的中值滤波 |
| 4.2.3 二值化 |
| 4.2.4 兴趣区域采集 |
| 4.3 LabVIEW与 PLC通讯 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 模糊控制在底吹氩气系统中的应用 |
| 5.1 各工艺阶段氩气流量的控制要求 |
| 5.2 底吹氩气控制系统的设计 |
| 5.3 模糊PID控制器的设计 |
| 5.3.1 模糊PID控制的结构 |
| 5.3.2 确定各变量的量化等级和模糊集合 |
| 5.3.3 模糊规则的确定和模糊推理 |
| 5.3.4 模糊控制查询表求解 |
| 5.3.5 基于MATLAB的仿真研究分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 模糊PID控制器在PLC中的应用 |
| 6.1 西门子S7-1200简介 |
| 6.2 模糊PID程序的设计 |
| 6.3 底吹氩气模糊PID控制在PLC中的实现 |
| 6.3.1 设定值、采样值等变量的储存 |
| 6.3.2 控制量查询表的建立 |
| 6.3.3 误差、误差变化率的求解及模糊化 |
| 6.3.4 模糊控制规则表的查询 |
| 6.3.5 PID模块在PLC的调节 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 钢包底吹氩气控制系统的软硬件设计 |
| 7.1 底吹氩气系统工业控制网络的设计 |
| 7.2 硬件配置 |
| 7.3 I/O点分配 |
| 7.4 监控画面的绘制 |
| 7.4.1 上位机与下位机的通讯参数配置 |
| 7.4.2 登录界面 |
| 7.4.3 菜单界面 |
| 7.4.4 主界面 |
| 7.4.5 报警界面 |
| 7.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 部分程序和电气原理图 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景、研究意义及来源 |
| 1.1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.2 课题来源 |
| 1.2 LF炉合金加料模型国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 LF炉温度预报模型的研究现状 |
| 1.3.1 国内研究现状 |
| 1.3.2 国外研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容及结构安排 |
| 第2章 LF炉精炼工艺及主要数学模型 |
| 2.1 LF炉精炼工艺概况 |
| 2.1.1 LF炉介绍 |
| 2.1.2 LF炉主要精炼功能 |
| 2.1.3 LF炉精炼的工艺流程 |
| 2.2 LF炉精炼系统的主要数学模型 |
| 2.2.1 合金加料模型 |
| 2.2.2 温度预报模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 基于机理建模的LF炉合金加料模型设计 |
| 3.1 LF炉合金加料模型 |
| 3.1.1 脱氧合金加料模型 |
| 3.1.2 成分合金加料模型 |
| 3.2 终点成分预测 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 LF炉NAS-GA-BP温度预报模型设计 |
| 4.1 基于BP神经网络的温度预报模型 |
| 4.1.1 BP神经网络介绍 |
| 4.1.2 影响温度预报模型的主要参数确定 |
| 4.1.3 基于BP神经网络的温度预报模型建立 |
| 4.2 基于蒙特卡洛方法的网络结构自搜索 |
| 4.2.1 蒙特卡罗方法介绍 |
| 4.2.2 神经网络结构自搜索 |
| 4.2.3 蒙特卡洛方法的网络结构随机自搜索设计 |
| 4.3 遗传算法优化神经网络权值和阈值 |
| 4.3.1 遗传算法介绍 |
| 4.3.2 遗传算法优化神经网络权值和阈值设计 |
| 4.4 NAS-GA-BP温度预报模型仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 LF精炼系统设计与实现 |
| 5.1 系统总体结构设计 |
| 5.2 LF炉精炼系统硬件设备介绍 |
| 5.2.1 机械设备系统 |
| 5.2.2 电气设备系统 |
| 5.2.3 仪表设备系统 |
| 5.2.4 自动化设备系统 |
| 5.3 LF炉精炼系统软件设计过程 |
| 5.3.1 网络结构设计 |
| 5.3.2 数据库管理设计 |
| 5.3.3 LF炉精炼系统软件服务端设计 |
| 5.3.4 LF炉精炼系统软件客户端界面设计 |
| 5.4 模型有效性验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结及展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间的科研成果目录 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 附录3 模型客户端部分源代码 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景和意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 热机械性能研究 |
| 1.2.2 流固耦合方法 |
| 1.2.3 微通道流动换热 |
| 1.2.4 不可逆力学行为 |
| 1.2.5 几何结构优化 |
| 1.2.6 透气塞冶金性能研究 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第2章 试验与参数检测 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料与试验仪器 |
| 2.2.1 透气塞用材料与测试方法 |
| 2.2.2 材料物性参数 |
| 2.2.3 材料Drucker-Prager参数检测 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 流固耦合方法模拟分析透气塞的热机械行为 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型及边界条件 |
| 3.2.1 模型 |
| 3.2.2 边界条件 |
| 3.2.3 流固耦合换热模型的控制方程 |
| 3.2.4 边界条件验证试验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 温度分布 |
| 3.3.2 热机械性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 透气塞孔型对其热机械性能和冶金效果的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 几何模型及其边界条件 |
| 4.2.1 不同孔型二维模型 |
| 4.2.2 透气塞三维模型 |
| 4.2.3 不同孔型透气塞水模试验 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 二维模型的应力分布 |
| 4.3.2 透气塞的温度分布 |
| 4.3.3 不同孔型透气塞的热机械行为 |
| 4.3.4 不同孔型透气塞的冶金性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 不同孔型透气塞服役过程中的塑性形变 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 边界条件与验证试验 |
| 5.2.1 边界条件 |
| 5.2.2 验证试验 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 不同孔型透气塞温度分布 |
| 5.3.2 不同孔型透气塞拉伸失效分析 |
| 5.3.3 不同孔型透气塞剪切失效分析 |
| 5.3.4 透气塞损毁机理研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 圆孔透气塞的孔径及孔角对其冶金效果的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验及实验基础 |
| 6.2.1 相似准则 |
| 6.2.2 实验设备 |
| 6.2.3 实验方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 气泡及气羽行为的研究 |
| 6.3.2 孔径与孔角对混匀时间的影响 |
| 6.3.3 孔径与孔角对夹杂物去除率的影响 |
| 6.3.4 孔径与孔角对渣眼面积的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 附录2 攻读博士期间参加的科研项目 |
| 附录3 攻读博士期间所获得奖励 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 家电及家电面板行业发展概况 |
| 2.1.1 家电行业发展趋势 |
| 2.1.2 家电面板钢行业 |
| 2.1.3 家电面板钢的性能特点 |
| 2.1.4 河钢集团家电面板发展战略 |
| 2.2 铁水脱磷研究概述 |
| 2.2.1 氧化脱磷反应基础理论 |
| 2.2.2 脱磷反应过程环节 |
| 2.2.3 脱磷反应限制性环节分析 |
| 2.2.4 转炉脱磷 |
| 2.3 家电面板夹杂物研究概述 |
| 2.3.1 非金属夹杂物的来源 |
| 2.3.2 夹杂物分类 |
| 2.3.3 家电面板钢中主要夹杂物 |
| 2.3.4 非金属夹杂物对家电面板性能的影响 |
| 2.4 承钢家电面板生产调研 |
| 2.4.1 含钒高磷铁水条件及生产工艺 |
| 2.4.2 磷含量偏高的问题 |
| 2.4.3 家电面板钢水洁净度问题 |
| 2.4.4 家电面板表面质量缺陷 |
| 2.5 研究意义、方法及内容 |
| 2.5.1 研究背景及意义 |
| 2.5.2 研究路线 |
| 2.5.3 研究内容与方法 |
| 2.5.4 取样及检测方法 |
| 3 含钒高磷铁水预脱磷研究 |
| 3.1 含钒高磷铁水预脱磷热力学的研究 |
| 3.1.1 V_2O_5、TiO_2对脱磷能力的影响 |
| 3.1.2 碱度-(V_2O_5+TiO_2)对脱磷能力的影响 |
| 3.1.3 FeO-(V_2O_5+TiO_2)对脱磷能力的影响 |
| 3.1.4 MgO-(V_2O_5+TiO)对脱磷能力的影响 |
| 3.2 预脱磷工业试验研究 |
| 3.2.1 试验方案及评价指标 |
| 3.2.2 试验实施及数据 |
| 3.2.3 讨论与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 炼钢氧枪优化对初始钢水洁净度的研究 |
| 4.1 氧枪喷头理论计算 |
| 4.1.1 氧枪参数设计 |
| 4.1.2 氧枪结构计算 |
| 4.2 氧枪射流数值模拟 |
| 4.2.1 氧枪射流特性计算 |
| 4.2.2 建立模拟 |
| 4.2.3 数值模拟结果 |
| 4.2.4 讨论与分析 |
| 4.3 工业试验研究 |
| 4.3.1 试验方案 |
| 4.3.2 试验数据 |
| 4.3.3 结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 LF钢包底吹优化对钢水洁净度的研究 |
| 5.1 水模实验研究 |
| 5.1.1 实验原理 |
| 5.1.2 实验装置 |
| 5.1.3 实验步骤 |
| 5.1.4 实验方案 |
| 5.1.5 讨论与分析 |
| 5.2 工业试验研究 |
| 5.2.1 试验方案 |
| 5.2.2 试验数据 |
| 5.2.3 结果与分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 RH精炼工艺参数对钢水洁净度的研究 |
| 6.1 水模试验研究 |
| 6.1.1 试验原理 |
| 6.1.2 实验装置 |
| 6.1.3 试验方案与数据结果 |
| 6.1.4 讨论与分析 |
| 6.2 工业试验研究 |
| 6.2.1 试验方案及过程数据 |
| 6.2.2 工业试验数据 |
| 6.2.3 结果与分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 中间包流场优化对钢水洁净度的研究 |
| 7.1 中间包流场数值模拟研究 |
| 7.1.1 数值模型研究 |
| 7.1.2 中间包方案设计 |
| 7.1.3 讨论与分析 |
| 7.1.4 优化后的中间包 |
| 7.2 工业试验研究 |
| 7.2.1 试验方案 |
| 7.2.2 工业试验数据 |
| 7.2.3 讨论与分析 |
| 7.3 本章小结 |
| 8 承钢冶炼高洁净家电面板钢关键技术集成 |
| 8.1 高洁净家电面板钢的关键技术及工艺 |
| 8.2 家电面板钢成分合格率 |
| 8.3 冷轧家电面板钢表面质量 |
| 8.4 本章小结 |
| 9 结论及创新点 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 钢中非金属夹杂物 |
| 2.1.1 夹杂物的形核 |
| 2.1.2 夹杂物的碰撞 |
| 2.1.3 夹杂物之间的聚合 |
| 2.1.4 夹杂物在钢-渣界面行为 |
| 2.1.5 气泡浮选去除夹杂物 |
| 2.2 钢包吹氩精炼过程的模拟研究 |
| 2.2.1 钢包吹氩精炼过程中的流体力学基础 |
| 2.2.2 钢包吹氩精炼过程流场与混匀现象的模拟 |
| 2.2.3 钢包精炼过程温度场的模拟 |
| 2.2.4 钢包吹氩精炼过程夹杂物去除的模拟 |
| 2.3 选题意义及研究路线 |
| 3 夹杂物与夹杂物之间的界面现象——夹杂物聚合模型 |
| 3.1 弯液面与夹杂物粒子相切的简化夹杂物聚合模型 |
| 3.1.1 几何关系的建立 |
| 3.1.2 能量变化分析 |
| 3.1.3 活化态、稳定态与平衡态 |
| 3.1.4 临界聚合间距 |
| 3.2 考虑夹杂物粒子与钢液间接触角的夹杂物聚合模型 |
| 3.2.1 几何关系的建立 |
| 3.2.2 能量变化分析 |
| 3.2.3 活化态与稳定态 |
| 3.2.4 平衡态 |
| 3.2.5 临界聚合间距 |
| 3.2.6 固体夹杂物粒子聚合机理 |
| 3.2.7 模型验证 |
| 3.2.8 压力差的影响 |
| 3.2.9 与范德华力的对比 |
| 3.2.10 钢液湍流的影响 |
| 3.3 小结 |
| 4 夹杂物在钢-渣界面处的界面现象——夹杂物在钢-渣界面分离模型 |
| 4.1 固体夹杂物在钢-渣界面的分离条件 |
| 4.2 分离功与临界分离速度 |
| 4.3 固体夹杂物在钢-渣界面的分离条件 |
| 4.4 影响因素研究 |
| 4.4.1 三相接触角 |
| 4.4.2 夹杂物粒子尺寸 |
| 4.5 小结 |
| 5 夹杂物与气泡之间的界面现象——气泡浮选去除夹杂物模型 |
| 5.1 气泡形貌与上浮速度 |
| 5.2 气泡周围的流场 |
| 5.2.1 模型建立 |
| 5.2.2 模型验证 |
| 5.2.3 球形气泡周围的流场 |
| 5.2.4 椭球形气泡周围的流场 |
| 5.2.5 球冠状气泡周围的流场 |
| 5.3 气泡与夹杂物间的相互作用 |
| 5.4 湍流条件下气泡浮选去除夹杂物的数学模型 |
| 5.4.1 球形气泡 |
| 5.4.2 椭球形气泡 |
| 5.4.3 球冠状气泡 |
| 5.4.4 湍流的影响 |
| 5.5 气泡捕获夹杂物概率模型的开发 |
| 5.6 小结 |
| 6 吹氩条件下钢水流动的数值模拟 |
| 6.1 数学模型 |
| 6.2 计算过程与边界条件 |
| 6.3 模型验证 |
| 6.4 计算结果 |
| 6.5 影响因素研究 |
| 6.5.1 吹氩流量对吹氩钢包内流场和气泡运动的影响 |
| 6.5.2 吹氩位置对钢包吹氩流场和气泡运动的影响 |
| 6.5.3 双孔分布角度对钢包吹氩流场和气泡运动的影响 |
| 6.6 小结 |
| 7 吹氩钢包内合金熔化和钢水混匀现象的模拟仿真 |
| 7.1 数学模型 |
| 7.2 计算过程和边界条件 |
| 7.3 计算结果 |
| 7.4 影响因素研究 |
| 7.4.1 钢液温度和合金尺寸对合金熔化的影响 |
| 7.4.2 吹氩流量对合金混匀的影响 |
| 7.4.3 吹氩位置对合金混匀的影响 |
| 7.4.4 双孔分布角度对合金混匀的影响 |
| 7.5 小结 |
| 8 吹氩钢包内夹杂物去除的数值模拟 |
| 8.1 数学模型 |
| 8.2 计算过程和边界条件 |
| 8.3 仅考虑气泡浮选去除夹杂物 |
| 8.4 仅考虑精炼渣吸附去除夹杂物 |
| 8.5 同时考虑气泡浮选和精炼渣吸附去除夹杂物 |
| 8.6 小结 |
| 9 结论 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 轴承钢的适用工作环境与冶金特性需求 |
| 1.3 轴承钢的分类与标准 |
| 1.4 国内外轴承钢质量水平对比与发展趋势 |
| 1.5 轴承钢冶金工艺流程 |
| 1.5.1 轴承钢电炉生产工艺 |
| 1.5.2 轴承钢转炉生产工艺 |
| 1.5.3 轴承钢炉外精炼技术 |
| 1.5.4 国内主要生产工艺情况 |
| 1.6 轴承钢氧含量的影响与脱氧工艺 |
| 1.6.1 氧对轴承钢的影响 |
| 1.6.2 轴承钢脱氧工艺 |
| 1.7 本文研究内容 |
| 第2章 轴承钢中氧含量及其工艺因素影响分析 |
| 2.1 北满特钢轴承钢生产现状 |
| 2.2 试验设计 |
| 2.3 各工序气体含量变化趋势 |
| 2.3.1 各工序氮含量分析 |
| 2.3.2 各工序氧含量分析 |
| 2.4 出钢参数对氧含量的影响 |
| 2.4.1 出钢碳含量与出钢温度对氧含量的影响 |
| 2.4.2 复合渣对氧含量的影响 |
| 2.5 精炼工艺对氧含量的影响 |
| 2.5.1 精炼渣系对氧、硫、夹杂物含量的影响 |
| 2.5.2 吹氩制度对夹杂物的影响 |
| 2.5.3 精炼时间长短对氧含量的影响 |
| 2.6 真空条件下的脱氧能力 |
| 2.6.1 真空条件下碳的脱氧能力 |
| 2.6.2 真空度和真空保持时间对氧含量的影响 |
| 2.6.3 VD与RH对脱氧能力的影响 |
| 2.6.4 RH处理时间对氧含量的影响 |
| 2.7 钢中[Al]对氧含量的影响 |
| 2.7.1 LF精炼过程中Al含量的控制 |
| 2.7.2 真空过程Al含量的控制研究 |
| 2.8 连铸工艺对氧含量的影响 |
| 2.9 本章小结 |
| 第3章 氧含量控制工艺改进及超纯净轴承钢的生产工艺探索 |
| 3.1 真空条件下碳脱氧的理论依据 |
| 3.2 转炉生产工艺改进 |
| 3.2.1 提高出钢碳,降低出钢氧含量 |
| 3.2.2 控制合理的出钢温度 |
| 3.2.3 其他改进措施 |
| 3.3 LF生产工艺改进 |
| 3.3.1 控制到位铝含量 |
| 3.3.2 精炼渣系的改进 |
| 3.3.3 精炼时间的优化 |
| 3.3.4 控制各阶段吹氩制度 |
| 3.4 真空精炼的工艺改进 |
| 3.5 连铸生产工艺改进 |
| 3.5.1 完善保护浇铸系统,防止连铸过程的二次氧化 |
| 3.5.2 合理的大包留钢量 |
| 3.5.3 优化浸入式水口插入深度 |
| 3.5.4 电磁搅拌工艺的改进 |
| 3.6 应用成果 |
| 3.7 超纯净轴承钢的生产工艺探索 |
| 3.7.1 转炉/电炉工艺 |
| 3.7.2 RH精炼工艺 |
| 3.7.3 LF精炼工艺 |
| 3.7.4 连铸工艺 |
| 3.7.5 检验结果 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 主要研究内容及创新点 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 钢中非金属夹杂物 |
| 2.1.1 钢中夹杂物的来源 |
| 2.1.2 钢中夹杂物的化学成分 |
| 2.1.3 钢中夹杂物的尺寸和形状 |
| 2.1.4 夹杂物对钢性能的影响 |
| 2.2 中间包内流体流动特性优化 |
| 2.3 中间包吹气技术 |
| 2.3.2 中间包底部吹气的相关研究 |
| 2.3.3 中间包顶部吹气的相关研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 中间包微气泡吹氩的数学物理模拟 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 水模实验 |
| 3.2.1 相似原理 |
| 3.2.2 实验装置及参数设定 |
| 3.2.3 气泡测量方法 |
| 3.3 数值模拟 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.4.1 水模实验结果分析 |
| 3.4.2 数值模拟结果分析 |
| 3.5 水模实验有效性论证及与底吹气幕挡墙技术的对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 微气泡条件下中间包内夹杂物去除行为的研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 气泡去除夹杂物机理 |
| 4.3 水模实验 |
| 4.3.1 夹杂物输入系统 |
| 4.3.2 夹杂物监测 |
| 4.3.3 实验操作流程 |
| 4.4 结果分析与讨论 |
| 4.4.1 吹气位置的影响 |
| 4.4.2 气孔数量的影响 |
| 4.4.3 气体流量的影响 |
| 4.4.4 空白对照实验 |
| 4.4.5 夹杂物尺寸分布及总体去除率分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 微气泡条件下中间包渣-金界面的运动行为研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 水模实验 |
| 5.3 数值模拟 |
| 5.3.1 VOF模型 |
| 5.3.2 湍流模型 |
| 5.3.3 DPM模型 |
| 5.3.4 边界条件及求解过程 |
| 5.4 结果分析与讨论 |
| 5.4.1 水模实验 |
| 5.4.2 数值模拟 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 研究存在的不足及工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术成果 |
| 作者的学习经历及简历 |
