發(fā)布時間：2023-11-04 09:31

　　氣泡精煉技術(shù)具有成本低、對設(shè)備改動小、夾雜物去除效果好等優(yōu)點(diǎn),是煉鋼流程中不可或缺的精煉手段。溶氣氣浮技術(shù)是一種新型氣泡精煉技術(shù),該技術(shù)基本原理為,在吹氬站或LF精煉中將氮?dú)饣驓錃獾瓤扇苄詺怏w通入鋼液中,提升鋼液中可溶性氣體元素含量,在此過程中,鋼液可處于常壓或高壓氣氛中;之后在VD或RH精煉中對鋼液進(jìn)行真空處理,使氣泡在夾雜物表面異相形核,析出微小氣泡;氣泡在上浮過程中能夠不斷粘附夾雜物,并最終攜帶夾雜物上浮至渣中去除,有效提升鋼液潔凈度。本文通過建立氣泡形核熱力學(xué)、氣泡生長與上浮動力學(xué)模型、結(jié)合水模型冷態(tài)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室熱態(tài)實(shí)驗(yàn)以及工業(yè)試驗(yàn)等手段對溶氣氣浮技術(shù)進(jìn)行研究,深入探究溶氣氣浮技術(shù)的機(jī)理及應(yīng)用效果。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下所示。(1)基于經(jīng)典凝固形核理論,建立了鋼液/(N2、H2)飽和體系析氣過程中氣泡在凸球形夾雜物表面形核的熱力學(xué)模型,得到氣泡凸球面形核臨界形核半徑計算關(guān)系式�；跓崃W(xué)模型分析氣泡凸球面形核與平面形核的差異,分析了不同因素對氣泡球凸面形核的影響。結(jié)果表明,氣泡凸球面形核難度比平面形核難度大。隨著夾雜物尺寸增加,氣泡凸球面形核所需吉布斯自由能變化減小,并接近于平...

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
符號清單
1 引言
2 文獻(xiàn)綜述
    2.1 鋼中非金屬夾雜物去除技術(shù)
        2.1.1 鋼中非金屬夾雜物概述
        2.1.2 非氣泡去除夾雜物技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        2.1.3 氣泡去除夾雜物技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
    2.2 氣泡去除夾雜物機(jī)理
        2.2.1 氣泡粘附去除夾雜物機(jī)理
        2.2.2 大氣泡尾流捕捉去除夾雜物機(jī)理
    2.3 氣泡形核研究
        2.3.1 氣泡均相形核
        2.3.2 氣泡異相形核
    2.4 氣泡生長研究
        2.4.1 靜止氣泡的生長
        2.4.2 上浮過程中氣泡的生長
    2.5 不同因素對氣泡去除夾雜物的影響
        2.5.1 氣泡尺寸及彌散程度對夾雜物去除的影響
        2.5.2 夾雜物尺寸對夾雜物去除的影響
        2.5.3 接觸角對夾雜物去除的影響
    2.6 本課題研究背景、意義和內(nèi)容
        2.6.1 研究背景和意義
        2.6.2 研究內(nèi)容
3 鋼液/(N₂、H₂)飽和體系析氣過程中氣泡形核熱力學(xué)研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)方法
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置及材料
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟
    3.2 氣泡凸球面形核熱力學(xué)模型
    3.3 模型分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.3.1 氣泡凸球面形核與平面形核的差異
        3.3.2 夾雜物尺寸對氣泡形核的影響
        3.3.3 鋼液深度對氣泡形核的影響
        3.3.4 夾雜物潤濕角對氣泡形核的影響
        3.3.5 溶氣壓力對氣泡形核的影響
        3.3.6 真空處理壓力對氣泡形核的影響
        3.3.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    3.4 本章小結(jié)
4 氣泡生長與上浮動力學(xué)研究
    4.1 鋼液/(N₂、H₂)體系動力學(xué)模型
        4.1.1 氣泡上浮速度微分方程
        4.1.2 氣泡尺寸微分方程
        4.1.3 氣泡上浮距離微分方程
    4.2 實(shí)驗(yàn)方法
    4.3 水/CO₂體系動力學(xué)模型
    4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    4.5 不同因素對氣泡生長與上浮的影響
        4.5.1 溶氣壓力對氣泡生長與上浮的影響
        4.5.2 氣體類型對氣泡生長與上浮的影響
        4.5.3 臨界形核深度對氣泡生長與上浮的影響
        4.5.4 夾雜物尺寸對氣泡生長與上浮的影響
        4.5.5 真空處理壓力對氣泡生長與上浮的影響
    4.6 夾雜物去除機(jī)理分析
    4.7 本章小結(jié)
5 溶氣氣浮技術(shù)去除硅錳脫氧鋼中夾雜物研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)方案
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料
        5.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
    5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.2.1 鋼中T[N]、T[O]含量的變化
        5.2.2 鋼中夾雜物特征及其去除效果分析
    5.3 溶氮壓力對鋼中氣泡形核率及形核密度的影響
        5.3.1 溶氮壓力對鋼液中氣泡形核率的影響
        5.3.2 溶氮壓力對氣泡形核密度的影響
    5.4 本章小結(jié)
6 溶氣氣浮技術(shù)工業(yè)試驗(yàn)
    6.1 試驗(yàn)方案
        6.1.1 生產(chǎn)方案
        6.1.2 取樣及分析方案
    6.2 試驗(yàn)結(jié)果
        6.2.1 鋼中氮/氧含量變化
        6.2.2 鑄坯夾雜物特征分析
        6.2.3 夾雜物去除效果
    6.3 PERM與溶氣氣浮技術(shù)機(jī)理的對比分析
        6.3.1 鋼液氮含量對氣泡形核范圍的影響
        6.3.2 PERM與溶氣氣浮技術(shù)去除夾雜物機(jī)理對比
    6.4 本章小結(jié)
7 溶氣氣浮技術(shù)在RH精煉中的應(yīng)用效果及機(jī)理研究
    7.1 實(shí)驗(yàn)方案
        7.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        7.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
    7.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        7.2.1 RH鋼包內(nèi)氣泡的行為
        7.2.2 氣泡在RH水模型及原型中形核機(jī)理分析
        7.2.3 溶氣氣浮技術(shù)對RH鋼包內(nèi)流場的影響
        7.2.4 鋼包宏觀流態(tài)及混勻時間研究
        7.2.5 氣泡在RH精煉中運(yùn)動軌跡的分析
        7.2.6 溶氣氣浮技術(shù)對RH水模型中粒子的去除效果
    7.3 本章小結(jié)
8 結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)
    8.1 結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3860034