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电渣重熔过程熔滴行为的数值模拟以及含氟渣系界面性质研究

作　者: 陶然
导　师: 姜周华
学　校: 东北大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: 电渣重熔渣系表面张力熔滴数值模拟
分类号: TF141
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

电渣重熔技术诞生至今一直是生产高端特种材料的重要手段之一。随着技术的进步和社会的发展,对电渣产品的洁净度及性能要求越来越高。然而,影响电渣产品洁净度的因素较多,包括供电工艺、渣系、渣量、充填比、熔滴、脱氧制度及操作过程等。鉴于电渣重熔过程渣系及熔滴对电渣钢洁净度(夹杂物)具有重要的影响,电渣重熔作为冷轧辊用钢的终端冶炼工艺,因此本文以冷轧辊用MC5钢作为目标材料,对电渣过程所用渣系的界面性能以及电渣重熔过程熔滴对夹杂物的影响进行研究。本文分析了在A、B和C三组高氟渣以及中氟渣的基础上添加MgO和SiO2对渣界面性能的影响规律,并用数值模拟的方法考察了不同物性参数和工艺参数对熔滴滴落过程的影响规律。研究结果表明：各种渣系的表面张力都随着温度的升高而减小；当渣中MgO的质量分数在10%-30%的范围时,表面张力随着其质量分数的升高而增大；当渣中MgO质量分数在0%-8%的范围内时,表面张力随着其质量分数的升高而减小；SiO2的质量分数对于表面张力的影响在三组中都表现出相同规律,即随着其质量分数的升高,渣的表面张力减小。A组渣系的界面张力随着MgO质量分数的升高而变大。B组和C组渣系在MgO质量分数为10%-20%的情况下,渣钢间的界面张力都随着MgO质量分数的升高而变大。当渣中MgO质量分数超过20%后界面张力随着MgO质量分数的升高而减小；SiO2作为表面活性物质,随着其质量分数升高使三组渣的界面张力变小。对电渣重熔过程熔滴行为的数值模拟研究结果表明：界面张力变小以及熔渣粘度增大都会使熔滴尺寸变小；电流减小、电极末端锥角增大、渣池深度减小以及电极直径减小都会使熔滴的尺寸变大。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-12
  1.1 课题研究背景  10
  1.2 课题研究的目的及意义  10-11
  1.3 课题研究的内容  11-12
第2章文献综述  12-36
  2.1 电渣重熔概述  12-15
    2.1.1 电渣重熔的原理  12-13
    2.1.2 电渣重熔的特点  13-14
    2.1.3 电渣重熔的发展  14-15
  2.2 冷轧辊电渣重熔过程概述  15-16
    2.2.1 冷轧辊制造工艺的发展  15-16
    2.2.2 电渣重熔生产冷轧辊的优势  16
  2.3 电渣重熔渣系界面性质  16-32
    2.3.1 熔渣界面性质对电渣重熔过程的影响  16-17
    2.3.2 表面张力测量方法  17-23
    2.3.3 界面张力测量方法  23-25
    2.3.4 国内外对熔渣表面张力、界面张力研究现状  25-32
  2.4 电渣重熔熔滴形成过程  32-33
    2.4.1 电渣重熔过程熔滴大小对夹杂物去除的影响  32
    2.4.2 国内外对熔滴滴落过程研究状况  32-33
  2.5 文献评述  33-36
    2.5.1 渣系界面性质方面  33-34
    2.5.2 电渣重熔熔滴方面  34-36
第3章实验方案  36-42
  3.1 实验设备  36
  3.2 实验方案  36-38
    3.2.1 表面张力测量实验方案  36-38
    3.2.2 界面张力测量实验方案  38
  3.3 实验步骤  38-42
    3.3.1 表面张力测量实验步骤  38-40
    3.3.2 界面张力测量实验步骤  40-42
第4章实验结果与分析  42-66
  4.1 表面张力测量结果  42-44
  4.2 表面张力结果分析  44-57
    4.2.1 A组渣系  44-46
    4.2.2 B组渣系  46-48
    4.2.3 C组渣系  48-49
    4.2.4 综合分析  49-52
    4.2.5 方差分析  52-56
    4.2.6 CaF_2、CaO、Al_2O_3对表面张力的影响  56
    4.2.7 支承辊用钢的表面张力  56-57
  4.3 界面张力结果分析  57-66
    4.3.1 夹杂物与渣之间的润湿情况  57-58
    4.3.2 钢与夹杂物间的润湿情况  58-59
    4.3.3 钢与渣间的润湿情况  59-60
    4.3.4 A组渣系与钢之间的界面张力  60
    4.3.5 B组渣系与钢之间的界面张力  60-62
    4.3.6 C组渣系与钢之间的界面张力  62-63
    4.3.7 界面张力结果分析  63-66
第5章电渣重熔过程熔滴行为的数值模拟研究  66-82
  5.1 模拟方法  66-70
    5.1.1 基本假设  66
    5.1.2 网格划分  66-68
    5.1.3 边界条件  68-70
  5.2 模拟结果  70-82
    5.2.1 钢渣间界面张力对熔滴大小的影响  70-71
    5.2.2 熔渣粘度对熔滴大小的影响  71-72
    5.2.3 电流对熔滴大小的影响  72-75
    5.2.4 电极末端形状对熔滴大小的影响  75-77
    5.2.5 渣池深度对熔滴大小的影响  77-79
    5.2.6 电极直径对熔滴大小的影响  79-82
第6章结论  82-84
参考文献  84-88
致谢  88-90
作者简介  90-92
论文包含图、表、公式及文献  92

电渣重熔过程熔滴行为的数值模拟以及含氟渣系界面性质研究

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