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基于快速热电偶测温确定结晶器热流密度

基于快速热电偶测温确定结晶器热流密度

“双碳”目标视阈下冶金工程专业人才培养模式的教学改革与实践

第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙

作者：张海辉赖朝彬佟志芳邹佳伟江西理工大学

连铸是炼钢和轧钢过程中最关键的环节之一。钢液通过浸入式水口进入水冷结晶器,发生凝固形成初始坯壳,初始坯壳被连续拉出结晶器,进入二冷区继续冷却,直至钢液完全凝固,形成完整的铸坯。在钢液凝固的早期阶段,热量从钢液传递到结晶器,... 详细信息

连铸是炼钢和轧钢过程中最关键的环节之一。钢液通过浸入式水口进入水冷结晶器,发生凝固形成初始坯壳,初始坯壳被连续拉出结晶器,进入二冷区继续冷却,直至钢液完全凝固,形成完整的铸坯。在钢液凝固的早期阶段,热量从钢液传递到结晶器,这个过程会对初始坯壳的表面质量产生重要影响。因此,精确测量结晶器热流密度对于理解结晶器内热量传递机制、优化连铸过程并预防铸坯表面缺陷有重要的意义。确保全局收敛性对所有基于梯度的传热反问题来说都是一个困难的问题。不幸的是,在工业实践中,有时全局解并不一定确保是真实的解!关于未知时空变化的结晶器热流密度,一般反问题重构的热流密度的时间分辨率更容易得到保障,而提高其空间分辨率则会更困难些!根据一般经验,优化后的反问题的目标函数包含两个部分:||T-Y||项和关于未知热流密度q的正则化项■,其中■关于未知的先验信息,hd是正则化算子。然而,大多数工业情况下我们并不知道先验信息。采用适当的正则化算子,正则化项可以对未知量q的平均值、第n阶导数的大小和光滑等几何特性的进行惩罚,或者叫正则化校正。正则化可以用来增强反演热流密度的空间分辨率。另一个挑战是处理边界热流密度的不连续点(不光滑点),例如矩形计算区域的四个顶点处热流密度可能不光滑(不可微分)。反问题能否反演出具有不连续函数形式的未知量仍然是一个引人关注的研究课题。所以团队针对每个边界的热流密度单独应用了空间正则化技术,以解决热流密度在相邻边界交点处可能出现不连续的情况。首先构建了基于顺序空间正则化方法的二维传导反问题(IHCPregPSD),目的是从热电偶测得的温度数据中估计结晶器热流密度。其次,进一步分析了热电偶参数(如热电偶在结晶器表面下的深度w1、温度采样率fs和温度数据的噪声水平σ对IHCPregPSD精度的影响。为了优化未来步骤数量(r)和正则化参数(α)的选择,提出了一种结合L曲线方法和Morosov准则的方法。然后,利用IHCPregPSD对一个结晶器模拟实验中的热流进行估计。主要研究结果有:(1)利用热电偶测得的温度,位置距离结晶器表面1到3毫米的热流估计准确性优于位置距离结晶器表面5毫米的估计。建议确保距离不超过3毫米。(2)在温度采样率(fs)从5Hz增加到10Hz时,热流估计准确性首先增加,当fs从10Hz增加到60Hz时保持相对稳定,当fs从60Hz增加到100Hz时减少。在使用高温度采样率时,一阶和二阶空间正则化比零阶空间正则化更准确。(3)热流估计准确性随着温度测量误差的增加而降低。当温度测量存在误差时,一阶空间正则化比零阶和二阶空间正则化更精确。(4)IHCPregPSD成功应用于重建振动结晶器表面的热流,用于结晶器模拟实验。在结晶器振动周期的时间跨度内,成功重建了结晶器弯月面附近的热流密度。

关键词：连铸传热热流密度反问题顺序正则化法

来源： cnki会议评论

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科技风 2024年第25期 55-58页

作者：贺山明王晓明佟志芳梁勇张聪宇汪金良江西理工大学冶金工程学院江西赣州341000 江西理工大学外国语学院江西赣州341000

“双碳”目标战略对高校人才培养提出了新的要求,冶金工业是碳排放重点行业之一,应加快构建新时代低碳冶金工程技术人才培养创新模式。本文以冶金行业为背景,以人才培养为核心,探索了基于人才培养方案、课程内容、教学方法、实践教学环... 详细信息

“双碳”目标战略对高校人才培养提出了新的要求,冶金工业是碳排放重点行业之一,应加快构建新时代低碳冶金工程技术人才培养创新模式。本文以冶金行业为背景,以人才培养为核心,探索了基于人才培养方案、课程内容、教学方法、实践教学环节等方面的教育改革途径与方法,注重将“双碳”目标理念融入人才培养的各个环节,践行多元化教育教学育人模式,致力于向行业输送适应“双碳”目标的新工科人才。

关键词： “双碳”目标冶金工程人才培养教学改革

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微波辐射加热下高炉铝酸钙炉渣的浸出性能

东北大学学报（自然科学版） 2005年第2期26卷 148-151页

作者：佟志芳毕诗文杨毅宏东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110004

研究了微波辐射加热条件下高炉铝酸钙渣的浸出过程·考察了微波辐射加热下,微波辐射功率、浸出用液的Na2OC质量浓度、液固比等对炉渣浸出反应的影响,并与传统加热浸出进行了比较·结果表明,氧化铝浸出率和反应体系的温度随着微波辐射功... 详细信息

研究了微波辐射加热条件下高炉铝酸钙渣的浸出过程·考察了微波辐射加热下,微波辐射功率、浸出用液的Na2OC质量浓度、液固比等对炉渣浸出反应的影响,并与传统加热浸出进行了比较·结果表明,氧化铝浸出率和反应体系的温度随着微波辐射功率的提高而增加·在温度未达到溶液沸点之前,反应体系为非恒温反应过程·微波辐射浸出与传统加热浸出相比较,微波辐射加热下炉渣中氧化铝浸出速率较传统加热方式浸出快得多,在氧化铝浸出率相同的前提下,微波浸出可降低浸出用液的Na2OC质量浓度,缩短浸出时间·

关键词：微波加热铝酸钙炉渣浸出传统加热浸出速率

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β-硅酸二钙对腐殖酸钠的吸附特性

硅酸盐学报 2010年第4期38卷 725-729页

作者：佟志芳康立武杨光华江西理工大学材料与化学工程学院江西赣州341000

通过考察β-硅酸二钙(β-C2S)对腐殖酸钠的吸附动力学及热力学,研究了其对腐殖酸钠的吸附行为,并探讨了吸附前后β-C2S表面zeta电位的变化规律。结果表明:根据吸附等温曲线的相关数学模型拟合,得出β-C2S对腐殖酸钠的吸附过程符合Langm... 详细信息

通过考察β-硅酸二钙(β-C2S)对腐殖酸钠的吸附动力学及热力学,研究了其对腐殖酸钠的吸附行为,并探讨了吸附前后β-C2S表面zeta电位的变化规律。结果表明:根据吸附等温曲线的相关数学模型拟合,得出β-C2S对腐殖酸钠的吸附过程符合Langmuir吸附等温式模型,同时符合二级吸附动力学。吸附自由能变为–20～0kJ/mol,表明此过程属于物理吸附和化学吸附共存,以物理吸附为主的自发吸热过程。表面zeta电位的测定表明在铝酸钠溶液中β-C2S表面带负电荷。

关键词： β-硅酸二钙腐殖酸钠吸附特性 zeta电位

炉渣组分对CaO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-MgO-Na_2O渣系粘度的影响

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过程工程学报 2016年第2期16卷 189-196页

作者：佟志芳乔家龙陈涛江西理工大学冶金与化学工程学院江西赣州341000 湖南冶金职业技术学院冶金与材料系湖南株洲412006

针对高碱度高氧化铝含氧化钠的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O六元渣系,采用有限制的混料均匀设计方法设计实验,在1773K温度熔融还原条件下测定了该渣系的粘度.利用偏最小二乘法回归分析,建立了炉渣组分与粘度的回归方程,利用回归方程分... 详细信息

针对高碱度高氧化铝含氧化钠的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O六元渣系,采用有限制的混料均匀设计方法设计实验,在1773K温度熔融还原条件下测定了该渣系的粘度.利用偏最小二乘法回归分析,建立了炉渣组分与粘度的回归方程,利用回归方程分析了炉渣碱度[w（CaO）/w（SiO2）],MgO,TiO2,Al2O3及Na2O对炉渣粘度的影响.结果表明,回归方程拟合的关联系数RC2为0.9945,方程可很好地预测该渣系的粘度.在实验范围内,炉渣粘度随碱度的增加而增加.碱度一定时,炉渣粘度随MgO,Al2O3,Na2O含量的增加而逐渐降低,随着TiO2的增加先降低后增加.当炉渣碱度小于3.1、MgO质量含量大于4%、Al2O3大于20%、TiO2在3.1%～6.1%、Na2O大于0.75%时,1773K温度下炉渣粘度均小于2Pa×s,此时渣系粘度完全满足实际冶炼要求.

关键词： CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O渣系组成粘度回归方程熔融还原

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铝酸钙炉渣浸出浆液沉降性能的研究

轻金属 2004年第6期 11-14页

作者：佟志芳毕诗文杨毅宏东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110004

针对铝酸钙炉渣浸出浆液 ,系统考察了浸出渣的沉降压缩性能 ,浸出浆液的物理化学性质及不同絮凝剂对沉降过程的影响。结果表明 ,浸出渣具有较快的沉降速度及较好的压缩性能 ,压缩液固比仅为 1.3 0 ,完全满足生产的要求 ;浸出渣在浆液体... 详细信息

针对铝酸钙炉渣浸出浆液 ,系统考察了浸出渣的沉降压缩性能 ,浸出浆液的物理化学性质及不同絮凝剂对沉降过程的影响。结果表明 ,浸出渣具有较快的沉降速度及较好的压缩性能 ,压缩液固比仅为 1.3 0 ,完全满足生产的要求 ;浸出渣在浆液体系中整体呈现正电性 ,阴离子型絮凝剂A -10 0 0极大地改善了澄清液的透光率 ,10分钟时澄清液的透光率由自沉降的 2 0 %提高到

关键词：铝酸钙炉渣絮凝剂沉降性能

HP295钢中含铈夹杂物形成的实验及热力学研究

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中国稀土学报 2013年第2期31卷 161-168页

作者：王国承张立恒佟志芳杨少华宋伟江西理工大学冶金与化学工程学院江西赣州341000 赣州铝业股份有限公司江西赣州341100

采用LaCrO3高温管式炉重熔HP295钢,向钢液中加入不同量的Ce进行脱氧,用SEM及EDS对钢中含Ce夹杂物进行分析,并对Ce-Al-O-S系进行热力学计算。实验结果显示,含Ce夹杂物主要为不规则的Ce2O3和近球形的Ce2O2S,大部分夹杂物尺寸小于5μm。热... 详细信息

采用LaCrO3高温管式炉重熔HP295钢,向钢液中加入不同量的Ce进行脱氧,用SEM及EDS对钢中含Ce夹杂物进行分析,并对Ce-Al-O-S系进行热力学计算。实验结果显示,含Ce夹杂物主要为不规则的Ce2O3和近球形的Ce2O2S,大部分夹杂物尺寸小于5μm。热力学计算表明,含Ce夹杂物的形成主要受钢液中[O],[S]及[Al]S含量的影响,本实验条件下主要形成Ce2O3和Ce2O2S夹杂物;当钢液中Ce与Al的活度比≥0.08时,Al2O3可转变为CeAlO3夹杂物。

关键词： HP295钢稀土铈夹杂物热力学

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微波作用下铝酸钙炉渣非等温浸出动力学

中国有色金属学报 2006年第2期16卷 357-362页

作者：佟志芳毕诗文于海燕吴玉胜江西理工大学材料与化学工程学院赣州341000 东北大学材料与冶金学院沈阳110004

研究了微波作用下铝酸钙炉渣非等温浸出动力学,考察了不同微波辐射功率对炉渣中氧化铝浸出率的影响以及相应微波功率下反应体系温度随时间的变化规律。结果表明:该浸出动力学过程的控制步骤为界面化学反应控制,表观反应活化能为40 kJ/mo... 详细信息

研究了微波作用下铝酸钙炉渣非等温浸出动力学,考察了不同微波辐射功率对炉渣中氧化铝浸出率的影响以及相应微波功率下反应体系温度随时间的变化规律。结果表明:该浸出动力学过程的控制步骤为界面化学反应控制,表观反应活化能为40 kJ/mol左右;微波作用可改变反应的频率因子,对反应活化能影响不明显;随着微波辐射功率的增大,频率因子增加,宏观表现出微波功率的增加对反应有促进作用。

关键词：铝酸钙炉渣浸出动力学活化能

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高炉铝酸钙炉渣浸出过程动力学

过程工程学报 2005年第4期5卷 399-402页

作者：佟志芳毕诗文李慧莉杨毅宏东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110004

研究了高炉铝酸钙炉渣的浸出动力学,考察了搅拌强度、浸出反应温度、浸出剂初始浓度及炉渣粒度对浸出速率的影响.结果表明,浸出过程符合一级反应的收缩未反应核模型,宏观动力学方程为1+2(1?xB)?3(1?xB)2/3=1.108exp(?1906/T)t,表观活化... 详细信息

研究了高炉铝酸钙炉渣的浸出动力学,考察了搅拌强度、浸出反应温度、浸出剂初始浓度及炉渣粒度对浸出速率的影响.结果表明,浸出过程符合一级反应的收缩未反应核模型,宏观动力学方程为1+2(1?xB)?3(1?xB)2/3=1.108exp(?1906/T)t,表观活化能为15.84kJ/mol,过程速率为固膜内扩散速率控制.通过实验数据验证,表明所得模型能较好地描述炉渣的浸出过程.

关键词：铝酸钙炉渣浸出动力学活化能高炉