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熔融电炉渣齿轮粒化实验

材料与冶金学报 2024年

作者：王安邦于庆波段文军陈长景花成龙东北大学冶金学院江苏东九重工股份有限公司

电炉炼钢过程中的副产物熔融电炉渣含有高品位热能。为了有效回收该热能，提出了采用齿轮将熔融电炉渣粒化为渣粒的技术设想，并利用实验的方法研究了不同齿轮结构下熔渣温度、熔渣下落高度、熔渣流量、流股数量和齿轮转速对电炉渣粒平... 详细信息

电炉炼钢过程中的副产物熔融电炉渣含有高品位热能。为了有效回收该热能，提出了采用齿轮将熔融电炉渣粒化为渣粒的技术设想，并利用实验的方法研究了不同齿轮结构下熔渣温度、熔渣下落高度、熔渣流量、流股数量和齿轮转速对电炉渣粒平均粒径和粒径分布的影响。结果表明：直齿轮粒化器能够粒化出尺寸更小的电炉渣粒；熔渣流量和齿轮转速是影响电炉渣粒平均粒径的主要因素；随着熔渣流量的增加，渣粒平均粒径呈增大趋势，较大粒径渣粒的占比上升；随着齿轮转速的增加，渣粒平均粒径呈减小趋势，较大粒径渣粒占比下降；随着流股数量的增加，渣粒的平均粒径和粒径分布几乎不变。

关键词：电炉渣干法粒化齿轮粒化渣粒直径

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工业熔渣离心粒化数值模拟

材料与冶金学报 2024年第1期23卷 9-15,35页

作者：于佳曲刘军祥于庆波段文军秦勤东北大学冶金学院沈阳110819 东北大学低碳钢铁前沿技术研究院沈阳110819 东北大学辽宁省低碳钢铁前沿技术工程研究中心沈阳110819

针对熔渣离心粒化过程,采用VOF法对粒化器中的气液两相流动进行三维瞬态模拟,主要对铜渣和高炉熔渣两种冶金渣在不同转速下生成的液丝与液滴特性进行了对比分析.结果表明:同转速下,与铜渣相比,高炉熔渣的破碎波长、尖端直径、破碎波长... 详细信息

针对熔渣离心粒化过程,采用VOF法对粒化器中的气液两相流动进行三维瞬态模拟,主要对铜渣和高炉熔渣两种冶金渣在不同转速下生成的液丝与液滴特性进行了对比分析.结果表明:同转速下,与铜渣相比,高炉熔渣的破碎波长、尖端直径、破碎波长与尖端直径的比值、破碎长度均更大;不同转速下,同种熔渣破碎波长与尖端直径的比值趋于一致,破碎长度与尖端直径的比值与韦伯研究的结果相似;铜渣和高炉熔渣粒化产生的颗粒粒径均随转速的增大而减小,与高炉熔渣相比,铜渣在粒化过程中可以获得大量更小尺寸的颗粒;随着转速的增加,铜渣的平均粒径变化较小,更有利于从高温颗粒中回收余热.

关键词：离心粒化熔渣 VOF

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液流冲击圆盘铺展及破碎特性的研究

东北大学学报（自然科学版） 2023年第3期44卷 370-374,381页

作者：刘中元于庆波刘军祥东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

针对难以确定制取铁合金一定粒径下的工艺参数,基于飞溅板雾化原理,引入圆盘边缘处液膜厚度和流速为中间变量,将全过程分为圆盘内铺展和圆盘外破碎两个连续阶段,在圆盘内液膜铺展阶段建立气-液两相流数学模型,在圆盘外液膜破碎阶段建立... 详细信息

针对难以确定制取铁合金一定粒径下的工艺参数,基于飞溅板雾化原理,引入圆盘边缘处液膜厚度和流速为中间变量,将全过程分为圆盘内铺展和圆盘外破碎两个连续阶段,在圆盘内液膜铺展阶段建立气-液两相流数学模型,在圆盘外液膜破碎阶段建立液膜表面扰动波数学模型,研究了液流流速、液流直径和圆盘直径对液膜铺展及破碎特性的影响规律.结果表明,当介质为Sn-58Bi,液流流速为3 m/s,圆盘直径为200 mm,改变液流直径为50~100 mm时,形成液滴直径为7.5~10 mm;液流直径增加或圆盘直径减小时,破碎形成的液滴直径增大;液流流速增加时,液膜破碎时刻提前,对液滴直径的影响较小.

关键词：飞溅板雾化粒化液膜破碎多相流铁合金

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空气消耗系数对转炉汽化冷却烟道运行的影响

炼钢 2022年第2期38卷 75-82页

作者：杨森秦勤于庆波东北大学冶金学院辽宁沈阳110004

转炉汽化冷却烟道的安全运行受吹炼时间、空气消耗系数、烟气流速等因素的影响,其中空气消耗系数与实践生产联系最为紧密。依据转炉汽化冷却烟道的热力计算过程编制了热力计算程序,当空气消耗系数发生变化时,通过热力计算程序研究了炉... 详细信息

转炉汽化冷却烟道的安全运行受吹炼时间、空气消耗系数、烟气流速等因素的影响,其中空气消耗系数与实践生产联系最为紧密。依据转炉汽化冷却烟道的热力计算过程编制了热力计算程序,当空气消耗系数发生变化时,通过热力计算程序研究了炉气的理论燃烧温度、汽化冷却烟道的传热量及排烟温度的变化规律。结果表明,180 t转炉在炉气温度1600℃,初始炉气成分φ(CO)=90%,φ(CO_(2))=10%的情况下,当空气消耗系数从0.08增长至0.30时,炉气的理论燃烧温度提高了286.1℃,烟气中φ(CO)从72.468%下降到41.052%,换热量大幅增加,烟道出口排烟温度提高了139.12℃。

关键词：转炉汽化冷却烟道空气消耗系数理论燃烧温度传热量排烟温度

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三水乙酸钠复合相变材料的制备与热性能研究

储能科学与技术 2023年第12期12卷 3643-3654页

作者：尹国超刘军祥于庆波王浩磊东北大学辽宁沈阳110819 东北大学低碳钢铁前沿技术研究院辽宁沈阳110819 辽宁省低碳钢铁前沿技术工程研究中心辽宁沈阳110819

本工作以羧甲基纤维素钠作为增稠剂,并分别以十二水磷酸氢二钠、无水磷酸氢二钠、纳米Al_(2)O_(3)及经十二烷基硫酸钠改性的纳米Al_(2)O_(3)作为成核剂,以石墨作为导热增强剂,采用熔融共混法制备出一系列复合相变材料(composite phase c... 详细信息

本工作以羧甲基纤维素钠作为增稠剂,并分别以十二水磷酸氢二钠、无水磷酸氢二钠、纳米Al_(2)O_(3)及经十二烷基硫酸钠改性的纳米Al_(2)O_(3)作为成核剂,以石墨作为导热增强剂,采用熔融共混法制备出一系列复合相变材料(composite phase change materials,CPCMs)。通过红外光谱仪、扫描电镜、差示扫描量热仪和温度采集系统对CPCMs的成分、形貌和热性能等进行综合分析,结果显示,在三水乙酸钠基体中添加2%羧甲基纤维素钠/3%十二水磷酸氢二钠或2%羧甲基纤维素钠/1%改性纳米Al_(2)O_(3)能有效解决SAT相分离和过冷度大的问题,DSC分析结果显示CPCMs的相变焓维持在247.98 J/g和244.64 J/g的水平。在三水乙酸钠基体中加入2%羧甲基纤维素钠/3%十二水磷酸氢二钠/1%石墨或2%羧甲基纤维素钠/3%十二水磷酸氢二钠/1%改性纳米Al_(2)O_(3)/1%石墨能在不提高过冷度的同时增强CPCMs的导热能力,对CPCMs进行了快速循环蓄放热实验,通过T-history法计算相对潜热的变化,结果发现,随着循环次数的增加,前者热衰减率不断增加,在循环次数达到40次后趋于稳定,热衰减约23%,而后者在经过50次循环后过冷度有增加的趋势。本研究有助于推动相变材料在储热领域的应用,并为高焓值和高稳定性三水乙酸钠复合相变材料的研发提供实验依据。

关键词：三水乙酸钠增稠剂成核剂石墨循环蓄放热实验

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三水醋酸钠复合相变材料的制备与热性能研究

储能科学与技术 2023年

作者：尹国超刘军祥于庆波王浩磊辽宁省低碳钢铁前沿技术工程研究中心东北大学低碳钢铁前沿技术研究院东北大学

本研究以羧甲基纤维素钠作为增稠剂，并分别以十二水磷酸氢二钠、无水磷酸氢二钠、纳米Al2O3及经十二烷基硫酸钠改性的纳米Al2O3作为成核剂，以石墨作为导热增强剂，采用熔融共混法制备出一系列复合相变材料(Composite Phase Change Mat... 详细信息

本研究以羧甲基纤维素钠作为增稠剂，并分别以十二水磷酸氢二钠、无水磷酸氢二钠、纳米Al2O3及经十二烷基硫酸钠改性的纳米Al2O3作为成核剂，以石墨作为导热增强剂，采用熔融共混法制备出一系列复合相变材料(Composite Phase Change Materials，CPCMs)。通过红外光谱仪、扫描电镜、差示扫描量热仪和温度采集系统对CPCMs的成分、形貌和热性能等进行综合分析，结果显示，在三水醋酸钠基体中添加2wt%羧甲基纤维素钠/3wt%十二水磷酸氢二钠或2wt%羧甲基纤维素钠/1wt%改性纳米Al2O3能有效解决SAT相分离和过冷度大的问题，DSC分析结果显示CPCMs的相变焓维持在247.98 J/g和244.64 J/g的水平。在三水醋酸钠基体中加入2wt%羧甲基纤维素钠/3wt%十二水磷酸氢二钠/1wt%石墨或2wt%羧甲基纤维素钠/3wt%十二水磷酸氢二钠/1wt%改性纳米Al2O3/1wt%石墨能在不提高过冷度的同时增强CPCMs的导热能力，对CPCMs进行了快速循环蓄放热实验，通过T-history 法计算相对潜热的变化，结果发现，随着循环次数的增加，前者热衰减率不断增加，在循环次数达到40次后趋于稳定，热衰减约23%，而后者在经过50次循环后过冷度有增加的趋势。本研究有助于推动相变材料在储热领域的应用，并为高焓值和高稳定性三水醋酸钠复合相变材料的研发提供实验依据。

关键词：三水醋酸钠增稠剂成核剂石墨循环蓄放热实验

多边形铁素体含量对X60、X70管线钢DWTT断口纤维率的影响

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材料热处理学报 2014年第3期35卷 105-110页

作者：孙莹于庆波徐州工程学院机电工程学院江苏徐州221008

以X60和X70管线钢为研究对象,研究了管线钢中显微组织与断裂韧性之间的关系。结果表明,多边形铁素体对管线钢既有增韧性又有减韧性作用:当钢中分布细小的多边形铁素体晶粒时,多边形铁素体迫使裂纹分叉、弯曲和转向,导致裂纹的扩展功提高... 详细信息

以X60和X70管线钢为研究对象,研究了管线钢中显微组织与断裂韧性之间的关系。结果表明,多边形铁素体对管线钢既有增韧性又有减韧性作用:当钢中分布细小的多边形铁素体晶粒时,多边形铁素体迫使裂纹分叉、弯曲和转向,导致裂纹的扩展功提高,增加了管线钢的韧性,而且随多边形铁素体含量增多,落锤撕裂试验断口纤维率也随之提高。然而,当多边形铁素体晶粒粗大且以绝对多的数量分布在基体中时,其增韧性作用消失。

关键词：多边形铁素体脆性断裂断口纤维率落锤撕裂实验

二次燃气入射角度对低NO_(x)燃烧器燃烧特性的影响

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材料与冶金学报 2023年第4期22卷 395-402页

作者：李昊星秦勤于庆波东北大学冶金学院沈阳110819

针对低氮燃烧器和烟气内循环的组合技术,设计了一种燃气分级和旋流燃烧相结合的天然气低氮燃烧器,利用FLUENT软件研究了二次燃气不同入射角度对燃烧器内流场、温度场和NO_(x)排放量的影响.结果表明:二次燃气入射角度为135°时,烟气回流... 详细信息

针对低氮燃烧器和烟气内循环的组合技术,设计了一种燃气分级和旋流燃烧相结合的天然气低氮燃烧器,利用FLUENT软件研究了二次燃气不同入射角度对燃烧器内流场、温度场和NO_(x)排放量的影响.结果表明:二次燃气入射角度为135°时,烟气回流区域最大,卷吸率(Kv)最高;随着二次燃气入射角度的增大,炉膛内温度均匀性提高,二次燃气入射角度为120°时,炉膛内温度不均匀度最低,偏斜率最小;随着二次燃气入射角度的增大,NO_(x)排放量逐渐减小.综合炉内燃烧状况和NO_(x)排放量可知,二次燃气入射的最佳角度是120°.

关键词：天然气低氮燃烧器 MILD燃烧 NO_(x)排放燃气入射角度

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液流速度对钢板冷却过程影响的数值模拟

材料与冶金学报 2023年第3期22卷 205-210页

作者：刘凌昂于庆波秦勤东北大学冶金学院沈阳110819

针对铸轧冷却过程中冷却水在钢板表面形成液膜的现象,为了解液膜对冷却过程的影响,利用FLUENT软件对液流冲击液膜过程进行了数值模拟,分析了液流冲击液膜后水花形态的演变以及钢板的换热特性并重点研究了液流速度对二者的影响.结果表明... 详细信息

针对铸轧冷却过程中冷却水在钢板表面形成液膜的现象,为了解液膜对冷却过程的影响,利用FLUENT软件对液流冲击液膜过程进行了数值模拟,分析了液流冲击液膜后水花形态的演变以及钢板的换热特性并重点研究了液流速度对二者的影响.结果表明:液流速度的增加会使水花形态的演变更加激烈,同时也会增加贴壁处的流体速度,当液流速度从5 m/s增至20 m/s时,水花直径从4.02 m/s增大至11.76 m/s,贴壁处的最高流速从2.02 m/s增至9.21 m/s;液流冲击会使钢板的换热得到强化,增加液流速度会提高钢板的冷却效率,当液流速度从5 m/s增至20 m/s时,钢板表面努塞尔数(Nu)的最大值从156.8增至332.8,钢板表面温度的最低值从892 K降为852 K.

关键词：射流冲击流动特性强化传热有限元仿真