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稀土电解槽石墨内衬高温氧化过程中孔隙结构演化规律及其分形特征

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化工进展 2019年第3期38卷 1468-1475页

作者：刘庆生段旭谈成亮江西理工大学冶金与化学工程学院江西赣州341000

针对稀土电解槽石墨内衬破损问题,采用显微CT研究稀土电解槽石墨内衬在不同氧化时间下内部微观孔隙结构演化特征,考察了孔隙率、孔喉尺寸、孔喉形状因子、孔隙分形维数等参数的变化规律。结果表明:石墨内衬氧化0、1h、2h、3h后的平均孔... 详细信息

针对稀土电解槽石墨内衬破损问题,采用显微CT研究稀土电解槽石墨内衬在不同氧化时间下内部微观孔隙结构演化特征,考察了孔隙率、孔喉尺寸、孔喉形状因子、孔隙分形维数等参数的变化规律。结果表明:石墨内衬氧化0、1h、2h、3h后的平均孔隙率在逐渐增大,分别为4.02%、8.53%、11.18%、13.35%,孔喉尺寸为5～25μm与孔喉形状因子为0.02～0.05的孔喉数量从17903增加到39388。进一步应用分形理论分析发现:氧化不同时间的石墨内衬孔隙构造均符合分形规律,且随着氧化时间的增大,石墨内衬的氧化腐蚀越来越严重,石墨内衬孔隙分形维数从1.5722增加到1.6985。因此可以间接地用分形维数来判断石墨内衬的氧化腐蚀程度。最后建立了石墨内衬渗透率的分形表达式,由此计算氧化0、1h、2h、3h的石墨内衬理论渗透率分别为0.10μm2、0.25μm2、0.37μm2、0.52μm2。计算结果与其实际渗透率0.09μm2、0.18μm2、0.38μm2、0.57μm2相差不大,可以用此式来预测石墨内衬的渗透率。

关键词：石墨内衬渗透率多孔介质氧化孔隙演化分形

稀土电解槽石墨内衬氧化扩散与孔隙结构演化模型

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化工进展 2018年第6期37卷 2331-2339页

作者：刘庆生李江霖曾少军廖春发江西理工大学冶金与化学工程学院江西赣州341000

基于Fick定律和质量守恒定律,考虑石墨内衬中氧化反应、气体扩散和孔隙结构演化之间耦合作用,建立稀土熔盐电解环境下的石墨内衬试样的氧化扩散与孔隙结构演化数学模型,研究石墨内衬氧化扩散和孔隙结构演化过程。在二氧化碳环境下进行... 详细信息

基于Fick定律和质量守恒定律,考虑石墨内衬中氧化反应、气体扩散和孔隙结构演化之间耦合作用,建立稀土熔盐电解环境下的石墨内衬试样的氧化扩散与孔隙结构演化数学模型,研究石墨内衬氧化扩散和孔隙结构演化过程。在二氧化碳环境下进行石墨高温氧化实验,采用CT显微技术获取试样孔隙结构图像,对CT图像进行二值化分割处理,统计计算孔隙率,将圆柱试样模型孔隙率、失重率的计算值与实验测试值进行对比验证,并对氧化腐蚀过程中圆柱试样二氧化碳浓度、孔隙率、失重率、氧化速率变化规律进行数值分析。结果表明:反应扩散与孔隙结构演化密切相关,氧化扩散会显著改变孔隙结构,孔隙结构演化会反过来影响氧化扩散进程;石墨内衬氧化扩散与孔隙结构演化受温度影响显著,温度越高,反应越快,孔隙率越大,槽体寿命越短。模型计算结果与实测结果基本一致,表明运用该模型对稀土电解槽石墨内衬在电解环境下氧化扩散与孔隙结构演化过程进行计算分析可行、有效。

关键词：石墨内衬多孔介质二氧化碳氧化扩散孔隙演化数学模型

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基于显微CT的石墨内衬的孔隙及其分形特征

材料科学与工艺 2018年第4期26卷 59-65页

作者：刘庆生段旭李江霖曾少军廖春发江西理工大学冶金与化学工程学院江西赣州341000

针对稀土电解槽石墨内衬破损问题,通过显微CT扫描对石墨内衬孔隙结构进行了定量表征,利用这些孔喉参数可以分析空气和电解质在石墨内衬中的流动情况.结果表明:该样品的孔隙度为19.44%,孔喉半径大都在1~6μm;孔喉形状因子为0.02~0.05,这... 详细信息

针对稀土电解槽石墨内衬破损问题,通过显微CT扫描对石墨内衬孔隙结构进行了定量表征,利用这些孔喉参数可以分析空气和电解质在石墨内衬中的流动情况.结果表明:该样品的孔隙度为19.44%,孔喉半径大都在1~6μm;孔喉形状因子为0.02~0.05,这表明其形状大多不规则,空气和电解质在其内部的流动阻力大,从而减缓了其氧化腐蚀;平均孔喉比,平均孔隙体积、平均喉道体积分别为2.28,1 177.64、106.19μm^3,意味着孔隙间有较大的喉道连通,空气和电解质在其内部的流动阻力较小,从而加速了其氧化腐蚀.进一步应用分形理论分析发现:该石墨内衬孔隙构造符合分形规律,其分形维数可以很好的说明孔隙分布复杂程度.最后建立了石墨内衬孔隙率的分形表达式,由此计算石墨内衬的理论孔隙率为21.46%,这与其实际孔隙率19.44%相差不大,可以用此式来预测石墨的孔隙率.

关键词：显微CT 孔隙结构表征石墨内衬分形维数孔隙率

稀土电解槽石墨内衬氧化损伤演化特征及其本构模型研究

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稀土电解槽石墨内衬氧化损伤演化特征及其本构模型研究

作者：曾少军江西理工大学

学位级别：硕士

稀土电解槽破损问题严重制约了我国稀土金属电解工业可持续性发展,在大量电解槽早期破损事故中,屡屡发现石墨内衬先行失效,石墨内衬作为电解槽薄弱环节及关键结构元件,其重要性不言而喻。因此探究石墨内衬腐蚀破裂的机理,揭示其发生、... 详细信息

稀土电解槽破损问题严重制约了我国稀土金属电解工业可持续性发展,在大量电解槽早期破损事故中,屡屡发现石墨内衬先行失效,石墨内衬作为电解槽薄弱环节及关键结构元件,其重要性不言而喻。因此探究石墨内衬腐蚀破裂的机理,揭示其发生、发展过程,准确地预测石墨内衬氧化腐蚀孔隙结构演化过程及力学性能劣化规律,进而采取相应的措施减缓或防止腐蚀破裂,保证其结构完整性和安全性,是实现槽寿命最优设计和最佳管理的重要环节。本文以稀土氧化物-氟化盐熔盐电解体系稀土电解槽石墨内衬破损过程的多场耦合效应为切入点,以多孔介质氧化理论为基础,综合利用实验、理论分析、数值解析等方法对石墨内衬的破损行为进行基础性研究。具体研究思路是,利用显微CT构建一种稀土电解环境下石墨内衬无损伤识别技术,分析石墨内衬微细观结构的演化规律及其与扩散性的响应,建立石墨内衬氧化扩散与孔隙结构演化模型,并对氧化腐蚀作用下其力学性能劣化深入研究,以此建立石墨内衬在氧化腐蚀损伤状态下蠕变本构模型及氧化腐蚀-应力耦合损伤本构模型。论文的主要工作与研究成果归纳如下:⑴基于石墨内衬显微CT图像建立图形学模型及度量孔喉的几何参数,利用分形维数表征了石墨内衬孔隙结构的分形特征和孔隙率。通过孔喉参数分析石墨内衬中空气和电解质流动情况,利用分形维数D描述石墨内衬孔隙结构的不规则程度及腐蚀程度。⑵基于Fick定律和质量守恒定律,考虑石墨内衬中氧化反应、气体扩散和孔隙结构演化之间耦合作用,建立稀土熔盐电解环境下的石墨内衬试样的氧化扩散与孔隙结构演化数学模型,研究石墨内衬氧化扩散和孔隙结构演化过程。⑶通过分析石墨内衬圆柱试样在不同氧化腐蚀时间下蠕变特性实验结果,考虑氧化腐蚀作用对石墨内衬蠕变参数的损伤劣化影响,对石墨内衬蠕变参数劣化规律进行归纳分析,得到其氧化腐蚀损伤演化方程,从而建立考虑氧化腐蚀劣化作用的蠕变本构模型,研究氧化腐蚀作用下石墨内衬特有的蠕变性能。⑷利用weibull分布函数来表征石墨内衬微元强度分布,对其力学损伤劣化进行研究;基于石墨内衬氧化腐蚀作用下孔隙率变化,引入石墨内衬化学损伤变量,对石墨内衬氧化腐蚀损伤进行研究;根据推广的lemaitre应变等效原理,综合考虑氧化腐蚀-应力损伤耦合作用影响,建立石墨内衬氧化腐蚀-应力损伤耦合本构模型,探究石墨内衬损伤演化过程。

关键词：石墨内衬孔隙演化氧化扩散损伤蠕变氧化-应力耦合损伤

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出铝真空抬包应用石墨内衬

上海有色金属 1995年第2期16卷 98-100页

作者：王永春江苏铝厂

传统出铝真空抬包使用的内衬材料系粘土质耐火砖，在指出其缺陷后，本文论述了应用石、墨质内衬材料的可行性，证明石．墨材料是较好的真空抬包内衬材料，代用后，具有较好的经济效益。

关键词：真空抬包石墨内衬炼铝电解

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锡槽石墨内衬的保护

玻璃 1995年第4期22卷 41-24页

作者：魏德法山东威海玻璃厂 264200

浮法玻璃成形的大型热工设备锡槽,在选材、结构、装备和可操作性能方面不断优化,石墨内衬就是近几年在改善锡槽可操作性方面辅设的槽内构件。所谓石墨内衬就是在锡槽高温区乃至中温区的槽底侧壁上固定一定厚度和宽度的高纯石墨条。依... 详细信息

浮法玻璃成形的大型热工设备锡槽,在选材、结构、装备和可操作性能方面不断优化,石墨内衬就是近几年在改善锡槽可操作性方面辅设的槽内构件。所谓石墨内衬就是在锡槽高温区乃至中温区的槽底侧壁上固定一定厚度和宽度的高纯石墨条。依据石墨和玻璃液互不浸润的原理,避免玻璃与槽底侧壁的粘连。

关键词：石墨内衬锡槽密封保护气体玻璃成形反应速度高纯石墨金刚石反应物浓度内构件操作性能

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低压铸造用工频感应设备

机车车辆工艺 1972年第4期 37-38页

据报道,国外研究成功了一种专供低压铸造用的工频感应设备,现已有容量为227、530和756公斤的三种产品。每套设备有一组感应线圈和带有石墨内衬的铸铁坩埚。在铸铁坩埚凸缘上放有一块带有密封圈的顶板,构成一台

关键词：低压铸造工频石墨内衬

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氯化法制取无水氯化稀土

中国有色冶金 1981年第10期 50-53页

作者：林河成

一、前言目前,国内稀土熔盐电解生产混合稀土金属所用的原料有两种,其一是经湿法冶金后制得氯化稀土溶液,再进行减压浓缩、冷却结晶、人工破碎等工序制得的含水的结晶氯化稀土,其二为前者经真空脱水后的氯化稀土,一

关键词：氯化稀土熔盐电解稀土化合物氯碱法稀土精矿氯化炉无水石墨内衬电极寿命高温氯化

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3104铝合金低液位铸造扁锭质量研究

有色金属加工 2014年第3期43卷 22-25,48页

作者：刘金炎长海博文郭世杰薛冠霞郑文胜苏州有色金属研究院有限公司江苏苏州215026

文章研究了低液位铸造过程中液位高度、石墨内衬温度和冷却水流量对440＆#215;1320mm规格3104铝合金铸锭质量的影响。结果表明：控制液位高度使铸模单独冷却距离在20～25mm，确保石墨内衬与结晶器壁贴合严密使石墨内衬温度低于200℃，... 详细信息

文章研究了低液位铸造过程中液位高度、石墨内衬温度和冷却水流量对440＆#215;1320mm规格3104铝合金铸锭质量的影响。结果表明：控制液位高度使铸模单独冷却距离在20～25mm，确保石墨内衬与结晶器壁贴合严密使石墨内衬温度低于200℃，优化冷却水量使铸锭启铸阶段第一主应力数值从165MPa减小至102MPa，能够获得高表面质量无裂纹铸锭。

关键词：半连续铸造低液位铸造 3104铝合金裂纹石墨内衬 low metal head casting ( LHC)