《非金屬夾雜物的鋼/渣界面行為研究》是依託北京科技大學，由李京社擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非金屬夾雜物的鋼/渣界面行為研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：李京社
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋼水的潔淨化對提高鋼材的性能具有重要意義，鋼水中夾雜物的有效去除是鋼水潔淨化的前提。鋼中夾雜物去除過程主要由三個環節構成，分別為夾雜物的長大、上浮和分離。但是目前的研究對於夾雜物的去除僅局限在前兩個環節，而實際過程中第三個環節分離作為夾雜物行為的最後一步，很多情況下是整個夾雜物去除過程的限制性環節。本項目針對夾雜物去除的第三個環節展開研究，以鋼渣界面的不同類型夾雜物為研究對象，分別研究夾雜物在鋼渣界面的受力情況、潤濕性以及夾雜物在渣鋼界面的穿越過程、在渣層的融入過程和進入渣層後的聚合行為。建立系統完整的動力學過程定量表征模型，獲得不同種類夾雜物在渣鋼界面最小的去除時間，以及夾雜物形狀尺寸、鋼水溫度、渣層粘度等因素對其產生的影響規律，為進一步有效去除鋼液中不同種類的夾雜物提供新的思路，發展和完善純淨化冶煉的理論與方法。
結題摘要
鋼液中夾雜物的去除對提高鋼材質量具有重要意義，作為夾雜物去除的最後一個環節-夾雜物穿越鋼渣界面進入渣層，不僅影響著夾雜物的去除效率，而且在某些情況下還會成為夾雜物去除的限制環節。本項目針對“夾雜物穿越鋼渣界面進入渣層”這一環節展開研究，基於夾雜物在鋼液中、鋼渣界面以及鋼渣中的運動和受力分析，成功建立了新的夾雜物界面運動數學模型，並通過物理模擬實驗驗證了模型的合理性和正確性。該模型打破了以往數學模型的雷諾數限制（Re＜1）和運動區域限制（鋼渣界面），雷諾數適用範圍不受限制，運動區域擴大為鋼液、鋼渣界面以及鋼渣的連續區域。基於建立的數學模型，還系統地研究了各個因素（夾雜物特性、鋼液特性、鋼渣特性和界面特性）對夾雜物穿越鋼渣界面運動行為的影響。研究表明：夾雜物穿越鋼渣界面的能力，隨著夾雜物粒徑、夾雜物密度、夾雜物潤濕性增加而增加，隨著鋼渣粘度、鋼渣界面張力增加而減小，隨著鋼液密度、鋼液粘度和鋼渣密度的增加幾乎不變。 取得的主要進展有： 1、對夾雜物在鋼渣界面的運動狀態，以及夾雜物在鋼液中、鋼渣界面以及鋼渣中受力情況進行了詳細分析，並基於牛頓第二定律和前面受力分析，建立了鋼渣界面夾雜物運動數學模型，採用龍哥-庫塔四級四階算法，利用C語言編寫了數學模型的求解程式，計算得出夾雜物運動過程的速度、位移和時間的關係。 2、基於物理相似原理，利用氧化鋁空心球代替夾雜物、去離子水代替鋼液、矽油代替鋼渣，建立了夾雜物穿越鋼渣界面過程的物理模擬模型。物理模擬實驗結果表明本課題模型的計算結果與實驗結果更加吻合。 3、在完善夾雜物界面去除模型同時，探索該模型在實際的鋼的精煉過程中的套用場景。通過建立夾雜物界面去除模型與RH精煉爐CFD流場模型的耦合模型，並利用該耦合模型探索實際生產中技術參數對夾雜物去除過程的影響。； 4、在以往建立的夾雜物上浮和穿越界面模型的基礎上，繼續研究夾雜物進入渣相後的溶解過程，建立溶解動力學模型並採用超高溫雷射共聚焦顯微鏡進行高溫溶解實驗驗證模型，並將該動力學模型與之前建立模型統一為夾雜物去除過程模型。
