热处理时间对铜渣制备红外辐射涂层结构及性能的影响

铜渣作为炼铜产生的固体废弃物,常被堆放占用土地资源,并且污染环境,其资源化利用日益受到国内外广泛关注。针对此问题,以铜渣为主要原料,松油醇为成膜剂,乙基纤维素为增稠剂,高铝砖为红外辐射涂层基底材料,于1200℃热处理后制备了红外辐射涂层,研究了热处理时间(0.5、2、4和8 h)对涂层显微结构以及其分别在常温和400℃下发射率的影响。结果表明,涂层与高铝砖基底结合良好,且随着热处理时间的延长,涂层逐渐致密;涂层在1200℃热处理8 h后,其在常温下近红外波段(0.8~2.5μm)的发射率最高,为0.862;热处理4 h后,涂层在使用更为广泛的中红外波段(2.5~25μm)的发射率最高,为0.928;涂层经不同时间热处理后,在400℃下1~22μm波段的发射率不断增大且全部大于0.93。结合实际应用,最佳热处理时间为4 h。

钛铁渣加入量对Al_(2)O_(3)-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

为合理利用钛铁渣进而缓解资源紧张,以矾土熟料、致密刚玉、SiC、α-Al_(2)O_(3)微粉、SiO_(2)微粉、Si粉为主要原料,添加质量分数分别为0、11.2%、22.4%、33.6%、44.8%和56.0%的钛铁渣等量替代矾土熟料,于1450℃保温3 h热处理后制备了Al_(2)O_(3)-SiC-C浇注料,研究钛铁渣的加入量对浇注料性能的影响。结果表明:1)随着钛铁渣加入量的增多,浇注料的体积密度降低,显气孔率增加,常温强度总体呈下降趋势,但同时会在一定程度上提高浇注料的高温抗折强度和抗热震性;2)钛铁渣的引入带来过多的气孔为氧气的扩散提供了更多通道,且经氧化处理后由钛铁渣引入的杂质会生成较多液相,使得浇注料结构疏松,显著降低抗氧化性能;3)钛铁渣与熔渣反应会生成镁铝尖晶石,能够阻止熔渣的进一步侵蚀,提高其抗渣侵蚀性。综合考虑,钛铁渣的最佳加入量为56.0%(w)。

底吹氩中间包钢液流动特性的数值模拟研究

根据某厂实际中间包的操作工艺参数，采用欧拉两流体模型以及多孔介质模型，用数值模拟法研究了同时采用湍流控制器和气幕挡墙技术，中间包内气幕挡墙的位置及吹气量对中间包内钢液流动特性的影响。结果表明，采用气幕挡墙技术，吹气量及吹气位置对钢液流场及RTD曲线影响较大，吹气位置靠近人口或出口都不利于中间包钢液流动特性的改善，吹气量太大易引起表面卷渣现象，吹气量太小，不能形成有效的气幕挡墙。气幕挡墙距离人口1200～2000mm，且吹气量为0．90m^3／h时，可以有效延长钢液的停留时间，减小死区体积，有利于夹杂物的上浮去除。

气幕挡墙对中间包内钢液流场影响的数值模拟

根据实际中间包的操作工艺参数,采用欧拉-欧拉两流体模型,用数值模拟法模拟计算了中间包底吹对钢液流动的影响。结果表明,底吹改变了中间包内钢液的流动状态,在气幕挡墙的两侧分别形成了方向相反的回流区。底吹气体流量对钢液流动状态、气泡分布影响显著,底吹气体流量太大或太小都不利于改善钢液的流动状态。

中间包底吹氩行为的数值模拟

根据某钢厂连铸中间包的实际操作参数,采用欧拉两相流模型,气体入口边界条件按照多孔介质进行处理,利用CFX软件模拟计算了底吹氩中间包内钢液的流场。结果表明:底吹氩气技术代替上挡墙或下挡墙2种情况下,注入区钢液混合加剧,有利于夹杂物碰撞长大。浇注区靠近液面处速度提高易引起卷渣。当采用湍流控制器、上挡墙、下挡墙、底吹氩技术时,吹氩位置对钢液流动的影响较大,当在湍流控制器和上挡墙之间吹入气体时,钢液的流动特性有利于夹杂物的上浮去除。

气幕挡墙中间包钢水流动的数值模拟

根据二流连铸1 500 mm×250 mm板坯时中间包的操作工艺参数,采用欧拉两流体模型,多孔介质模型和拉格朗日随机轨道模型,模拟计算了采用湍流控制器和气幕挡墙技术的中间包内钢液流动特性和夹杂物的运动轨迹,并用Monte-Carlo法统计了夹杂物的总去除率。模拟结果表明,采用中间包气幕挡墙技术可以有效改善钢液的流动特性,延长钢液停留时间,减小死区体积;当吹气量为0.90 m3/h时,夹杂物去除率比不吹气工艺增加15.6%。

连铸中间包内钢液流场数值模拟的研究进展

讨论中间包内钢液流动的数学模型和求解方法,介绍国内外用数学模拟法研究各种中间包冶金技术对钢液流场的影响,提出了进一步研究的发展方向。

连铸中间包用耐火材料冲蚀的数值模拟

建立了中间包内钢液-夹杂物两相流对耐火材料冲蚀的数学模型,并对设置有湍流控制器、挡渣堰、挡渣坝中间包耐火材料的冲蚀特性进行了数值模拟计算。计算结果表明,中间包内冲蚀率最大的位置在湍流控制器内,其次是注入区近渣线处包壁、挡渣堰与挡渣坝迎向钢液流动一侧壁面,其他区域耐火材料的冲蚀很小,可以忽略不计。

连铸中间包耐火材料的冲蚀特性与控流装置的优化设置

中间包内耐火材料的损毁是化学反应、热应力与钢液流动的协同作用所致,中间包内控流装置发生侵蚀的主要原因是钢液对耐火材料的冲蚀。对设置有湍流控制器、挡渣堰、挡渣坝的中间包耐火材料的冲蚀特性进行数值模拟计算与分析,结果表明,中间包内冲蚀最严重的部位是在湍流控制器及冲击区包壁上部1/3处,其次是挡渣堰迎向钢液流动一侧壁面;随着挡渣堰与钢液入口距离的增加,钢液对挡渣堰、挡渣坝的冲蚀强度下降;根据停留时间分布(RTD)曲线设置中间包控流装置时,应考虑钢液对耐火材料的冲蚀特性。

底吹中间包内钢液及夹杂物运动特性的数模研究

根据某厂实际中间包的操作工艺参数,采用欧拉两流体模型和拉格郎日随机轨道模型,模拟计算采用湍流控制器和气幕挡墙技术的中间包内的钢液流动特性及钢水中夹杂物的运动行为。研究结果表明,中间包底部吹气过程可以有效地改善钢液的流动状态,消除短路流,起到中间包挡墙的作用,并且增大夹杂物在中间包内上浮排出率,大大提高了钢水的清洁度。

透气砖对底吹中间包钢液流动特性影响的水力学模拟

采用不同性能参数的多孔透气砖进行中间包底部吹气水模实验,研究透气砖的气孔率、透气度、平均孔径对所形成的气泡大小和能形成有效气幕所需条件的影响,并分析使用不同透气砖时的RTD曲线,对使用不同透气砖时的吹气参数进行了优化。研究结果表明,透气砖的气孔率、透气度越小,形成的气泡越小,能形成有效气幕所要求的吹气量越大。采用中间包底部吹气技术,当控制的吹气参数合理时,可以有效地延长钢液的平均停留时间,降低死区体积;在中间包底部同一位置吹气时,气体通过的透气砖不同,要求的吹气参数不同。

六流中间包场协同分析及流场优化

采用场协同理论分析了连铸中间包内钢液流场与温度分布之间的关系,并对钢厂六流中间包进行了数值模拟计算。结果表明,当中间包不采用控流装置时,大部分区域钢液流场与温度梯度场协同性好,钢液温度梯度大,最大温差达27 K,出口最大温差达3 K,(火积)耗散值大,各出口RTD(停留时间分布)曲线相差较大;当中间包内设置斜孔挡墙后,钢液流场与温度梯度场间的协同程度降低,钢液温度分布较均匀,最大温差为12 K,各出口最大温差仅为0.3 K,(火积)耗散值降低了57.6%,各出口RTD曲线近似。

隧道窑低蓄热窑车的设计与传热行为的研究

结合某厂耐火材料生产的实际情况 ,对其原隧道窑窑车衬砖进行改造 ,提出两种低蓄热窑车方案 ,并编制计算机程序 ,计算出窑车衬料中的温度场、蓄热量和散热量。结果表明 。

基因突变检测PCR-SSCP实验条件优化研究

探索基因突变检测PCR-SSCP技术的最佳实验条件。以人血液DNA为实验材料,人类基因组天然存在的基因突变位点为研究对象,依次对不同的变性剂、交联度、电泳缓冲液、电泳时间、电压以及有无甘油等因素进行PCR-SSCP最优条件分析。利用碱性变性剂对DNA变性,电泳条件为不加甘油的14%凝胶(交联度为29∶1),0.5×TBE电泳缓冲液、300 V电泳4 h后180 V电泳14 h,得到较理想的PCR-SSCP电泳图谱,此为摸索出的最佳条件。该条件在筛选基因突变过程中是一种简便、快速、灵敏、经济和有效的实验方法。

超支化聚氨酯的合成与表征

以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为A2型单体,二乙醇胺(DEOA)为CB x型单体,采用A2+CB x法,并结合逐步升温法和单体逐步加入法,制备高支化度和高代数的超支化聚氨酯。利用红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振(NMR)、旋转流变仪(Rheometer)等对目标产物进行结构和性能上的表征。研究结果表明:通过该方法可以制得超支化聚氨酯,支化度为76;与线性聚氨酯相比,该超支化聚氨酯具有更低的玻璃化转变温度和更优异的流变性能。

材料工程基础教学工程实践能力培养

针对工程教育的现状与发展前景,对材料工程基础课程进行了教学改革。教学内容紧密结合工程实际,分为课堂内容、课下与课外内容,采用了教师授课、学生授课与师生共同讨论3种授课方式,课堂与课下并重。采用多元考核方式,提高平时成绩比例。教学改革提高了学生的主观能动性,培养了应用基础理论分析与解决工程实际问题的能力,取得了很好的教学效果。

多代超支化聚氨酯的合成与表征

以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为A2型单体,二乙醇胺(DEOA)为CBx型单体,采用A2+CBx法,并结合逐步升温法和单体逐步加入法,用六氢吡啶法检测体系中的异氰酸根浓度,制备不同代数的超支化聚氨酯(HBPU)。利用红外光谱仪、核磁共振、旋转流变仪等对目标产物结构和性能进行表征。结果表明:通过该方法可以制得高支化度的多代超支化聚氨酯。

超支化聚氨酯增韧环氧树脂的性能研究

采用超支化聚氨酯(HBPU)作为增韧剂,制备环氧树脂的复合材料,并测试其力学性能和热学性能,并对复合材料的断面进行微观形貌表征。结果表明:在HBPU的含量在10%(质量分数)时,冲击强度达到最大值(强度为32.02kJ·m-2)材料的冲击强度提高将近200%,弯曲性能也有所提高同样的变化趋势。复合材料的力学性能随着代数的增大而增大。复合材料的断面呈应力发白现象,电镜图片也呈现出蜂窝状,进一步验证了超支化聚氨酯的空穴化和相分离理论韧性机理的合理性。复合材料的Tg随添加量增加而下降,随代数增加而增加。

传热数值模拟在梭式窑窑体选材设计中的应用

通过对梭式窑窑体进行数值模拟计算,达到经济合理地选用各种材料的目的,即达到最优化设计的目的。实践证明,该方法正确,可广泛应用于类似间歇窑的设计。

干熄焦炉用原位生成AlN晶须增强莫来石-碳化硅质耐火材料

为了提高干熄焦炉斜道支柱用耐火材料的强度与韧性,在莫来石-碳化硅耐火砖中引入不同量的Al粉(其质量分数分别为2%、4%、6%和8%),并研究了Al粉粒径(中位粒径分别为74、38和13 μm)、氮化温度(600、850、1 000和1 200 ℃)及催化剂(分别为纳米Fe粉与氮化硅铁,外加质量分数均为0.5%)对其在氮气气氛下烧成后结构与性能的影响。结果表明:随着Al粉加入量的增加,试样的高温抗折强度逐步提高,Al粉的加入量( w )为6%时,其高温抗折强度可达41.3 MPa,是普通莫来石-碳化硅耐火砖的3倍以上;在5 MPa载荷作用下,经7次循环后,1 400 ℃时普通莫来石-碳化硅耐火砖试样发生断裂,而添加Al粉的试样在18 MPa载荷作用下还可继续承受载荷循环作用;升温至800 ℃左右,材料中的Al与N 2反应生成AlN,继续升高温度或延长保温时间,生成了AlN晶须;添加微量的纳米Fe粉催化剂,600 ℃氮化气氛处理后即生成了AlN,850 ℃形成了AlN晶须,从而使试样的强度和韧性显著提高。综合考虑各项性能,Al粉的适合加入量为6%( w ),最佳Al粉的中位粒径为38 μm,最佳催化剂为纳米Fe,其对应的最佳氮化温度为850 ℃。