低碳铝镇静钢精炼渣理化性能研究及动态调控

为提升低碳铝镇静钢水的可浇性,基于低碳铝镇静钢精炼渣的热力学计算,研究典型组分CaO/Al2O3(C/A)、SiO_(2)、FeO对精炼渣液相线温度、1650℃黏度和表面张力的影响规律,结合精炼渣理化性能(熔点和黏度-温度曲线)测试结果,建立吹氩直上精炼渣动态调控模型,并投入生产实践应用。结果表明:随着C/A增加,精炼渣熔点在渣中SiO_(2)质量分数为5%时单调升高,在渣中SiO_(2)质量分数为10%时先降后升,另随C/A的增加精炼渣黏度及黏度-温度曲线的转折温度升高;精炼渣组分范围为C/A 0.75~1.50、SiO_(2)质量分数0~10%、FeO质量分数2%~6%时,可获得较低的液相线温度、较高的黏度和表面张力。生产实践中应用建立的模型可实现造渣物料的动态加入,精炼渣理化性能的稳定性得到显著提升,精炼渣的C/A和全铁(TFe)质量分数标准差明显降低;液相线温度、1650℃时的黏度和表面张力平均值分别降低6.9℃、增加0.0206 Pa·s和0.0109 N/m;全氧(TO)质量分数均值由2.78×10(-3)%下降为2.25×10(-3)%,改进了19.1%,钢水的可浇性得到显著改善。

底吹氩钢包内废钢熔化行为的数值模拟

以某厂70 t钢包为研究对象,采用数值模拟的方法对比了吹氩量对钢包内不同比表面积和预热温度的废钢熔化行为.结果表明:废钢熔化速度随着比表面积的增加而加快;底吹氩气可显著加速废钢熔化,但随着比表面积的增加吹气的促进效果逐步减弱.有底吹氩时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢中心温度上升速率相较于无底吹氩时分别提高了7.06、6.51和3.73 K·s^(-1),熔化速率分别增加了0.92、0.88和0.28 cm^(3)·s^(-1),熔化时间分别缩短了17、15和3 s.板形废钢初始温度由300升到1000 K时,其熔化速度由2.97提高到3.26 cm^(3)·s^(-1),熔化时间缩短了3 s.底吹氩流量显著影响废钢熔化速度,当氩气流量由100增至200 L·min^(-1)时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢熔化时间分别由44减小到35 s、42减小到34 s及34减小到31 s.

非溶相共混熔喷非织造技术的研究进展

为明确非溶相共混熔喷非织造技术制备超细纤维材料过程中的微相分离机制,并进一步明晰超细纤维材料结构和性能的调控规律,挖掘熔喷非织造技术的产业化应用潜力,从非溶相共混熔喷机制出发,介绍了利用多种聚合物进行非溶相共混熔喷时的微相分离特点,综述了非溶相共混熔喷的聚合物匹配体系现状以及不同种类聚合物共混对超细纤维材料性能的影响,阐述了非溶相共混熔喷超细纤维材料的功能性应用形式和领域,最后探讨了非溶相共混熔喷目前存在问题及未来发展方向,以期为共混熔喷非织造技术制备超细纤维材料的进一步研究提供参考。

仿生竹节纤维基加湿材料的叠层设计及其导湿快干性能

为开发兼具快速导液能力和一定抗拉强度的新型纤维基加湿芯,利用熔喷原位牵伸工艺制备的高定向排列聚乳酸(PLA)微纳米纤维材料与大孔隙粘胶纤维材料进行叠层复合,得到筒状纤维集合体,并对其形貌特征、吸湿速率、干燥速率以及力学性能等进行表征与测试。结果表明:筒状纤维集合体表现出类竹节形貌的层状定向微孔结构,密度为1.1~1.8 g/cm^(3);受益于纤维平均直径和密度的有效调控,吸湿速率和干燥速率分别增加到112.4 mg/s和1.03 mL/h,同时拉伸断裂强力保持在255.2 N以上。仿生竹节纤维基加湿材料样品在实际使用过程中的加湿量为39 mL/h,既可作为高性能纤维基加湿芯用于室内微环境湿度调节,又可为高导液纤维材料的功能性结构设计和绿色制备提供参考。

富氧双侧吹铜熔池熔炼炉上升烟道结渣的矿物学分析

富氧双侧吹铜熔池熔炼炉上升烟道烟尘结渣严重,阻塞烟道,是制约熔炼炉长周期高负荷高作业率生产的关键因素。分别利用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电子探针显微分析仪,研究富氧双侧吹铜熔池熔炼炉上升烟道结渣烟尘的化学成分、物相组成及微观形貌。结果表明,上升烟道烟尘的主要元素为Fe、Cu、Pb、Zn和O,主要物相是(Cu, Zn, Fe)Fe_(2)O_(4)和Fe_(3)O_(4),表面微观形貌呈致密无孔洞。结合生产过程工况条件,对烟道结渣原因进行分析,认为富氧双侧吹铜熔池熔炼炉生产过程中,富氧空气通过喷嘴鼓入炉内,强烈搅动熔体,熔体中的气泡破裂逸出,喷溅形成的小颗粒熔渣与冰铜被热气流带入上升烟道,熔渣与冰铜被氧化为高熔点的(Cu, Zn, Fe)Fe_(2)O_(4)和Fe_(3)O_(4),在烟道壁面遇冷凝结形成结渣;同时,熔炼炉负压运行,入炉原料水分低,铜精矿等未反应的粉料被烟气带入到上升烟道高温段,在氧化气氛下反应生成黏结结渣;此外,原料中Pb、Zn、As等易挥发性物质进入烟道,被氧化为低熔点化合物后与高熔点的(Cu, Zn, Fe)Fe_(2)O_(4)和Fe_(3)O_(4)黏结在一起,形成致密的结渣烟尘。因此,在冶炼生产中,建议通过控制入炉原料水分和杂质含量,减少粉料入炉;控制渣型和熔炼温度,减少熔体喷溅;使用喷嘴燃烧重油,烧熔结渣烟尘,保证生产正常稳定运行。

聚乳酸超细纤维敷料的熔喷成形工艺及其快速导液特性

为拓展聚乳酸(PLA)超细纤维非织造材料在医用敷料领域的应用,以聚乙二醇(PEG)、十二烷基硫酸钠(SDS)共混改性PLA为原料,利用熔喷非织造成形方法制备PLA/PEG/SDS超细纤维材料,并对其结构和导液特性进行测试与分析。结果表明:随着SDS质量分数由0%增大到1.5%,PLA/PEG/SDS共混聚合物的冷结晶温度从116.02℃降至93.58℃(降低约23.9%),熔融温度从164.10℃降至150.58℃(降低约8.9%);材料中超细纤维(纤维直径<5μm)的数量占比从0%增大至57%,同时5μL水的浸没时间从0.24 s降低至0.06 s,液体扩散面积从36.05 cm^(2)增大至78.26 cm^(2),吸水速率从4.38%/s提升至9.15%/s,液态水分扩散速率从2.21 mm/s提升至8.34 mm/s,表明液体导液特性有所提升,可用做敷料和补片等医用护理材料的基材。

PLA/PCL@EBS超细纤维贴肤材料的熔喷制备工艺及其柔软性

为开发新型聚乳酸(PLA)基可降解贴肤用超细纤维材料,采用聚乙二醇(PEG)和乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)对PLA/聚己内酯(PCL)体系进行共混改性。通过熔喷工艺制备出PLA/PCL@EBS超细纤维材料,并对共混聚合物的热力学特性、样品形貌和柔软性等进行实验分析。结果表明,加入PCL和EBS能够削弱PLA大分子间作用力,提高分子链运动能力,提升材料柔韧性能。此外,当模头温度为216℃时,材料纵向最大拉伸强度为64.42 N,较204℃时增加216%,断裂伸长率提高67%,力学性能大大提高。接收距离(DCD)增大,则提升了材料透气性能,当DCD最大为32 cm时,材料孔隙率与透气率分别为92.4%和327.4 mm/s。最后,模头温度和DCD对柔软度得分的影响规律进行响应面分析,为提高PLA/PCL@EBS熔喷非织造材料在贴肤领域应用提供思路。

再生铅富氧侧吹熔炼SNCR干法脱硝工艺实践

再生铅富氧侧吹熔炼在再生铅领域占有突出地位。由于国家环境政策趋严,要求富氧侧吹熔炼进行脱硝处理。脱硝工艺主要有氧化法、SCR法及SNCR法。本文中,笔者介绍了再生铅富氧侧吹熔炼炉脱硝工艺,重点介绍了氧化法脱硝工艺和SNCR高温干法脱硝工艺,分析了这两种工艺的优、缺点。并且,详细讨论了SNCR高温干法脱硝工艺在生产实践中的应用。

汽车吹塑发泡风管用聚丙烯材料性能

采用高熔体强度聚丙烯及高冲击强度聚丙烯进行共混改性制备出混合聚丙烯材料,对其熔体性能和力学性能进行分析,并将不同混合比例的聚丙烯材料采用吹塑工艺成型同时发泡制成汽车风管,对材料的发泡性能进行分析。结果表明,高熔体强度和高冲击强度的聚丙烯材料均具有较低的熔体流动速率,混合材料的物性随着混合比例变化趋势而变化,总体呈现刚韧平衡。高熔体强度材料及配比为70∶30和50∶50的混合材料能够实现吹塑发泡成型,材料的吹塑发泡性能随着高冲击性能聚丙烯添加比例的增大呈先提升后下降的趋势,当高熔体强度和高冲击强度聚丙烯混合比例为70∶30时,材料的发泡性能最佳,与其他材料相比,其泡孔尺寸、泡孔体积均较高,实现了零件的轻量化。

火试金法检测石墨坩埚渣中的金

将报废的石墨坩埚经破碎、混匀、缩分、磨样处理,得到满足检测要求的样品。称取一定量的样品,通过配料调整物料的硅酸度,加入一定量的硝酸钾消除样品中过量的还原力。物料在坩埚中经高温熔融得到含有贵金属的铅扣,得到的铅扣在富氧状态下进行灰吹,铅及贱金属被氧化与金银等贵金属分离,获得含有贵金属的金银合金粒。金银合粒经硝酸分金后得到金片,通过重量法计算样品中的金含量。

熔喷气流场中的纤维运动模拟与分析

为探究纤维在熔喷气流场中的牵伸运动过程,对熔喷气流场和纤维牵伸过程进行数值模拟。分析了熔喷气流场的分布特点,采用欧拉-拉格朗日法建立了熔喷纤维牵伸力学模型,获得熔喷纤维在气流场中的运动轨迹、牵伸倍数等信息;利用高速摄影机捕获了纤维在熔喷气流场中的运动轨迹并验证了模拟结果。结果表明:熔喷喷嘴下方存在气流回旋区,气流场分为射流单独流动区、射流汇合融合区和射流合并区;熔喷纤维的牵伸倍数先增加后减小,纤维运动在射流单独流动区出现鞭动,在射流合并区中存在纤维折叠成圈现象;射流汇合融合区是纤维细化的主要区域,该区域内纤维鞭动增加,牵伸倍数最大;验证实验中纤维运动中的鞭动、折叠成圈和运动轨迹与模拟结果一致。

全废钢电炉炉门喷吹技术与工艺应用

从电炉喷吹技术发展、电炉吹氧工艺、喷粉造泡沫渣机理等角度,对全废钢电炉炉门喷吹技术及工艺进行了研究,并结合水平连续加料电炉冶炼特点,对电炉炉门喷吹技术进行了改进优化。生产实践表明,优化后的炉门喷吹系统可大幅提高废钢熔化速度,降低耐材冲刷,提高碳粉利用率。100t Consteel电炉电耗由400 kW·h/t降至340 kW·h/t,氧耗由30 m^(3)/t(标准)降至26 m^(3)/t(标准),碳粉耗量由28 kg/t降至22 kg/t,炉龄由平均300炉增加至400炉,冶炼周期由48 min缩短至42 min,高效低成本效果显著。电炉炉门喷吹技术下一步的发展方向一定是升级装备技术,提升智能化水平,与现代电炉的发展水平相匹配。

富氧侧吹熔炼-多枪顶吹吹炼炼铜工艺杂质元素行为

通过对富氧侧吹熔炼-多枪顶吹吹炼炼铜工艺过程的生产数据进行整理,计算得出了铁、锌、铅和砷在整个系统的分布率。通过XRD、SEM/EDS等测试手段,对冰铜、熔炼渣和吹炼渣等部分中间产物的物相组成和微观结构进行了表征。综合分析了主要杂质元素铁、锌、铅和砷在富氧侧吹熔炼-多枪顶吹吹炼炼铜工艺中的分布行为规律。结果表明,铁主要以铁橄榄石、铁酸锌、铁酸铜等形式分布于炉渣中,锌绝大部分也会造渣并以铁酸锌的形式进入炉渣,即大部分铁和锌能在炉渣中直接开路除去;而大部分铅和砷进入炉渣和烟尘中,可通过渣的形式及挥发机理脱除和回收,但还有相当数量的铅和砷会残留于粗铜中,只能在后续电解工序中脱除。总结了这几种杂质元素减量化控制的有效方法和途径,为铜冶炼过程中杂质元素的综合处理和稳定生产提供了参考。

熔喷双槽形喷嘴内部通道气体流场数值模拟

熔喷双槽形喷嘴气槽出口处宽度方向上的气体速度分布均匀性受内部气流通道结构的影响。为探究喷嘴内部通道结构对气体速度分布均匀性的影响,采用数值模拟的方式对喷嘴内部气流通道的气体流场进行数值计算。用ANSYS软件中的Workbench平台建立出贴合实际的三维流场模型,并划分出符合网格质量要求的网格。在Fluent软件中设置求解器类型及定义边界条件,进行数值计算。结果表明:气体在由气腔1流入通气孔A时,在通气孔A_(1)至A_(4)出口处的速度峰值及温度谷值各有不同,分布趋势表现为越靠近喷嘴外侧的气孔出口处速度峰值越大、温度谷值越小,越靠近喷嘴中部的气孔出口处速度峰值越小、温度谷值越大。且通气孔B出口处的速度峰值及温度谷值受通气孔A的影响,也呈现出与通气孔A出口处相同的分布趋势。

顶底复吹转炉出钢面炉衬维护技术的试验研究

为控制转炉合理炉型和提高出钢面炉衬使用寿命,分别研究了终渣碱度、渣中w(MgO)以及渣中w(FeO)对终渣熔点的影响。通过对固渣护炉炉次终渣成分的调整和固渣护炉过程操作的优化,有效提高固渣护炉后转炉出钢面炉衬的使用寿命,降低护炉耐材成本。实践表明:转炉终点w(C)控制在0.08%~0.12%,终渣碱度控制在3.0~3.5,渣中w(MgO)控制在6%~8%,渣中w(FeO)控制在10%~15%,转炉固渣护炉炉次出钢面炉衬耐侵蚀性达到最佳,转炉出钢面炉衬每月维护频次均值由28次下降至16次,吨钢耐材用量降低20.27%,综合效益显著。

熔喷非织造布卷绕张力分析及优化

为了研究卷绕过程中布卷内部应力分布规律,以厚壁圆筒理论模型为基础,对布卷内部周向应力分布进行弹性力学推演。通过低应变拉伸试验确定熔喷非织造布允许的拉伸条件,并在此基础上,以恒张力卷绕、恒力矩卷绕和锥度张力卷绕为例,分析了不同卷绕条件下布卷内部周向应力的分布情况,提出恒内张力卷绕策略,并得到了其卷绕张力函数曲线。结果表明:不同卷材的力学特性对卷绕效果存在较大影响,锥度张力卷绕和恒内张力卷绕均可有效改善卷绕效果并增大卷径比,采用恒内张力卷绕可有效避免收卷后的卷材不均匀变形问题。

熔喷装备喷口结构优化及气流场分析

为进一步细化熔喷纤维直径,提升熔喷布的过滤效率,在普通双槽型熔喷模头的基础上,设计了新型钝喷口结构和新型尖喷口结构来优化熔喷气流场。基于计算流体动力学的方法,采用Fluent 6.3.26软件对熔喷气流场速度、温度和湍流强度进行数值模拟。结果表明:新型尖喷口结构可延缓气流场的速度和温度衰减,有效缓解回流区的反向速度,减小近喷口端面气流场中心线上的湍流强度,有利于获得直径更小的纤维;新型尖喷口外侧延伸长度越长,气流场速度和温度就越高,减少热量散失的作用越明显,更有利于纤维的细化;当喷口外侧延伸长度为5 mm时,近喷口端面气流场的湍流强度峰值最小,有利于纤维的细化。

蛭石/聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯复合薄膜的制备与性能

以蛭石(VMT)为填料、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)为基体,采用熔融-吹塑法制备了VMT/PBAT复合薄膜,通过向其中添加相容剂聚苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)制备了VMT/PBAT/SMA复合薄膜。对纯PBAT薄膜、VMT/PBAT和VMT/PBAT/SMA复合薄膜的热性能、流变性能、水蒸气阻隔性能、断面微观结构和力学性能进行了测试。结果表明,与纯PBAT薄膜相比,VMT/PBAT和VMT/PBAT/SMA复合薄膜的热稳定性降低,相比VMT/PBAT复合薄膜,SMA的添加增强了VMT/PBAT/SMA复合薄膜的热稳定性。相同VMT含量的VMT/PBAT/SMA复合薄膜比VMT/PBAT复合薄膜的结晶度低。相比纯PBAT薄膜,VMT/PBAT和VMT/PBAT/SMA复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率降低,而VMT/PBAT/SMA复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率整体比VMT/PBAT复合薄膜有所提高。VMT/PBAT和VMT/PBAT/SMA复合薄膜水蒸汽透过量都小于800g/(m^(2)·24 h)。VMT/PBAT和VMT/PBAT/SMA复合薄膜水蒸气阻隔性能符合GB/T 35795—2017《全生物降解农用地面覆盖薄膜》的要求。

高熔体强度TPEE的制备及流变性能研究

通过添加扩链剂,在螺杆中进行反应挤出,制备吹塑级TPEE,并采用红外光谱分析、差示扫描分析、旋转流变分析、拉伸流变分析对材料的结构、热性能和流变性能进行了表征。在螺杆的高效剪切与混合下,扩链剂与TPEE充分反应,随着扩链剂的添加量提高,样品熔融指数从5.6 g/10 min降至1.7 g/10 min。此外,样品的结晶温度先提高后下降,而熔融温度没有明显变化。旋转流变结果表明,加入扩链剂后,分子内存在明显的支化结构,且随着扩链剂加入量提高,分子量和支化程度逐渐提高。在拉伸流变测试中,当扩链剂量达到0.7时,TPEE有明显的应变硬化,是吹塑级材料的典型特征,而当添加量达到1.5时,熔体强度与Hyt-4275相当,可以替代Hyt-4275材料从而打破国外垄断。

变压吸附制氧在高原地区再生铅回收领域的应用

铅冶炼工艺中易产生硫、铅、砷等污染,对环境造成极大影响,而富氧侧吹熔池直接熔炼技术则可提高生产效率、降低能耗、节约成本、减少污染。其中氧气由真空变压吸附制氧(VPSA)设备获取。变压吸附制氧具有工艺流程简单、投资小、能耗低、产量纯度可调、灵活性好等多方面优势,在国内低海拔地区的应用较为稳定,而在高原地区应用不佳,北大先锋研发的纯度80%的变压吸附制氧设备解决了这一难题。本文介绍了再生铅回收领域中富氧侧吹熔池熔炼直接炼铅和变压吸附制氧的工艺流程、特点,以及变压吸附制氧技术在高原地区该领域的具体应用。通过采用高效PU-8型锂基制氧分子筛及两塔吸附流程,配以适宜的鼓气系统、脱附系统、压氧系统、放空系统,VPSA制氧站弥补了2500 Nm 3/h的用氧缺口,解决了燃烧不充分的问题,提高了烟尘燃烧效率,节省焦炭约10%,降低成本约8%,满足高原地区再生铅行业用户的用氧需求。