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为了研究炼钢过程中转炉内部发生的现象， 使用Fluent 16.0软件对某厂150 t六孔氧枪转炉建立三维数学模型，在考虑顶吹的条件下，对比研究了不同环境温度对氧气射流的速度分布、渣层分布、钢液面的速度分布以及壁面剪切应力分布的影响。结果表明，随着温度升高，氧气射流速度增大，吹开渣层所需的时间缩短，且钢液面最大速度大于10 m/s，钢液面波动程度增大；壁面剪切应力随着温度的升高而变大，且在气相渣相钢液相三相的接触面附近壁面剪切应力达到最大值。
RH真空处理具有脱气、脱碳、去夹杂等冶金功能，在生产IF钢、硅钢等低碳、超低碳钢中有广泛的应用。为了实现对冶金反应器内部现象的研究，常用方法有物理模拟或数值模拟。通过模拟的方法对RH内部流体流动进行研究，具有易于实现、可控性高等优点。采用大涡模拟的方法对RH真空循环精炼过程中的多相流体流动进行模拟，得到了整个循环精炼过程中整个区域内的瞬态速度分布，同时获得了湍流涡的产生和耗散过程。进一步考虑了不同网格数量对计算结果的影响，表明在速度值较大的区域，由于网格差异引入的误差也较大。因此，选择合适的网格对于采用大涡模拟来实现对湍流模拟的方法至关重要。
中间包覆盖剂在中间包冶金过程中起着重要的作用，对钢的洁净度有直接影响。中间包覆盖剂的理化性能是影响中间包覆盖剂保温、防止二次氧化以及夹杂物吸附等作用的关键因素。通过实验室试验研究了中间包碱度对其熔化性能的影响。其次，为了研究中间包覆盖剂对氧化铝夹杂物的吸附作用，通过座滴法测量了中间包覆盖剂与氧化铝之间的接触角。同时，针对中间包覆盖剂对耐火材料的侵蚀，研究了中间包覆盖剂在纯氧化铝耐火材料上的渗透深度。随着中间包覆盖剂碱度的增加，其开始熔化温度和完全熔化温度增大，同时其对氧化铝夹杂物的吸附能力增强。
为了解轴承钢连铸过程中连铸坯的凝固传热过程，采用射钉试验和数值模拟相结合的方法，研究了不同拉速对连铸坯液芯长度及中心固相率的影响，探究了连铸坯坯壳厚度生长规律。通过射钉试验对数值模拟结果的验证表明，该数值模拟采用的凝固传热模型可以较准确地描述铸坯的凝固行为。研究表明，拉速越大，相同位置处连铸坯坯壳厚度越小，液芯长度越长，中心固相率越小，为末端电磁搅拌(FEMS)安装位置提供了可靠依据。
通过管式电阻炉，模拟了中间包覆盖剂对铝脱氧钢的二次氧化，在实验室条件下研究了MgOCaOSiO2Al2O3Cr2O3中的Cr2O3对铝脱氧钢二次氧化的影响。结果表明，钢中的总氧含量、铝损和中间包覆盖剂中的FeO含量都随着中间包覆盖剂中Cr2O3含量的增加而增加。在增加氧分压后，硅和铬都会发生二次氧化且硅的二次氧化比铬剧烈得多，并且随着保温时间的延长，覆盖剂中的Cr2O3、SiO2和FeO都会再次发生二次氧化向钢液中传氧。
为了研究连铸板坯结晶器内夹杂物的运动及其被凝固坯壳捕获的过程，采用大涡模拟(LES)模型、凝固模型及离散相模型(DPM)耦合计算了湍流对夹杂物运动的影响以及夹杂物在结晶器的运动、被捕获去除。通过钢液液相体积分数来代替枝晶间距的影响，从而提出了新的夹杂物在凝固前沿的捕获条件，夹杂物在凝固前沿的捕获以及夹杂物捕获位置的实时输出通过用户自定义程序(UDF)实现。结果表明，夹杂物在上表面的上浮去除率随着夹杂物直径的增大而增大；直弧型连铸机包含的弯曲段使得大尺寸夹杂物在内弧侧聚集，但小尺寸夹杂物在内外弧、左右窄面侧分布较均匀。
为了更好地研究夹杂物在电渣重熔过程中的脱除，需要对夹杂物在渣/熔滴界面处的穿越行为进行研究，建立二维数学模型并使用Matlab软件对三元二阶微分方程进行求解。结果表明，夹杂物的界面穿越行为可以分为3种类型，即穿过、振荡和反弹。同时，对该穿越行为的影响因素进行了探讨，发现具有更大初始速度的夹杂物更易于穿越渣/熔滴界面，而初始速度角与界面角的增大则会阻碍夹杂物的穿越行为。进一步研究表明，夹杂物初始速度较低时，夹杂物的穿越行为主要受界面角的影响；而随着初始速度的增加，初始速度角的影响程度逐渐占据主导地位。
为了研究针对由三联工艺(真空感应熔炼＋电渣重熔＋真空自耗重熔)冶炼，经镦拔工艺开坯生产出的镍基高温合金优质GH4738棒材中夹杂物的类型与分布情况，通过扫描电镜和能谱仪分别对棒材横向和纵向的边缘、1/2半径处和中心处的夹杂物进行了检测，分析了夹杂物的成分、尺寸和数量。结果表明，优质GH4738合金棒材中的夹杂物主要为Ti(C，N)MoS复合夹杂物、Ti(C，N)夹杂物、SiC夹杂物以及非常少量的Al2O3、MgO氧化物夹杂物，数量百分比分别为70%、20%、8%和2%。经镦拔开坯后，从中心到边缘处夹杂物总数递增，棒材横向上夹杂物尺寸呈降低趋势，但不同位置处夹杂物的平均尺寸差别不明显。
为了研究铝和硅质量分数更高的合金，利用真空感应炉对高锰和高铝合金进行熔炼，并且对合金的拉伸性能、微观组织、断口形貌和夹杂物特征进行了分析，并对其强化机理进行了讨论。发现该合金为奥氏体铁素体双相组织，其抗拉强度为856.2 MPa，伸长率为52.3%，强塑积为44.78 GPa·%。并且在拉伸后的样品中发现了变形孪晶，其强化机理为孪晶诱导塑性（TWIP)效应。
为了研究厚度和变形量对高强韧钢弯曲成形后回弹角的影响规律，利用三点弯曲试验机进行测试，通过有限元软件模拟了试验过程，提取有限元分析结果中材料内部弹性能及弹性能比例变化,分析影响回弹角的主要因素。结果表明，在一定变形量条件下，材料的相对变形程度越小，其回弹角越大，回弹角与弹性能所占的比例呈正比；在相同的材料厚度条件下，在一定变形量范围内，回弹角随相对变形程度的减小而增大，但当变形量较小时，虽然弹性能比例很大，但是材料弹性能总量较小,导致弯曲后回复能力较弱，出现回弹角减小的情况。
为了增加转炉双联工艺终点控制精度，降低生产成本,以物料平衡和热平衡为理论基础，结合京唐生产数据，应用C#软件设计双联工艺辅料加入及成本计算模型。通过该模型分析在一定铁水条件和钢水条件下，改变脱磷炉终点碳含量、温度和磷含量对整个双联工艺石灰、白云石、矿石及加热剂的加入量和成本的影响。结果表明，终点温度和成分的变化对上述辅料加入量均有影响，其中加热剂用量对辅料成本影响最为显著，因此,在满足脱碳炉终点要求以及废钢用量的情况下，应尽量减少加热剂的使用。当脱磷炉终点w(［P］)和温度不变时，脱磷炉终点w(［C］)越高，辅料成本越低，因此,在脱磷炉中要尽量少脱碳，脱到碳质量分数为3.635%，此时加入的辅料成本最低；当脱磷炉终点w(［C］)和w(［P］)不变时，脱磷炉终点温度越低越好，但在温度低于1 333 ℃时，由于脱碳炉加热剂的加入，成本大幅提高；当脱磷炉终点w(［C］)和温度不变时，应该利用脱磷炉的低温条件，尽量多脱磷，在现有工艺技术条件下，终点w(［P］)在0.029%～0.033%变化时，辅料成本最低。
取向硅钢中的［Al］s和［Ti］质量分数超标直接影响其磁性能和洁净度，要求把钢中的［Al］s和［Ti］质量分数控制到很窄的成分区间内。通过FactSage热力学计算软件与自主编写程序的结合，建立了取向硅钢钢包镇静过程渣钢反应的动力学模型，可以计算钢包镇静过程不同时刻钢液成分的变化规律，研究了精炼渣成分对取向硅钢中钢液成分的影响。结果表明，改变精炼渣碱度对钢中［Al］s质量分数影响很大，降低精炼渣中的TiO2质量分数可以减慢钢中［Ti］的增加。
为了减少管线钢中B类夹杂物的生成，开展了钙处理工艺优化研究。研究发现，钢中钙含量较高时，易生成由低熔点钙铝酸盐组成的B类夹杂物。据此提出低钙含量的钙处理优化工艺并开展工业试验。钙处理工艺优化后，夹杂物主要为高Al2O3含量的CaOAl2O3，由于存在高熔点相，大部分夹杂物在轧制过程中基本未发生变形，而大尺寸夹杂物则主要发生脆性破碎，这与工艺优化前低熔点夹杂物的塑性变形明显不同。轧板中基本未观察到长宽比大于5的夹杂物，且大尺寸夹杂物的数量显著减少。通过钙处理工艺优化，管线钢中B类夹杂物得到了很好的控制。
为了提高304不锈钢的洁净度水平，对中间包二次氧化过程中TO含量与氮含量，以及夹杂物成分、数密度、平均尺寸和面积分数的变化进行了分析。研究表明，LF出站时钢中夹杂物主要为CaOSiO2Al2O3，由于开浇时钢液发生了二次氧化，钢中生成大量小尺寸的高MnO夹杂物，夹杂物主要成分转变为Al2O3SiO2MnO；同时，夹杂物面积分数升高，数密度增大，平均尺寸减小。随着浇铸过程的进行，由于二次氧化影响较小，夹杂物由SiO2Al2O3MnO逐渐转变为CaOSiO2Al2O3，夹杂物的数密度、面积分数逐渐减小。通过热力学计算得出，随着二次氧化吸氧量的增加，夹杂物中MnO含量持续增高，导致大量Al2O3SiO2MnO夹杂物生成。
为了研究重轨钢全流程非金属夹杂物的行为演变，进一步控制重轨钢中夹杂物，提高产品质量。以U75V重轨钢为研究对象，通过对LFVDCC工艺重轨钢生产全流程系统取样，结合氧氮分析、钢液成分分析、非金属夹杂物分析以及热力学计算，从夹杂物化学成分、数量及尺寸等方面研究其演变过程。结果表明，U75V重轨钢生产全流程氧氮含量持续降低，最终TO、［N］质量分数分别约为0.001 0% 和0.004 0%；LF进站主要为MnOSiO2Al2O3型夹杂物，为脱氧产物；LF精炼化渣后，MnOSiO2Al2O3型夹杂物转化为CaOSiO2Al2O3型夹杂物，BaCaSi和FeSi等合金辅料带入的Ca、Als是产生该结果的主要原因；LF离站时主要为CaOSiO2Al2O3MgO型夹杂物，夹杂物中CaO和MgO含量增加；VD精炼过程CaOAl2O3MgO型夹杂物基本消失，VD破空至铸坯中主要为CaOSiO2Al2O3型夹杂物；钢轨中镁铝尖晶石类夹杂物比例增加，为CaOSiO2Al2O3MgO型夹杂物，热力学计算结果表明钢轨中尖晶石类夹杂物为降温冷却过程中形成，且计算值与实际值总体吻合。
非金属夹杂物类型、数量、尺寸、形貌对SWRCH22A冷镦钢开裂有重要的影响。为了研究SWRCH22A冷镦钢凝固冷却过程中非金属夹杂物的转变，通过Aspex夹杂物自动分析仪对连铸过程钢中非金属夹杂物类型、数量、尺寸、形貌进行观察。研究发现，实际生产中，中间包钢液中夹杂物主要为Al2O3CaO类夹杂物，而铸坯中夹杂物主要为MgOCaOAl2O3CaS夹杂物，连铸过程中夹杂物从Al2O3CaO转变为MgOCaOAl2O3CaS。铸坯中夹杂物数密度和面积分数小于中间包中夹杂物数密度和面积分数。此外，通过FactSage热力学计算软件计算了SWRCH22A冷镦钢凝固冷却过程中夹杂物的转变相图和成分，为连铸过程钢中夹杂物的转变提供理论解释。
通过多角度分析取向电工钢铸坯中夹杂物和析出相的形貌特征，得到了铸坯中典型夹杂物主要由氮化物和硫化物的复合夹杂物、硫化物、少量Al2O3和TiN所组成。经金相法可以推断出，铸坯中二维夹杂物主要为不规则的复合夹杂物，尺寸为1~2 μm。试样经过硝酸酒精侵蚀后的夹杂物和析出相可以清晰看出AlCuTiMnNS复合夹杂物的不规则形貌和尺寸为1~2 μm。采用电解法可以无损地展现出三维夹杂物和析出相，氮化物和硫化物的复合夹杂物主要是由AlCuTiMnNS组成，呈现边部圆润和锯齿状的不规则形状及花瓣状。硫化物主要是MnCuTiS，呈现矩形和圆片状。同时还有少量的四边形Al2O3和多边形TiN。
析出物的数量、尺寸和种类是影响无取向电工钢磁性能的重要因素之一。采用Aspex自动扫描电镜对一种商用无取向电工钢的退火板和热轧板进行了析出物分析，发现在退火板中析出物的类型主要为纯AlN和AlNMnS复合析出物两类。析出物在退火板截面上沿轧板厚度方向的分布不均匀，退火板中心AlN和AlNMnS尺寸大、数量少，而边部相反。热轧板截面上析出物的分布也有相同的规律，热轧板中的析出物分布对退火板具有遗传性。对于析出物尺寸较大的样品，晶粒尺寸也大，磁性能较好。同时还验证了退火过程中发生的渗氮会在退火板表面形成一层细小的AlN和细晶层，也会恶化铁损。
对于耗电量大但屋顶资源丰富的钢铁企业，建设光伏电站不仅可以实现能源的就近高效利用，还可以降低环境污染。为了说明钢铁行业安装光伏的可行性，以大型钢铁企业为例，设计该企业安装分布式光伏发电的可行性方案。结果表明，该企业可安装15 MW的光伏发电站，年平均发电量为1 760.1万kW·h，年节约标煤7 040.4 t，减少污染物碳排放4 787.5 t/a，CO2排放17 548.2 t/a，项目投资回收期为7年，具有良好的投资潜力。
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