- 孟子钞;伊智;李国军;
辐射管是一种重要的间接加热设备，被广泛应用于金属热处理、钢坯加热等工艺环节.采用计算流体力学(CFD)技术对辐射管的温度场进行数值模拟，并在相同的操作工况下，对3种常用管型的辐射管的温度均匀性进行对比分析，同时还探讨了壁面黑度对辐射管表面温度均匀性的影响.结果表明：W型辐射管的表面温度均匀性最优，I型辐射管的表面温度均匀性最差；辐射热流量随着壁面黑度的增加而升高，辐射管的壁面黑度在0.7～0.9时，辐射管表面温度均匀性最好.
2025年02期 v.24;No.100 103-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1203K] - 魏代春;倪俊;曾旺;尹利潭;宫平;寇明银;周恒;
针对某多粒径分布的矿砂在实际卸料过程易出现料面流动均匀性变差的问题，以该矿砂均匀下料为目标，先采用离散单元法建立了三维料仓下料模型，模拟解析了现有料仓结构下多粒径矿砂的流动行为，并提出了利用高度偏差值指数定量评价下料均匀性指数的方法，而后解析了不同导流体结构对矿砂下料均匀性的影响规律.结果表明：现有料仓结构下料过程为典型漏斗流，其流型依次为“一”型至“U”型及“V”型，下料不均匀，高度偏差的最大值达到653 mm; 3种类型的导流体均改变了下料流型，使炉料下料均匀性得以改善；其中，叠锥型导流体改善效果最好，高度偏差可降低至300 mm以下，下料均匀性也最优，实际生产中可采用该种导流体结构改善料仓下料的均匀性.
2025年02期 v.24;No.100 108-113+130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1710K] - 索志远;高强健;赵克斌;徐维利;段福彬;王加林;
为了研究碱金属K对焦炭反应性(CRI)和反应后强度(CSR)的影响，采用浸碱法对3种典型焦炭(焦炭A,B,C)进行处理，测试其反应性和反应后强度，并结合扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)表征了其微观结构的演变.结果表明：碱金属K显著促进了焦炭的气化反应，使其反应性增加和反应后强度下降；以焦炭A为例，浸K后其反应性从19.97%增至30.70%,增幅达10.73%,反应后强度从69.80%降至56.55%,降幅为13.25%;浸K焦炭在气化反应后孔隙结构更加疏松，表面裂纹增多，且孔隙中富集大量K;碱金属K通过催化气化反应不仅对焦炭性能起到劣化作用，还改变了焦炭的微观结构，进一步降低了焦炭反应后强度.本研究结果为高炉生产中优化焦炭质量的评价体系提供了理论依据，同时强调了在高碱金属负荷条件下焦炭抗碱性能的重要性，这对提升高炉稳定性及降低生产成本具有重要意义.
2025年02期 v.24;No.100 114-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 2664K] - 李梦港;储满生;唐珏;刘倬良;
通过模拟电炉冶炼氢基直接还原铁和废钢，考察了熔炼温度、熔炼时间、直接还原铁(direct reduced iron, DRI)配比和炉渣碱度对熔炼效果的影响.结果表明：当熔炼温度从1 550℃升至1 700℃时，铁收得率η(Fe)呈上升趋势，钢中w(TFe)先升高后降低，w[P]逐渐升高，而w[S]逐渐降低；当熔炼时间由3 min增至30 min时，η(Fe)略微下降，w(TFe)无明显变化，w[P]先升高后趋缓，w[S]逐渐降低；当DRI配比从10%增至40%时，η(Fe)和w(TFe)均呈缓慢上升趋势，w[P]逐渐降低，w[S]逐渐升高；当炉渣碱度从1.75增至2.75时，η(Fe)缓慢降低，w(TFe)先略微升高后降低，w[P]和w[S]均呈降低趋势；综合考虑可得最适宜条件为熔炼温度1 600～1 650℃、熔炼时间5～15 min、DRI配比30%、炉渣碱度2.5,此时可获得优质的钢水，其铁收得率η(Fe)超过94%,w(TFe)不低于99.8%,w[P]和w[S]均不超过0.018%.本研究结果可为电炉冶炼氢基直接还原铁提供参考与借鉴.
2025年02期 v.24;No.100 122-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 2109K] - 张帆;吴存有;荣文杰;李宝宽;
连铸过程中产生的宏观偏析对石油管的抗腐蚀性能有着重要影响.为了研究石油套管连铸坯在整个连铸过程中的宏观偏析行为，建立了耦合湍流流动、溶质传输和传热的三维数学模型，并研究了拉坯速度及过热度对溶质分布的影响.结果表明：初始凝固坯壳的溶质元素在结晶器内会出现皮下负偏析，而伴随着凝固的进行，溶质元素受液-固界面溶质再分配的影响向中心富集，最终产生中心偏析；将拉坯速度控制在1.6 m/min,过热度保持在15℃以内，可以最大程度地减少铸坯中心处的C偏析.
2025年02期 v.24;No.100 131-137+145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1947K] - 李兴达;赵岩;张红伟;何江一;韩信;雷洪;
为了深入探究导电结晶器电渣重熔和传统电渣重熔的电磁特性，求解了简化的Maxwell方程，并分析了交流电流和直流电流下两种电渣重熔装置内磁场、电流密度、电磁力和焦耳热的分布.结果表明：两种电渣重熔装置的磁场、电流密度、电磁力和焦耳热均呈轴对称分布；随着电流频率的增加，趋肤效应变得更为明显，电极和金属熔池处的焦耳热比渣池处的焦耳热高3个数量级；两种装置下的电极/渣池界面、渣池/金属熔池界面均为等电势面，渣池的等效电阻比电极与金属熔池的等效电阻低3个数量级；当电流频率为100 Hz时，传统电渣重熔电磁力和焦耳热的最大值分别为1 220N/m~3和7.15×10~7 W/m~3,导电结晶器电渣重熔电磁力和焦耳热的最大值分别为586 N/m~3和7.54×10~7 W/m~3.
2025年02期 v.24;No.100 138-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 2300K] - 张富海;张廷安;豆志河;韩金儒;李丙奇;
铜硅中间合金是制备硅青铜的重要原料，但传统用于制备铜硅中间合金的工艺流程长且成本高.本文中提出了一种以纯铜块、SiO_2和镁粉为原料，连续可控镁热还原制备CuSi中间合金的新工艺，分析了不同配镁系数对合金成分及渣金分离效果的影响，并采用质量作用浓度模型研究了Cu-Si-Mg-O体系在1 600℃时的相平衡组成.结果表明：合金成分随配镁系数增加的变化趋势与实验结果基本一致；当配镁系数为130%时，所制备的合金中w(Cu)为77.04%,w(Si)为20.18%;所制备合金由Cu_3Si相、Si相和CuO夹杂相组成，合金基体为Cu_3Si相，第二相为Si相.该工艺可为铜基中间合金的制备提供一种更有效的途径.
2025年02期 v.24;No.100 146-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 1662K] - 娄一荻;于庆波;张蕊;
针对传统燃料加热炉能耗过高、CO_2排放量过大这类问题，提出了以绿色电能为能源的加热炉来连续加热钢坯的设想，建立了电加热炉钢坯内部二维瞬态传热模型和以电加热炉能耗最小为目标的最优加热模型，采用一种基于非线性收敛因子和惯性权重的改进鲸鱼优化算法，得到了钢坯的理想升温曲线，并讨论了电加热炉的产量和装钢温度对理想升温曲线和断面温差的影响.结果表明：该数学模型可以准确求出钢坯的理想升温曲线，并且该曲线能够很好地适应电加热炉热送热装和实际产量的变化；在实际情况中，理想升温曲线的相对均方根误差为4.95%.该研究结果可用于指导电加热炉各段能源的分配，达到有效降低电能能耗的目的.
2025年02期 v.24;No.100 154-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 2313K] - 蔡里批;李硕;丁敬国;
为了研究钢轨的化学成分、入口温度、环境温度，以及风冷时风压、风速等参数对热处理钢轨性能的综合影响，进一步解决钢轨热处理后设定精度低的难题，开发了一种基于灰狼算法优化深度极限学习机(grey wolf optimization deep extreme learning machine, GWO-DELM)的钢轨热处理性能预测模型.先采用深度极限学习机(DELM)构建出工艺模型，而后，针对深度极限学习机中初始权值随机确定而引起的预测结果准确度较低的问题，利用灰狼优化算法(GWO)对初始权值进一步确定.结果表明：该模型在预测不同规格钢轨的抗拉强度时，95.80%以上样本点的预测误差集中在-20～20 MPa,在预测踏面布氏硬度时，95.73%以上样本点的预测误差集中在-8～8;与传统模型相比，GWO-DELM具有更优异的预测精度及泛化能力，可应用在热轧钢轨风冷处理的性能预测上，为热处理参数的选择提供参考.
2025年02期 v.24;No.100 162-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 2009K]