陈超
- 作品数：16 被引量：19H指数：3
- 供职机构：太原理工大学材料科学与工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金山西省科技重大专项山西省回国留学人员科研经费资助项目更多>>
- 相关领域：冶金工程一般工业技术理学文化科学更多>>
- 废钢在气体搅拌容器中运动融化的水模型实验被引量：5
- 2022年
- 由于经济原因,在炼钢过程如转炉和精炼钢包中,废钢的用量有所增加。废钢在上述反应器中的熔化机理仍然不明确。水模型研究可以直观地模拟废钢的运动和熔化过程。通过水模型实验,以冰球和饱和KCl溶液制成的盐球分别模拟轻、重废钢,研究其在类转炉及钢包中的运动过程和融化规律。结果表明,在本实验中,冷冻时长超过18 h后,冰样的融化时间受影响较小。冰球和盐球融化过程呈球形或椭球形,且其直径随时间呈线性减小。随着熔池温度的提高,冰样融化加快。不同的液面高度及吹气流量会形成不同特征的流场,使冰球与盐球呈现不同的运动规律。冰球的融化时间随液面高度增加而降低,盐球呈先大幅度降低再小幅度增加的趋势。在本研究的吹气流量下,液面高度和直径比为0.94时,盐球的融化时间同比最低。在液面高度较低时(高度与直径比为0.42~0.73),在羽流区上方加入盐球会显著降低融化时间;液面高度较高时(高度与直径比为0.83~1.04),加入位置对融化时间无显著影响。
- 杨荣旺陈超林尧铖赵宇赵健朱江俊杨士舜
- 关键词：废钢水模型
- 交替吹气钢包中示踪剂传输过程的数值模拟被引量：1
- 2023年
- 炼钢生产过程中,改善钢包中的流场对提高钢液纯净度、均匀化学成分和温度、缩短混匀时间有重要的作用。在钢包中进行交替吹气可以改善钢包中的混匀过程。使用STAR-CCM+软件对130 t钢包按1/5比例缩小之后的水模型进行数值模拟研究,探究了在不同时间点进行交替吹气后流场的变化、示踪剂传输过程、混匀时间的变化。研究结果表明:采用交替吹气时最终会形成与单孔吹气呈镜像的流场,达到稳定流场所需的时间在55~76 s之间。交替吹气后,由于惯性,示踪剂仍会以逆时针的环流向钢包表面传输,交替流场形成后,示踪剂以顺时针的主环流进行传输,此时死区位于钢包底部的前下方和后下方。交替吹气的时机会影响示踪剂参与逆时针的惯性引起的环流和参与新流场中顺时针主环流的分配比例。与单孔吹气相比,采用交替吹气钢包顶部监测点的混匀时间有所缩短,底部监测点的混匀时间有所增加。
- 齐红宇陈超薛利强杨荣旺倪培远尹力赋辛毓杰
- 关键词：钢包数值模拟示踪剂流场
- 冰样在钢包水模型中的运动融化及混匀研究
- 2023年
- 【目的】钢包冶金中通常加入块状或整袋合金料及石灰辅料,近年来也有企业报道在钢包精炼炉中加入废钢的新工艺,研究上述固态物质在钢包精炼过程的熔化及均匀化机理,能够优化精炼工艺,有利于加快生产节奏。【方法】通过水模型实验,使用冰及盐水溶液制成的冰样来分别模拟轻合金和重合金,研究两种冰样在260 t钢包水模型中的融化、运动及混匀规律,研究温度、底吹气量、液面高度、加入位置等因素对其规律的影响。【结果】结果表明,温度升高可以使两种冰样融化时间大幅度降低。轻质冰样(冰球)通过增加吹气流量可以显著加快其融化过程;液面高度较高时(高径比为1.1),融化时间较短;冰球融化受其加入位置的影响较小。从液面上方远离吹气孔位置加入重质冰样(盐球)后,盐球在钢包底部停留,融化较慢。从吹气孔上方加入盐球时,其与羽流区气泡冲刷机会增加,融化时间缩短。增大气体流量能够缩短盐球的融化时间,液面高度对其影响不大。盐球受到羽流区气泡的冲刷有利于缩短融化时间和混匀时间。
- 朱江俊陈超范晋平李林博陈闽杨慧波林万明
- 关键词：合金钢包水模型混匀
- 底吹钢包水模型中示踪剂传输过程数值模拟被引量：4
- 2020年
- 以钢包水模型为研究对象,用数值模拟方法研究了两类三种示踪剂(数学示踪剂:被动标量,物理示踪剂:纯水和KCl溶液)在流场中的传输过程。结果表明,被动标量和纯水示踪剂的传输规律基本相同;相比前两者,密度大于水的示踪剂(KCl溶液)较快地沿水模型中主循环流向水模型底部传输,并沿水模型底部向气柱和偏心侧区域运动,随后沿偏心侧壁面向上传输至小循环流,但由于偏心侧底部“死区”的存在,示踪剂在此区域停留时间较长,沿偏心侧壁面向上传输过程有所延缓;最终,从水模型中示踪剂质量分数纵截面图和监测点得到的混匀时间均表明,KCl溶液示踪剂较快完成混匀过程。
- 张丹陈超张宇星王社斌
- 关键词：数值模拟示踪剂钢包水模型
- 废钢在底吹反应器中运动熔化及混匀的水模型实验被引量：2
- 2022年
- 通过水模型实验,使用饱和氯化钾溶液制作的冰样模拟重型废钢,研究其在底吹气体搅拌反应器中的运动、融化及溶质的混匀规律。探究了单孔吹气模式下的液面高度、双孔吹气方式下的气体流量等因素对其的影响。结果表明,单孔吹气时,液面高度较低时(液面高度与直径比为0.42),气柱发展不充分,容器内环流较弱,盐球在气柱上下往复运动,融化较为缓慢。随着液面高度增加(液面高度与直径比为1.04),盐球随着环流运动,融化过程加快,按照98%标准得到的KCl的混匀时间甚至低于融化时间。双孔吹气时,A孔气体流量0.8 m^(3)/h不变,B孔气体流量为0.5和1.0 m^(3)/h时,盐球从吹气孔A上方加入后,在容器底部停留一段时间,在60~70 s之后才运动到顶部,沿着环流运动;B孔流量增加至1.5 m^(3)/h时,盐球不会在底部停留,随气柱运动到吹气流量大的一侧的羽流区,其融化过程较快。在双孔吹气方案中,也发现了KCl的混匀时间低于融化时间的规律,这和融化末期盐球质量较小,释放的盐分较少有关。在本研究中,双孔吹气对盐球融化的促进作用不如单孔吹气且流量较大的方案。
- 裴康华陈超赵宇林尧铖杨荣旺朱江俊王涛杨康林万明
- 关键词：废钢水模型混匀
- 《冶金传输原理》课程思政融入方式研究
- 2023年
- 在国家《高等学校课程思政建设指导纲要》指导下,结合冶金工程专业学生学情的情况,依托教学形式和教学方法的合理设计,将课程思政全方位融入《冶金传输原理》课程目标、课程内容、课堂教学、课程考核等环节。深入挖掘课程思政与冶金行业信息、时事结合的教学案例,将思政元素有机融合教学过程环节,提高学生学习主动性,激发学生科技报国的家国情怀和对于行业的使命担当。
- 陈超林万明
- 关键词：课程建设
- MXene/磷化钴复合材料电催化制氢性能研究
- 2023年
- 针对传统电催化剂材料导电性差、活性位点易堵塞等问题,采用高导电性和优异亲水性的二维碳化钛钒(MXene)作为催化剂负载基底,在此基础上与具有高比表面积的金属有机框架衍生的磷化钴结合制备电解水制氢阴极材料。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、密度泛函理论计算(DFT)和电化学测试等手段,研究了复合电极材料的晶体结构、表面形貌特征、活性位点电子结构和电化学特性。结果表明,有机配体中的碳氮元素能有效调节电极材料中活性位点的电子结构,从而改善吸脱附动力学条件;二维MXene进一步降低了电极材料电荷转移电阻,所制备的催化剂在10 mA/cm^(2)电流密度时仅需要114 mV的过电位,且长时间工作后依然保持稳定。研究结果为制备高性能非贵金属析氢催化剂提供了参考和思路。
- 李金洲陈超党杰
- 关键词：电解水电化学性能
- 多流中间包少流浇注过程的研究现状
- 2023年
- 在连铸过程中,多流中间包经常会出现少流浇注现象。针对这一现象,国内外学者通过运用物理模型和数学模型,对少流操作过程的中间包内流场、温度场以及夹杂物去除进行研究。通过对不同流数的中间包进行分类,并对超多流、六流和四流中间包少流操作研究现状进行分析研究,以期探寻合理的水口关闭方案。
- 黄真凯宋锦涛陈超
- 关键词：多流中间包
- 电场激活合成Mg_2Si的热电性能研究被引量：3
- 2009年
- 用Mg粉和Si粉通过电场激活加压辅助法(Field-activated and Pressure-assisted Synthesis,FAPAS),在1073 K、50 MPa条件下快速实现了Mg2Si块体热电材料的一步法合成与致密化;合成过程反应物反应完全,产物的XRD曲线的Mg2Si峰型尖锐,占产物含量的99.5%。合成样品的Seebeck系数、电导率、功率因子分别在562K、773 K、600 K时达到最大值,分别为445μVK-1、54.4 Scm-1、4.35 W/cmK2。通过对比多种方法合成的Mg2Si热电材料的热电性能发现,FAPASA样品的功率因子比其它方法具有明显的优势。
- 李柏松陈超王丽七张楠孟庆森
- 关键词：热电材料MG2SI热电效应
- 无取向硅钢DG47A冶炼全流程夹杂物分析被引量：2
- 2023年
- 在某企业生产的中高牌号DG47A(Fe-2%Si-0.36%Al-0.26%Mn)无取向硅钢热轧板中发现有长度达50μm左右的团簇状镁铝尖晶石夹杂物,这会影响后续加工过程的产品质量。通过对BOF→RH→中间包→铸坯进行取样分析和热力学计算研究其冶炼流程中夹杂物的演变规律。采用扫描电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)对夹杂物的形貌、尺寸和种类进行分析,通过热力学计算了镁铝尖晶石夹杂物的生成条件,使用热力学计算软件PANDAT计算了该钢种凝固过程析出相变化规律。结果表明,RH脱碳后,夹杂物为SiO_(2);RH加铝3 min后,有Al_(2)O_(3)和少量SiO_(2)夹杂物;在RH加硅铁、纯锰合金化后,出现Al_(2)O_(3)-MgO和含MnS的复合夹杂物;在加入脱硫剂后,出现含CaS的复合夹杂物;RH破空后,不再有单相Al_(2)O_(3)夹杂,出现Al_(2)O_(3)-MgO-MnS夹杂物,并发现少量含MgS的夹杂物。中间包及铸坯中多为Al_(2)O_(3)-MgO-CaS和Al_(2)O_(3)-MgO-MnS复合夹杂物,随着浇注的进行,CaS和MnS在复合夹杂物中的含量有增加的趋势,MgO质量分数均保持为25%左右。CaS和AlN等夹杂物通常包裹在Al_(2)O_(3)-MgO夹杂物的外侧边缘。在铸坯中也有大量单独析出的AlN、MnS类夹杂物。RH加铝阶段,夹杂物平均尺寸为20~25μm,RH破空后下降至2~5μm。中间包和铸坯中,随着钢液的冷却,第二相在夹杂物表面析出,夹杂物平均尺寸为3~6μm,略有增大。热力学计算结果表明,1873 K下当钢液中Mg质量分数大于0.00026%时,则生成Al_(2)O_(3)-MgO夹杂物。钢液在冷却过程中,随着温度的降低,先后析出AlN和MnS夹杂物。
- 曹建其陈超薛利强栗周赵健林万明
- 关键词：无取向硅钢镁铝尖晶石热力学计算
