以低碳钢和中碳钢为研究对象,围绕不同连铸工艺参数对方坯初始凝固行为的影响,利用CA-FE耦合模型模拟实际连铸过程结晶器内方坯的初始凝固行为,考察拉速和过热度对方坯出结晶器坯壳厚度的影响,对比二者出结晶器横截面枝晶微观形貌.研究表明:过热度和拉速增加均能使出结晶器坯壳厚度下降,而拉速的影响更为显著.不同钢种在相同条件下出结晶器坯壳厚度下降梯度不同.过热度越低柱状晶越致密细小,利于提高连铸坯质量,拉速对柱状晶的影响相对较小.由于出结晶器坯壳安全厚度限制,过热度取15℃,低碳钢拉速不能超过2.2 m·min-1,中碳钢拉速不能超过2.5 m·min-1,据此针对不同钢种设计不同拉速可提高连铸效率.同时,模型结果显示低碳钢出结晶器时刻柱状晶更为发达

依据分子运动学理论，对含纳米孔隙页岩储层气体渗流规律进行理论分析，建立适用于多尺度介质的气体运动方程和页岩气输运数学模型，得到径向流条件下的压力分布公式，形成页岩气井控制区域计算方法，建立了压裂井三区耦合非线性渗流产能方程.采用牛顿迭代法进行数值计算，研究分析了生产压差、裂缝半长、裂缝导流能力、扩散系数等参数对页岩气井产量的影响.计算结果表明：气井产量随扩散系数的增大而增大，对于含纳米孔隙的页岩储层中扩散效应对气井的产量贡献不容忽视；在一定的储层和生产条件下，气井产量随裂缝半长的增大而先快速增大后趋于平缓，因此存在一个最佳范围，各参数应进行定量的、合理的优化配置

研究了五种具有不同反应性的焦炭对高炉块状带含铁炉料还原的影响规律,并对料层的压差、CO体积分数以及含铁炉料的还原程度进行了分析.当炉内通入的原始气体中CO体积分数(仅考虑CO和CO2)为72.22%时,随着焦炭反应性的增强,焦炭气化速率加快,含铁炉料颗粒周围的CO体积分数升高,含铁炉料的还原度依次增高,还原度从使用低活性焦炭时的33.18%增大到使用高活性焦炭时的53.83%;而当原始气体成分中CO体积分数为66.67%时(低于900℃还原FeO的平衡气相体积分数),使用高反应性焦炭也可还原出金属铁.由此可见,适当增加入炉焦炭的反应性,可促进焦炭与含铁炉料间的耦合反应,提升料层CO体积分数,提高含铁炉料进入软熔带区域的金属化率

为提高冷轧带钢六辊轧机辊系的稳定性,目前常采用轧辊偏移方法.本文通过ABAQUS有限元软件建立辊系-轧件一体化耦合模型,对不同轧辊偏移辊系进行受力分析,揭示了不同轧辊偏移条件对六辊轧机板形调控特性的影响规律.结果表明,中间辊正向偏移轧制时,工作辊弯辊力对二次凸度调控功效最好,对四次凸度影响较大;在四种偏移方式条件下,中间辊弯辊力在0~300 kN范围内对带钢二、四次凸度调控功效基本相同;中间辊正向偏移轧制时,中间辊弯辊力在300~500 kN范围内对带钢二次凸度调控功效最好;工作辊正向偏移轧制时,中间辊弯辊力对四次凸度影响较大;不同轧辊偏移条件下中间辊窜辊对带钢二次凸度调控趋势基本相同,且负窜辊对二次凸度的调控功效优于正窜辊,工作辊正、反向偏移轧制条件下中间辊窜辊对四次凸度影响较大

以六元CaO-SiO2-FeO-P2O5-Fe2O3-Al2O3炼钢渣系为研究对象,结合热力学计算和实验检测,分析(Al2O3)和二元碱度B综合变化对该六元渣系中磷酸盐富集行为的影响.结果表明:炼钢炉渣中生成游离C2S含量对磷酸盐富集相nC2SC3P内的(P2O5)至关重要.该渣系中增加SiO2会降低总的C2S生成量,增加Al2O3可促进钙铝黄长石C2AS相生成,降低游离C2S (f-C2S)的量,进而影响磷酸盐的富集.六元CaO-SiO2-FeO-P2O5-Fe2O3-Al2O3炼钢炉渣获得较好磷酸盐富集程度,渣中二元碱度B和Al2O3含量需满足的耦合关系为:(%Al2O3)=-27.70+21.62B,(Al2O3)<20.0%,B>1.3

目前密集冷却工艺已广泛用于生产高强度带钢,但是该技术冷却速率较快的特点易造成带钢冷却不均匀等问题,导致带钢残余应力过大,进而产生边浪等板形缺陷.本文利用有限元方法,使用ABAQUS有限元软件建立某700 MPa级高强度带钢在密集冷却工艺下的模型,实现温度-相变-应力耦合计算,并进行多个实验验证了模型的准确性.通过修改有限元模型边界条件和初始条件,研究边部遮挡和初始温差对带钢层流冷却阶段产生的残余应力分布的影响规律.对于减小带钢层流冷却过程中产生的残余应力,减小带钢进入层流冷却前的初始温差更加有效.本研究成果经过现场试验验证,可靠性较高,可用于指导该种类型高强带钢生产,以减少带钢的残余应力,提高带钢板形质量

钢铁企业面临库存增加、产能过剩、盈利艰难等问题，迫切需要通过绿色化和智能化的发展来应对当前的严峻形势.基于钢铁企业制造流程特点，通过分析企业以铁素流为核心的物质流和相应能量流网络特征，针对企业现有信息化系统在物质流和能量流协同方面存在的问题，提出钢铁制造过程的物质流和能量流的协同方法，明确物质流和能量流的耦合应从钢铁制造的单元工位设备与整体流程网络两个层面进行规划、设计和实施，并且指出可从完善信息监控、进行计划协同和调度协同三个方面来实现协同优化.构想基于现有信息系统架构，通过增加相应企业资源计划系统、制造执行系统、能源管理系统等信息系统的功能，以及建立物质流和能量流协同优化信息子系统的方式，以钢铁制造过程的物质流和能量流相关信息的数字化及模型化为支撑，实现制造流程的物质流和能量流协同优化，达成生产优化、资源优化和能源优化的效果

介孔二氧化硅基材内含不连续且均匀分布的球形孔.由于孔径小于热辐射特征波长,近场辐射作用不容忽视.本文基于涨落耗散理论和并矢格林函数,计算介孔二氧化硅球形孔内的近场辐射换热,由此得到的近场辐射的当量导热系数,将进一步用来修正介孔二氧化硅的有效导热系数.采用稀介质孔隙率加权模型耦合球形孔内近场辐射当量导热系数、孔内受限气体导热系数及介孔二氧化硅基材导热系数,得到介孔二氧化硅的有效导热系数,并进一步考察了孔径和温度的影响.研究结果表明,在介观尺度下,其辐射热流比宏观尺度下要高2-7个数量级.球形孔内近场辐射的热流及当量导热系数随着孔径的增加呈指数衰减,随着温度的升高而增大.介孔二氧化硅的有效导热系数随着孔隙率的增加逐渐减小,随着温度的升高缓慢增加.孔径越小,近场辐射的作用越显著,不容忽视.当孔径大于50 nm时,尺寸效应逐渐消失

提出了一种分析热轧带钢金属横向流动问题的新方法.首先使用ANSYS软件建立辊系-轧件静力学耦合模型,计算并提取变形后工作辊有载辊形曲线;然后使用ANSYS/LS-DYNA建立动力学分析模型,采用己得到的有载辊形曲线,模拟带钢轧制过程,求解得到沿带钢全宽的横向流动状态;并进一步分析了弯辊力、工作辊辊形以及来料凸度变化等因素对带钢金属横向流动的影响,得到基于插值计算的带钢横向流动计算模型.有限元方法验证了计算模型的可靠性

针对以往分析凿岩机入射应力波为定值的情况,基于应力波在不同介质中传递原理,计算经过多次透射和反射到达缓冲活塞的应力波大小,并运用傅里叶级数推导入射应力波模型.采用应变片实验法测试入射应力波波形,依据实验结果对入射应力波模型进行修正.基于牛顿力学理论,构建双缓冲系统的蓄能器等效刚柔耦合模型和双缓冲机构模型.借助Matlab工具,分析缓冲活塞运动规律以及一、二级缓冲腔压力变化规律.采用多目标优化方法对双缓冲系统的性能参数进行优化,获得双缓冲系统性能参数的最优参量:缓冲流量8.5 L·min-1、环形间隙0.017 mm、蓄能器初始充气压力2.3 MPa以及工作压力7.6 MPa