热镀锌技术提升创新

钢铁工业是我国国民经济的重要基础产业和实现工业化的支柱产业。钢的高效化、洁净化、稳定化和智能化生产是钢铁企业生存和发展的方向。钢铁生产过程中，根据钢种的不同，所采用的精炼工艺和设备也不同。其中，RH 真空精炼工艺具有高效、高洁净的生产特点，广泛应用于 IF 钢和硅钢为代表的冷轧钢种、管线钢为代表的热轧钢种、以及轴承钢为代表的特殊钢种的生产。因此，提升RH 真空精炼的效率和能力能够一方面缩短各高品质钢种的精炼时间，更好地与高拉速连铸相匹配，提升生产效率，另一方面能够更好地脱碳和去除夹杂物，提升产品质量，这两方面都能够给钢铁企业带来很好的效益。 根据几何相似和动力学相似建立了对应实际RH模型比例为1: 5的RH物理模型。利用 PIV 技术测量流场，示踪粒子选用空心 SiO 2 微球，获得了 RH 水模型钢包和真空室内中心纵截面上的速度矢量分布，并根据速度场分布计算出对应的湍动能及其耗散率的分布；在 RH 水模型钢包内布置监测点，在加入示踪粒子（饱和 NaCl溶液）的同时开始测量监测点处电导率的变化，获得电导率变化曲线后，将电导率变化在±5%之内的时间为混匀时间，密集布置监测点并多次重复测量，得到整个钢包中心纵截面上的混匀时间分布。根据上述方法分别研究吹气流量、真空室压力、吹气孔数对 RH 内部流场特性及混匀状态的影响。 在原物理模型基础上改变浸渍管的形状，分别设计两浸渍管均为椭圆管 RH、两浸渍管中上升管为圆管下降管为椭圆管 RH 以及标准圆管对比 RH 水模型，研究浸渍管形状对流场特性及混匀状态的影响。两浸渍管均为椭圆管时，能够增大液体的循环流量，降低钢包整体的混匀时间；当只改变下降管形状，选用椭圆管作为下降管时，能够起到增大钢水涌入真空室的速度同时降低钢水对钢包底部的冲击的效果。 通过工业实验，对某超低碳钢 RH 全精炼过程进行密集取样，分别取圆管和椭圆管 RH 冶炼的钢样分析，检测钢中碳含量。对比得到，使用两椭圆形浸渍管对提高 RH 循环流量具有显著作用，能够在较短的时间内将钢中碳含量降到很低的程度，起到缩短冶炼时间的效果，提高了生产效率。RH 内钢液的流动时一个复杂的三维湍流流动，湍流速度在空间上存在随机涨落，从而形成了显著的速度梯度，在钢液粘性力作用下通过内摩擦不断地将湍流动能转化为分子运动的动能。湍动能（m2 /s 2 ）和湍动能耗散率（m 2 /s 3 ）是用来表征湍流的两个重要参数。 湍动能是衡量湍流发展或衰退的指标，定义式为： 湍动能耗散率是指在分子粘性作用下由湍流动能转化为分子热运动动能的速率，通常以单位质量流体在单位时间内损耗的湍流动能来衡量。因此，湍动能耗散率可以定义为：如图 2 所示，钢包内部湍流动能及其耗散率（即搅拌功率，两者单位不同，数值相差 1000 倍）的分布，集中在下降管下方和靠近上升管的地方湍动能及其耗散率较大。图3分别显示了PIV测量得到的钢包内流体的时均速度和某一时刻的瞬时速度分布。对比可知，由于湍流流动的本质，瞬时速度表现处一定的随机性。基于上述研究方法开发了椭圆形浸渍管技术，并应用于首钢股份公司迁安钢铁公司 210t RH 精炼设备。与圆形浸渍管相比，达到了如下表所示指标。

针对煤炭沿空留巷开采技术中充填物料的运输问题，研制新型井下物料填充管状带式输送机。考虑到井下作业现场的环境及安全要求，本项目拟从以下几个方面开展运输系统的设计工作：（1）安全防爆。为了适用于煤矿行业有甲烷、煤尘等爆炸性混合物气体的危险环境，输送系统应当具备优良的防爆性能，电器及控制系统必须采 用防爆安全设计，并取得国家煤炭安全认证，取得 MA 标志；（2）环保健康。井下巷道作业空间狭小，易产生煤矿呼吸性粉尘污染，损害工人身体健康，输送系统应当考 虑环保健康性，减少转载环节，密闭运输空间，降低粉尘产生；（3）体积小。输送系统应当采用集成化、小型化设计，节约安装空间，增强适应性，降低支护费用。

安徽理工大学与国内多家生产和应用企业联合攻关，研制了迈步自移式机尾、带式输送机集中控制系统，开发了国内首条煤矿井下充填物料管状带式输送机，取得行业内第一个井下管状带式输送机煤安证书。并先后多次成功应用，实现绿色输送，无扬尘、无撒料，运行平稳、故障率低、维护简便，提高劳动生产率，保护工人健康。制定《煤矿用管状带式输送机》行业标准 1 项，申请发明专利 3 项，研究成果“煤矿井下充填物料管状带式输送机”荣获 2014 年安徽省科技进步二等奖。

课题组发现，氧空位及三价钛等缺陷的存在，不仅可以提高TiO 2

在煤矿生产过程中，矿井综合机械化采煤手段对煤矿生产勘探资料的要求越来越高，其要求对矿井工作面开采地质条件(如断层、褶皱、破碎带、煤厚变化区、构造应力区等)进行全面了解。常规的地面三维地震勘探只能解决工作面内落差大于 5m 的断层，且在平面上有一定的摆动幅度，而井下需对影响安全高效生产的 2-3m 落差断层等地质异常进行有效探查。本方法利用层析成像原理，结合不同源的 CT 技术，包括地震波 CT、无线电波 CT、直流电法CT 等多种方式实现对工作面内构造及异常的探查。通过对井下工作面双巷间数据采集与处理，获得面内煤层构造物性参数分布图，根据煤岩物性差异特征预测面内地质异常体，能准确地判断其构造形态和空间位置，为生产提供可靠的地质条件分布特征。（1）地震波 CT：利用工作面上、下两条巷道进行数据采集，通常把激发点(采用矿用炸药作为震源)布置在一条巷道，接收点布置在另一条巷道，采用“一发多收、一炮一放”的观测方式进行地震波数据采集。炮点间距通常为 10-50m，接收点距为 5-15m，可根据现场条件适当调整。炸药量宜为 5-20mg，接收可采用三分量检波器。（2）无线电波 CT：工作面走向长度在 1000m 以内时，采用一发一收方式，即多个发射点布置在矿井巷道工作面的一条巷道中，无线电波透视仪接收机的多个接收点布置在另一条相邻巷道中；工作面走向长度在 1000m-2000m 之间时，采用一发双收方式，采用一台无线电波透视仪发射，两个接收机接收；工作面走向长度在 2000m 以上时，采用双发双收方式，且两台无线电波透视仪之间工作间距大于 1000m，每个发射机的发射点所发射的电磁波分别被各自的接收机的接收点接收。发射频率根据工作面倾斜长度可选择 0.158-1.25MHz 之间不同频段进行数据采集。（3）直流电法 CT：探测前的准备是在需要探测区域工作面侧煤帮每 5m 打一深 0.5m 的小眼，并用放炮用的黄泥捣实，以便探测时安装电极，使电极与煤（岩）体接触良好。现场按方案设计位置布置采集系统，测线电极、电缆等准备好后进行测试。使用仪器为并行电法仪采集全电场空间电位值，且在对穿两条巷道中沿侧帮腰线煤壁位置分别布置电法测线，每站测线长度为 315m，64 个电极，每个电极之间为 5m，当探测范围大时，每巷可采集多站测线采集数据。现场数据采集时要求工作面停电。