概述 焦炭是一种多孔材料，在高炉炼铁中可用作还原剂、隔板并提供热量，焦炭强度是支撑铁矿石和使气体通过高炉熔化区的重要物理性质。本项目将利用 X 射线 CT 和 Simpleware 软件实现焦炭微观结构的可视化和量化，研究焦炭孔隙结构对焦炭强度的影响。 亮点 利用 X 射线 CT 扫描获得焦炭微观结构在 Simpleware ScanIP 中对焦炭图像进行分割和结构分析在 Simpleware SOLID 模块进行应力分析 试样制备 采用不同粘结煤成分制备两种焦炭试样：焦炭 A 和焦炭 B。按照强度大小，将焦炭 A 和 B 分别命名为“HS（较高强度）焦炭”和“LS（较低强度）焦炭”。每种焦炭各制备两个样品用于 CT 扫描。 表1：制备焦炭所用粘结煤的特性和配比 表2：焦炭试样的性质 图像处理和模拟 采用 Micro Focus X 射线 CT 系统对焦炭试样进行扫描。将图像数据导入 Simpleware ScanIP 进行处理，利用阈值工具基于灰度值将焦炭结构分割为孔隙、基体和高密度基体。 图1：焦炭试样的图像处理过程 在 Simpleware SOLID 模块进行应力分析，去除孔隙部分，为基体和高密度基体结构生成 350 万个网格单元。通过沿单轴 z 方向均匀移动表面施加拉伸，其他两个轴向保持自由。为简化分析，界面使用共享节点。 图2：Mises 应力可视化分析的计算方案 结果与讨论 焦炭结构 焦炭试样的体素图像和成分组成如下所示，HS 焦炭具有较低的孔隙率和较高的基体占比。 图3：焦炭试样的体素图像 表3：焦炭成分分析结果 孔径分布及孔隙形状参数分析 使用比表面积测量仪获得孔径分布，HS 焦炭和 LS 焦炭试样几乎没有差异，主要孔径为 100-150 μm。 图4：焦炭试样的孔径分布结果 在 Simpleware 中进行结构分析获得焦炭试样的孔隙球形度分布，垂直柱表示对应的孔隙数量。 图5：焦炭试样孔隙的球形度分布 应力分析 […]