不锈钢粉尘中铬回收工艺现状及研究进展

简述了目前国内外不锈铜粉尘Cr资源回收工艺、工艺分类和其优缺点，同时也简述了我国在这方面缺乏成熟的工业可采用的工艺及研究现状和进展，为不锈钢粉尘Cr的回收工艺路线的选择提供参考。

不锈钢粉尘中Cr还原的动力学研究

在1350℃-1550℃，以石墨为还原剂及以氮气为保护气，对Fe203＋Cr203＋20％C体系进行了等温还原实验。并采用不同的动力学计算方法得到了Fez03＋Cr203＋20％C反应的动力学参数。结果表明，温度是Fe203＋Cr203＋20％C还原体系的重要影响因素。Fe203＋Cr2O3＋20％C还原反应的活化能为87．065kJ／tool，控速环节为相界反应。

不锈钢冶炼工艺技术的发展

简述了不锈钢冶炼技术的发展、工艺流程的分类和目前世界各国应用的不锈钢冶炼方法及其优缺点，为不锈钢冶炼工艺路线的选择提供参考。

卷取温度对热轧高扩孔540HE钢组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验机研究了卷取温度对工业生产的高扩孔540HE钢微观组织、力学性能及扩孔率的影响。结果表明:卷取温度变化可显著改变试验钢的铁素体晶粒尺寸、(Ti,Nb) C析出相形态和贝氏体含量,从而影响其力学性能及扩孔率。随着热轧卷取温度的降低,试验钢的屈服强度及抗拉强度升高,断后伸长率降低,扩孔率略有增加。低温卷取时铁素体晶粒尺寸较小,贝氏体含量增加,贝氏体细小且分布均匀;(Ti,Nb) C析出相细小弥散分布,可显著强化铁素体基体从而减小其与贝氏体硬度差异,有利于扩孔率的提升。

卷取温度和退火工艺对热轧中锰钢组织和力学性能的影响

冶炼了含1.0%~1.5%C、5.0%Mn(质量分数)的中锰钢,热轧后水冷至600、630和660℃保温1 h炉冷以模拟卷取工序,并进行了在600、640、680和730℃保温1~16 h后炉冷的退火处理。通过金相分析、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)和拉伸试验研究了模拟的卷取温度和退火工艺对钢的微观组织和力学性能的影响。结果表明:模拟不同温度卷取的中锰钢组织均由马氏体、少量贝氏体和4.5%(体积分数)左右的残留奥氏体组成,力学性能变化不明显;退火后钢中残留奥氏体含量显著增加,且随着退火温度的升高和保温时间的延长,残留奥氏体由片条状转变为块状,钢的屈服强度降低,抗拉强度先升高后降低,断后伸长率升高。经680℃保温10 h炉冷退火的钢中残留奥氏体最稳定,力学性能最佳,抗拉强度为890 MPa,断后伸长率达29%。提高退火温度和缩短保温时间使钢中残留奥氏体稳定性降低,TRIP效应减弱,力学性能降低。

终轧温度和冷却工艺对铁素体贝氏体双相钢组织和力学性能的影响

利用Gleeble-2000D热模拟机、550 mm轧机、扫描电镜等研究了终轧温度和冷却工艺对铁素体贝氏体双相钢组织和性能的影响。首先,在水冷-空冷-水冷模式下研究终轧温度对显微组织和力学性能影响,结果表明:随终轧温度降低,基体组织带状加剧,且铁素体形态由多边形转变为沿轧制方向变形的椭圆形;当终轧温度低于800℃时,铁素体比例明显增加,贝氏体比例下降,抗拉强度下降。其次,在850℃的终轧温度下研究了冷却工艺对显微组织和力学性能的影响,结果表明:当终轧后冷却方式为水冷时,基体组织以准多边形铁素体和针状铁素体为主,伸长率较低;终轧后采用水冷-空冷-水冷方式冷却时,基体组织以块状铁素体和贝氏体为主,伸长率较高。

冶金工业固废制备微晶玻璃研究进展

以冶金工业固废为原料制备微晶玻璃为解决冶金固废堆积污染环境问题,推动冶金行业绿色可持续发展提供了有效途径。本文在概述冶金固废制备微晶玻璃两种常见方法基础之上,重点综述了高炉渣、钢渣、赤泥、铁合金渣和粉煤灰等固废共有的SiO_(2)、Al_(2)O_(3)及CaO等基础组分及Fe_(2)O_(3)、Cr_(2)O_(3)、TiO_(2)和稀土氧化物等杂质以及核化、晶化或烧结温度及时间等工艺参数,对以辉石基微晶玻璃为典型代表的微晶玻璃显微结构和理化性能的影响机理的研究现状。此外,对冶金固废微晶玻璃介电特性等功能特性的研究,以及液态钢渣余热利用和微波加热等非常规加热制备技术的应用进行了分析讨论。最后,指出目前冶金固废制备微晶玻璃主要存在问题,并对未来发展方向进行展望。

Si对580 MPa级热轧高扩孔钢组织性能及表面质量的影响

通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验机等手段,研究了Si元素对580 MPa级高扩孔钢(580HE)组织、性能及表面质量的影响。结果表明:580HE钢的基体组织为铁素体和粒状贝氏体,较高含量的Si细化了铁素体晶粒尺寸,降低了贝氏体含量,提高了钢的屈强强度和抗拉强度,这与Si元素的固溶强化、细晶强化等作用相关。由于Si强化了铁素体基体,增加了铁素体基体的硬度,缩小了铁素体与贝氏体两相之间的硬度差,从而提高了产品的扩孔率。同时,随着Si含量的增加,氧化铁皮厚度增加,且与基体界面不规则、呈凹凸不平状,导致热轧带钢表面红锈的数量增多。

卷取温度对热轧高扩孔钢FB590组织及性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸试验机等设备,研究了卷取温度对首钢热轧高扩孔钢FB590组织、拉伸性能、扩孔率的影响。结果表明,卷取温度可显著改变高扩孔钢FB590基体组织类型、铁素体晶粒尺寸及强化相NbC形态。随着卷取温度的降低,屈服强度及扩孔率升高。通过组织观察发现,较高的卷取温度促进了珠光体生成。低温卷取时基体组织为铁索体和粒状贝氏体双相组织,铁素体晶粒尺寸较小,且强化相NbC细小弥散分布,铁索体基体屈服强度显著提高,缩小了铁素体相与贝氏体相间的硬度差进而提高了扩孔率。

首钢热轧酸洗先进高强钢的开发与进展

介绍了首钢热轧酸洗先进高强钢的开发与进展,分析了双相钢、高扩孔钢、复相钢以及相变诱导塑性钢等产品的化学成分和力学性能,并利用金相显微镜和扫描电镜等手段对微观组织特征进行了描述。首钢热轧酸洗先进高强钢因出色的力学性能已经在汽车控制臂和纵梁等零件上得到广泛应用,未来将在乘用车减重和安全等方面发挥更大作用。

Al_2O_3和MgO对含铬渣黏度及结构影响的研究

为使铬铁冶炼过程中的渣系具有良好流动性同时让渣金分离顺利进行,研究Al_2O_3和MgO对含铬渣黏度的影响具有重要的理论价值。应用拉曼光谱法从微观结构方面研究了Al_2O_3和MgO对CaO-SiO2-MgO-Al_2O_3-Cr_2O_3渣系黏度的影响。结果表明:在牛顿流体状态下,含铬渣的黏度随着渣中Cr_2O_3及Al_2O_3含量的增加而增大,随着MgO含量的增加而降低。结合拉曼光谱的分析结果,随着Al_2O_3含量的增加,高聚合度单元Q_(Si)~2和Q_(Si)~3的含量随之增大,而低聚合度单元Q_(Si)~1和Q0Si的含量随之降低,渣系中每个参与形成网络结构的硅原子所含非桥氧数量(NBO/Si)降低,因此熔渣聚合度增大。而随着MgO含量的增加,熔渣结构发生高聚合度单元Q_(Si)~3向低聚合度单元Q_(Si)~1和Q0Si的转变,NBO/Si值增大,渣系黏度变化与熔渣聚合度变化趋势保持一致。因此,通过分析渣系组元含量变化对渣系聚合度的影响可直观体现黏度变化趋势。

微量镁对Incoloy825耐蚀合金力学性能的影响

Incoloy825合金作为一种耐蚀合金应用于海洋工程、石油气等行业,由于此类行业环境较为恶劣,不仅需要材料具有出色的耐蚀性能,对力学性能也有较高的要求。本工作利用25 kg真空感应炉冶炼4炉镁含量分别为0wt%,0.0012wt%,0.0030wt%和0.0065wt%的Incoloy825合金,使用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪,分别对合金中非金属夹杂物的尺寸、数量进行统计,对夹杂物的形貌和成分进行观察和分析,同时对组织和碳化物进行观察,并对合金进行室温拉伸实验和室温冲击实验,结合实验结果揭示了微量镁改善Incoloy825合金力学性能的机理。研究结果表明,镁的加入使合金中氧和硫的含量减少,夹杂物数量减少,夹杂物成分得到改善,合金洁净度提高,减小了夹杂物对力学性能的影响,同时,晶粒得到细化。合金的屈服强度、抗拉强度、断面收缩率和伸长率均有一定程度的提高,即夹杂物和组织的改善提高了合金的强度和塑性。研究还发现,镁的加入可以将Cr,Fe和Mo等元素从合金的晶界处驱逐,从而减少了晶界处硬脆性碳化物M23C6的析出,显著提高合金的冲击韧性。与未加入镁的合金相比,镁含量达到0.0065wt%时,合金的脱硫率为37.19%,脱氧率为15.71%,单位面积夹杂物数量由75降低至53,大尺寸块状的Al_(2)O_(3)转化为小尺寸的镁铝尖晶石和二维形貌为近圆形的MgO,合金的冲击功由262.5 J提升至384.7 J,提升幅度高达46.55%。杂质元素减少、夹杂物数量减少、晶粒细化、碳化物尺寸减小和晶界碳化物数量减少的综合作用提高了合金的力学性能。

CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3-Cr_2O_3渣系黏度结构分析及Iida模型应用

为了实现冶炼铬铁合金过程中含铬渣系黏度的精准控制,从微观结构方面研究了碱度及Cr_2O_3质量分数变化对铬铁冶炼渣系黏度的影响并优化了Iida黏度预测模型。通过转筒法测量CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3-Cr_2O_3渣系黏度,结合拉曼光谱从熔渣微观结构方面阐述了Cr_2O_3质量分数及碱度变化对CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3-Cr_2O_3渣系黏度的影响。结果表明,熔渣黏度与其表征聚合度的BO参数值均随Cr_2O_3质量分数的增加而升高,随二元碱度值的增大而降低,熔渣黏度与渣系聚合度变化趋势相一致。根据测量得到的含Cr_2O_3熔渣黏度数据,进一步优化了Iida黏度预测模型。经过优化后的模型计算黏度值与实际测值吻合较好,利用Iida黏度模型可在较大的温度与成分范围内进行含铬渣黏度的预测。

500 MPa级汽车管状扭力梁横梁开裂分析

利用金相显微镜、显微硬度计和扫描电镜对500 MPa级管状扭力梁横梁台架试验过程中发生开裂现象的样品进行分析。结果表明,喷丸处理后,由于管状扭力梁横梁各区域的加工硬化程度不同,内外壁强化效果也产生差异。台架试验时,在加工硬化程度较弱的管状扭力梁横梁内壁萌生裂纹,并导致开裂现象。通过优化喷丸工艺,管状扭力梁横梁萌生裂纹区域与横梁上其他区域的加工硬化程度相近,管状扭力梁横梁的内外壁的硬度波动更为平缓,疲劳寿命显著提升。

退火温度对S700MC强化效果的影响

采用退火试验,结合光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和显微硬度计等设备,研究了不同退火温度对S700MC强化效果的影响。结果表明,退火处理能够显著影响碳化物形貌及变形区补充析出的细小铌和钛复合相的尺寸及分布。随着退火温度升高,碳化物及变形区补充析出的铌和钛复合相细化,弥散度提高,试样厚度方向上各检测位置的维氏硬度增大,强化效果显著;当退火温度升高至570℃时,碳化物及变形区补充析出的铌和钛复合相粗化,强化效果下降;而当退火温度为510℃时强化效果最佳。

首钢热轧酸洗先进高强钢的开发与进展

介绍了首钢热轧酸洗先进高强钢的开发与进展。根据客户的使用要求,结合生产设备,首钢研发了双相钢、高扩孔钢、复相钢、相变诱导塑性钢等系列高强钢。分析了双相钢、高扩孔钢、复相钢以及相变诱导塑性钢等产品的化学成分和力学性能,并利用金相显微镜和扫描电镜等手段对微观组织特征进行了描述。首钢热轧酸洗先进高强钢因出色的力学性能已经在汽车控制臂和纵梁等零件上得到广泛应用,未来将在乘用车减重和安全等方面发挥更大作用。

终轧温度对热轧双相钢DP580组织及性能影响

通过光学显微镜、疲劳实验机和拉伸实验机等设备,以首钢热轧双相钢DP580为研究对象,研究了两种典型终轧温度对其组织、拉伸性能、疲劳性能的影响。结果表明:不同终轧温度导致铁素体尺寸、马氏体含量及形态存在明显差异。终轧温度升高,铁素体尺寸显著增加,马氏体呈现岛状,体积分数较高但形状不规则且多棱角;终轧温度降低,铁素体晶粒尺寸较小且含量较高,马氏体岛弥散均匀分布。对比力学性能发现,不同终轧温度下DP580钢的屈服强度差别较大,认为高终轧温度时产生的较大尺寸铁素体可导致屈服强度偏低。对比应力疲劳S-N曲线发现,高温终轧时DP580钢疲劳寿命较低,认为铁素体尺寸较大以及形状不规则、且多棱角的马氏体岛加速了裂纹的萌生及扩展。

首钢热轧酸洗板的研制与开发

介绍了首钢推拉式酸洗生产线的工艺流程、主要设备、热轧酸洗产品的技术要求以及首钢热轧酸洗板的研制与开发情况。根据客户的使用要求,结合生产设备,首钢研制与开发了一系列热轧酸洗产品,含压缩机用钢和汽车结构用钢等,并实现了双相钢和高扩孔钢等先进高强钢产品批量供货,产品具有表面质量好、性能优异等特点,赢得客户的好评。

卷取温度对500 MPa级热冲压桥壳用钢组织与力学性能的影响

采用OM、SEM和TEM等研究了卷取温度对500 MPa级热冲压桥壳用钢的组织与性能的影响规律。结果表明,热冲压桥壳用钢在600和570℃卷取时的力学性能有显著差异,570℃卷取时的屈服强度和抗拉强度分别达到538和641 MPa,较600℃卷取时分别提高了165和117 MPa,而其20^-40℃的系列温度冲击功均低于600℃,尤其是-40℃及以下低温韧性明显恶化,这与热冲压桥壳用钢在不同卷取温度下的显微组织和析出物的差异有关。600℃卷取时的组织由铁素体和珠光体组成,铁素体晶粒平均尺寸为4.48μm,大角度晶界体积分数为68.1%,析出物平均尺寸为8.4 nm,其中10 nm以下的纳米级析出物体积分数约为70%;当卷取温度降低至570℃时,其组织主要由针状铁素体、粒状贝氏体、多边形铁素体/准多边形铁素体和珠光体组成,铁素体晶粒平均尺寸为4.39μm,大角度晶界体积分数约为54.5%,析出物的平均尺寸为6.4 nm,其中10 nm以下的纳米级析出物体积分数高达86%;这种差异主要是由于热冲压桥壳用钢的贝氏体转变温度高达580℃,以及570℃卷取时的形核率与形核速率均大于600℃所致。因此,考虑到热冲压桥壳对板形质量要求较高,以及热冲压工艺对热轧原料组织和析出物的影响,热冲压桥壳用钢的卷取温度为600℃更合适。

基于共存理论的含铬渣黏度预测模型

熔渣黏度对冶金过程尤为重要。为预测含铬渣黏度,基于炉渣离子与分子共存理论,结合课题组测试得到的系列含铬渣黏度数据,建立含铬渣黏度与温度和结构单元之间的预测模型。模型计算的黏度值与实测值吻合较好,通过模型,有助于在较大的适用范围内预测含铬渣黏度。模型能够计算含铬渣黏度的大小,考察黏度受温度和组分影响的变化趋势。结果表明,随着温度、碱度和MgO质量分数的增加,黏度降低。随着Cr_2O_3和Al_2O_3质量分数的增加,黏度升高。相比于高温情况下,低温下组分对黏度的影响程度更大。