金属矿山安全管理中的风险评估与控制策略研究

随着金属矿山的规模不断扩大和生产技术的不断进步,金属矿山安全管理面临着更加复杂的挑战。本论文旨在通过对金属矿山安全管理中的风险评估与控制策略进行深入研究,以期为金属矿山安全管理提供新的思路和方法。本文将系统分析金属矿山的安全管理现状及存在的问题,探讨风险评估与控制策略的理论基础,并提出相应的改进建议。

掘进扰动下巷道冒落特征研究

针对某矿山因掘进扰动冒落问题,采用FLAC和PFC3D耦合程序,计算了联络巷道在掘进过程中的冒落特征和冒落区范围,得出:掘进过程中自5#斜井开始,冒落会持续发生,初始冒落范围为5#斜井与联络道交岔点的位置;联络道为冒落的高发区域,主要表现为顶板冒落,自联络巷道掘进开始至6#斜井掘进完成,冒落会持续产生,不易控制,冒落区较大,为相同条件地下矿山开采提供一定参考。

热老化对核级316LN锻造控氮奥氏体不锈钢微观组织及性能的影响

研究了热老化对核级316LN锻造奥氏体不锈钢的位错组态、电阻率及显微硬度的影响规律。结果表明,随着热老化的进行,奥氏体基体中位错密度总体下降,而始于晶界向晶内延伸的扩展位错数量增多且宽度变窄,其中,固溶态的扩展位错宽度约为1.0 m,热老化5 000 h后约为0.2 m。分析认为,碳原子在晶界及其附近微区的偏聚是引起位错亚结构变化的主要原因;电阻率随热老化时间的延长、检测温度的升高而增大,且热老化5000h后电阻率随温度的增长速率高于固溶态;晶内和晶界处的显微硬度值随热老化的进行均有所升高,二者之间显微硬度的差值逐渐增加。

固溶态316LN不锈钢的氧化行为

研究了固溶态316LN不锈钢在900～1200℃空气中的氧化行为。结果表明,316LN不锈钢在900～1200℃范围内氧化增重与氧化时间的关系遵从抛物线规律,氧化速率常数kT随温度的升高而增大;316LN不锈钢的高温氧化具有选择性,氧化首先发生于富Cr的晶界处;900℃时氧化轻微,氧化膜主要为Cr2O3,1000℃时氧化膜组成为Cr2O3和尖晶石结构的MnCr2O4,1200℃时除Cr2O3和MnCr2O4外,还存在少量的FeCr2O4。316LN不锈钢的氧化激活能为278.765 kJ/mol,氧化速率常数为8.05×105exp{-278265/(RT)}。

一种含Ti奥氏体不锈钢的热变形行为

采用Gleeble3500热模拟机研究一种含Ti奥氏体不锈钢在温度850～1250℃、应变速率0.01～10s-1条件下的热变形行为。确定其热变形方程为ε=6.516×1015[sinh(α·σ)]4.33exp(-453000/RT),由计算得到的能量消耗效率η建立了热加工图,该奥氏体不锈钢的热变形激活能为453kJ/mol,不同真应变下的热加工图相似,随着变形温度的升高及应变速率的降低,能量消耗效率η逐渐升高。

含稀土轧辊用高速钢淬回火过程微观组织转变

利用金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及能损谱(EELS)等手段,研究了含稀土轧辊用高速钢在1100℃淬火和550℃两次回火热处理过程的微观组织变化特征,重点探讨了碳化物行为。结果表明,淬火加热过程中热稳定性较高的MC和M6C型一次共晶碳化物难以溶解,亚稳态的M2C型一次共晶碳化物则发生分解反应得到MC和M6C两种碳化物,分解形成的M6C较MC量多且尺寸较大,小颗粒MC包含在M6C之中;淬火基体组织由马氏体和残留奥氏体组成,淬火马氏体既有板条马氏体也有孪晶型马氏体。经两次回火后,残留奥氏体得以有效消除,大量细小富V的MC型二次碳化物弥散析出产生二次硬化现象。

改进型无限冷硬铸铁轧辊回火组织转变研究

通过对改进型无限冷硬铸铁轧辊不同回火温度和时间的系列回火试验,用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、Х射线衍射仪(XRD)等分析手段,研究回火对铸态组织中亚稳残余奥氏体转变的影响,分析铸态下贝氏体在组织回火中的分解及碳化物析出行为。试验结果表明:改进型无限冷硬铸铁35 0℃以下温度回火后奥氏体仍然稳定存在;4 2 5～4 5 0℃温度间回火在下贝氏体针内部析出合金渗碳体,大部分奥氏体转变为上贝氏体组织;5 0 0℃回火后得到回火索氏体组织。

冷变形与时效热处理对CuCrZr合金组织及硬度的影响

研究CuCrZr合金在不同形变量与时效热处理制度下的组织及硬度变化。结果表明,冷变形与时效热处理均能有效提高CuCrZr合金的硬度,固溶处理的CuCrZr合金冷变形后再经时效处理,叠加效果更加显著。时效处理温度在480℃时合金硬度呈现极大值。

氮对半高速钢奥氏体冷却转变动力学的影响

研究加氮和不加氮的两种半高速钢(低合金高速钢)的奥氏体冷却转变动力学行为,建立并对比分析两种钢的连续冷却转变图(CCT图)。采用图象分析仪和扫描电镜以及能谱仪(EDS)分析了淬火加热的碳化物数量及成分的变化规律。结果表明,加氮的半高速钢中氮化物相对含有较多的V、W、Mo和较少的Cr元素,淬火加热时表现出较高的稳定性;氮的添加使Ac1和Ms/M f温度下降,显著提高了淬透性。

含氮Cr-W-Mo-V半高速钢回火过程中的沉淀析出行为

进行了Cr-W-Mo-V(%:4～6Cr-2～4W-2～4Mo-1.5～2.0V)系和Cr-W-Mo-V+N(0.05%～0.10%)系半高速钢(Semi-HSS)1 050 ℃淬火后分别在100～600 ℃两次回火沉淀析出行为的研究.采用透射电镜、扫描电镜及能谱仪和能量损失谱对碳化物形貌和成分进行分析,用X射线衍射法测定残余奥氏体的体积分数.结果表明,氮有增强钢的二次硬化的效果,氮促进碳氮化物在425～475 ℃回火析出,在550 ℃回火碳化物依附在氮化物表面而沉淀形成复合碳氮化物.Semi-HSS+N在淬火及400 ℃以下回火,残余奥氏体为15%～17%;随回火温度增加,残余奥氏体量急剧降低,在525 ℃回火残余奥氏体小于3%.

高强度奥氏体不锈钢的热变形行为及其热加工图

从工业生产的不锈钢大型锻件上取样,在应变速率0.01～10s-1、变形温度850～1250℃条件下采用Gleeble3500热模拟试验机进行了压缩热变形试验,研究了一种高强度奥氏体不锈钢热变形力学行为和再结晶规律,测得热变形激活能为455kJmol,并列出了这种高强度奥氏体不锈钢的热变形方程ε=4.173·1016[sinh(α·σp)]4.06exp-455000RT。基于动态材料模型建立了其在常见形变量之下的热加工图(ProcessingMap)。试验结果说明,该奥氏体不锈钢具有较高的动态再结晶温度,在1150℃变形能量消耗效率达到最大值0.4。

热变形条件下高氮CrMn型不锈钢的力学与组织行为

研究了高氮CrMn型不锈钢在温度950～1200℃,应变速率0.01～10 s^-1内热变形时的力学行为与动态组织演变规律。通过回归计算,得到了试验钢热变形激活能为320 kJ/mol,表观应力指数3.51,建立了热变形方程;得到了峰值应力（σp）、发生动态再结晶的临界应变（εc）与温度（T）、应变速率间（ε觶）的定量关系。结果表明,σp与εc均随T升高而降低,随着觶增加而增大。在1150℃、0.01 s^-1热变形条件下试验钢可获得均匀细小的完全动态再结晶组织。

外加电磁场作用下铸锭冒口凝固过程数值模拟研究

为了强化铸锭冒口补缩效果,在冒口区域外加电磁场,在电磁场作用下控制冒口凝固过程。通过ANSYS模拟计算外加电流强度、频率等对铸锭冒口凝固过程中电磁场与温度场分布影响规律。结果表明:感生焦耳热可有效补偿冒口热量损失,改善温度场分布,随着电流强度和电源频率的增加,冒口温度场分布越均匀,电流I=1000 A,频率f=2200 Hz时,冒口径向温差仅为42 K。同时,冒口补缩通道角也受外界电磁作用而得到改善,由88°增至130°,冒口补缩效果得到明显提升。

热处理对Cu-Cr-Zr合金抗拉强度的影响

研究了固溶和时效热处理对Cu-Cr-Zr合金抗拉强度的影响。结果表明热处理对Cu-Cr-Zr合金抗拉强度有较大的影响,当CuCrZr合金经1040℃固溶处理后再经480℃保温4h时效处理可获得较高的抗拉强度。

09MnVTiN微合金钢的SH-CCT曲线

用膨胀法测绘了高温再结晶控轧控冷09MnVTiN钢的模拟焊接热影响区(HAZ)连续冷却转变图(SH-CCT曲线),对各种冷却速度所获显微组织进行了分析,并与15MnVN和16Mn钢的相应情况进行了对比分析。采用SEM-WDS分析了沉淀相的类型及其对先共析铁素体形核的影响。

热处理规范对新型Cr－Ni－Si－Mo－V冷轧辊钢组织的影响

本文运用光学金相，Ｘ射线衍射及透射电子显微分析等手段，并与淬硬８６ＣｒＭｏＶ７冷轧辊钢进行对比，研究了热处理规范对新型Ｃｒ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｍｏ－ｖ冷轧辊钢组织的影响。结果表明：铬、镍、硅复合合金化能够改变未溶碳化物的类型，获得数量较多，尺寸较小，分布更加均匀未溶第二相颗粒，同时导致淬火马氏体亚结构的变化，并显著提高回火稳定性，但对残余奥氏体的数量及分布状态基本无影响。

能谱和能量损失谱在半高速钢碳氮化物分析中的应用

合金总量为12%的两种Cr-W-Mo-V系半高速钢试验材料,其中一种添加0.05%～0.1%氮元素进行合金化,试样经950～1 050 ℃淬火后分别再经100～600 ℃两次回火.采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)和能损失谱(EELS)对碳化物形貌和成分进行分析,分析淬火加热时及回火过程中的碳化物数量和成分的变化规律.试验结果表明:加氮半高速钢的氮化物中含有较多的钒、钨、钼和较少的铬元素,淬火加热时表现出较高的稳定性;氮促进碳氮化物在425～475 ℃回火时析出,在550 ℃回火时碳化物依附在氮化物表面沉淀形成复合碳氮化物.

碳含量对C-276合金组织及晶间腐蚀敏感性的影响

选取不同碳含量的C-276合金板材样品,先对样品进行固溶处理,随后在900℃下进行不同时间的敏化处理。采用ASTM G28中A法,对固溶及敏化后的C-276样品进行晶间腐蚀敏感性试验,得出C-276材料的晶间腐蚀年腐蚀率随敏化时间的增加而增加,即延长敏化时间会增加C-276合金的晶间腐蚀敏感性。固溶状态下,高碳型C-276合金晶间腐蚀敏感性高于低碳型C-276合金;而在900℃敏化30 min以后,低碳型C-276合金呈现出更高的晶间腐蚀敏感性。采用金相显微镜和扫描电镜(SEM)研究碳含量对C-276合金显微组织的影响,固溶态下,低碳型合金晶界和晶粒内部均未发现有明显析出相,而高碳型C-276合金在部分晶界和晶粒内部分布着颗粒状富含Mo的析出相μ相。敏化过程中,无论低碳还是高碳型C-276合金,其析出相均为富含Mo的M6C型碳化物。高碳型C-276合金中,由于μ相对Mo元素起到钉扎作用,导致富含Mo的碳化物析出速度减缓,因此在敏化后,高碳型C-276合金具有更低的晶间腐蚀敏感性。

无缝钢管冷拔头的应力分析及结构优化

为了解决钢管冷拔生产过程中冷拔头开裂、断头问题,采用ANSYS/LS-DYNA软件对空拔钢管冷拔头进行数值模拟。建立短芯棒冷拔钢管的分析模型,计算成品规格为Φ385 mm×50 mm的4140无缝钢管的应力,发现冷拔头的应力集中在圆弧顶点两侧。根据分析结果,优化设计了3种冷拔头结构,通过模拟计算和生产验证确定相离冷拔头结构的应力最小,冷拔头不容易断裂。