工程教育认证背景下冶金工程专业课程教学持续化改革与实践

在工程教育专业认证背景下,针对内蒙古科技大学冶金工程专业开展持续化教学改革。通过培养方案修订、具体课程考核与评价方式重新合理设置等措施以满足工程教育认证持续改进工作的要求。同时,以钢铁冶金工艺学课程为例阐释持续改进后的课程综合评价分析具体过程,以保证更优地完成课程目标达成工作及教学培养学生过程中的良好改进。

白云鄂博矿选冶固废烧结法制备微晶玻璃研究

为了更好地综合利用白云鄂博矿选冶固废,本文以白云鄂博萤石尾矿和包钢高炉渣为主要原料,采用一步烧结法研究了不同原料配比对制备微晶玻璃的影响。采用DSC、XRD、SEM、万能试验机、多道γ能谱仪进行表征分析,研究了不同原料配比对制备微晶玻璃的影响。结果表明:不同原料配比时,微晶玻璃主晶相为斜辉石、透辉石、鳞石英;随着萤石尾矿和高炉渣质量配比的增加,微晶玻璃颜色逐渐加深,且抗折强度先升高后降低,再升高再降低;当萤石尾矿和高炉渣质量配比为5∶5时,微晶玻璃抗折强度最高,达到76.85 MPa,主晶相为斜辉石和透辉石,晶粒大小均匀,排列规则;当萤石尾矿与高炉渣质量配比为2∶8时,微晶玻璃产品符合B类装饰装修材料标准,当萤石尾矿与高炉渣质量配比为3∶7、5∶5、6∶4时,微晶玻璃产品符合C类装饰装修材料标准。

500 kA铝电解槽绿色低碳复合阴极技术集成工业试验研究

某企业500 kA铝电解槽通过采用“CompoGX”技术并集成阳极组合节能技术,开展节能技术集成工业试验研究。试验结果表明:试验槽炉底压降为196 mV,槽平均电压为3.858 V,电流效率为93.5%,铝液直流电耗达到12297 kWh/t-Al,节能减碳效果显著。

白云鄂博矿渣制备微晶玻璃制备工艺的优化

以包钢高炉渣和白云鄂博萤石尾矿为主要原料,采用烧结法制备矿渣微晶玻璃,通过正交试验优化微晶玻璃的抗折强度.结果表明:影响微晶玻璃抗折强度的因素主次顺序为原料粒度、烧结温度、制样压强、烧结时间.最优工艺条件为烧结温度975℃、烧结时间0.5 h、制样压强6 MPa、原料粒度过200网目筛;抗折强度达到104.76 MPa;制备的矿渣微晶玻璃主晶相为透辉石,晶粒形貌较为规整,呈树枝状,晶粒约1~2μm,分布较为均匀;尾矿和炉渣固废利用率达58%;试样达到B类装饰装修材料的放射性限制水平.

铬铁矿对高炉渣制备微晶铸石晶化行为及理化性能的影响

以包钢高炉渣为主要原料,配加少量铬铁矿,在高温渣液降温过程中采用一步保温热处理方法制备微晶铸石,通过熔点测定、差热分析、X射线衍射,扫描电子显微镜观察并结合理化性能测试,研究了铬铁矿加入量对微晶铸石晶化行为和理化性能的影响规律,为包钢高炉渣的低成本高值化利用开辟了新途径。结果表明:在原料配比为高炉渣95%、铬铁矿5%(质量分数)时,微晶铸石整体析晶,主晶相为镁黄长石和铝黄长石,抗折强度为31.88 MPa,密度为3.439 g·cm^(-3),吸水率为0.036%,耐酸性为0.145%,耐碱性为0.033%,符合国家建筑材料标准,完全可以替代天然大理石和花岗岩用作建筑装饰材料。

包钢高炉渣微晶玻璃的析晶动力学及显微结构分析

以包钢高炉渣为主要原料,采用熔融法制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,分别研究了添加Cr2O3和Fe2O3作为晶核剂时基础玻璃的析晶动力学,采用差热分析方法(DTA)对玻璃的稳定性进行了分析,采用扫描电镜(SEM)对热处理后试样的微观形貌进行了观察分析,借助Ozawa和Kissinger方程计算了玻璃的析晶活化能E,借助Augis-Bennett方程计算了晶体生长指数n,对比了添加Cr2O3和Fe2O3为晶核剂时玻璃体系的析晶活化能和晶化指数,并确定了各自的晶化机理。结果表明:添加Cr2O3为晶核剂时,玻璃稳定性较差,析晶活化能较低,晶体生长指数较高,更容易促进玻璃的析晶;添加Cr2O3为晶核剂时,析晶机制为体积析晶;而添加Fe2O3为晶核剂时,析晶机制为表面析晶。研究结果为包钢高炉渣制备微晶玻璃适当种类的晶核剂的选择提供了理论依据。

包钢高炉渣制备微晶玻璃的析晶方式研究

以包钢高炉渣为主要原料,采用熔融法制备CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃,通过差热分析(1TA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析方法,并借助Ozawa方程研究了添加不同数量晶核剂时的析晶方式。研究结果表明:分别加入8%CaF_2、8%TiO_2和4%P_2O_5作晶核剂时,晶化指数n均小于3,析晶方式为表面析晶;当加入晶核剂为8%P_2O_5时,晶化指数n大于3,析晶方式为整体析晶。

Cr_2O_3、Fe_2O_3对高炉渣粘熔特性的影响

以高炉渣为主要原料采用熔融法制备微晶玻璃,通过试验研究了晶核剂Cr_2O_3、Fe_2O_3对高炉渣粘度及熔化性能的影响规律。结果表明:晶核剂Cr_2O_3使高炉渣熔点升高,粘度增大,加入2%Cr_2O_3作晶核剂时,炉渣浇注温度需要控制在1400℃以上;晶核剂Fe_2O_3能够降低高炉渣的熔点,但对粘度影响不大,加入2%Fe_2O_3作晶核剂时,需要将炉渣温度控制在1325℃以上;加入2%Cr_2O_3和2%Fe_2O_3组成的复合晶核剂时,需要将温度控制在1375℃以上才能保证渣液的良好流动性,以实现顺利浇注、压延成型,为采用熔融高炉渣直接制备微晶玻璃工艺的研发提供了基础的工艺技术参数。

BaO含量对结晶器保护渣润滑和传热行为的影响

研究了0-6％BaO含量对包钢CSP流程浇铸Q235B、SS400等中碳钢、主要成分(％)为31．60CaO、27．20SiO2、10．48C、4．85Al2O3、碱度为1．16的结晶器保护渣熔化温度、析晶温度和析晶率的影响。试验结果表明,在实验渣中加入≤2％BaO,可有效地改善保护渣的润滑性能,抑制晶体析出,改善熔渣的玻璃性能;BaO含量≥4％时,完全抑制晶体析出,得到良好的玻璃态渣膜。

B2O3对低氟结晶器保护渣理化性能的影响

研究了氟含量1.9%的保护渣系(%:27～30CaO、30～33SiO2、2～3Al_2O_3、2～3MgO、10～12R_2O、1～2Fe_2O_3、4～5C粉、2Li_2O、4CaF_2、0～8B_2O_3)的理化性能。结果表明:随着渣中B_2O_3含量的增加,保护渣熔点、析晶温度、粘度均降低,但B_2O_3含量超过6%以后,对保护渣牯度几乎没有影响;B_2O_3含量为2%～4%时,表面张力较低,有利于结晶器内钢液中夹杂物的上浮排除,得到洁净铸坯。

结晶器固态渣膜形成过程及传热研究

通过自制的模拟铜结晶器实验装置,模拟结晶器固态渣膜的形成过程,研究无氟渣膜形成过程中渣膜状态及热流密度的变化,并利用扫描电镜、X射线衍射仪研究了渣膜的微观结构及结晶矿物。结果表明,随着模拟铜结晶器实验装置浸入渣液时间的延长,结晶器壁渣膜呈逐渐增厚的趋势,晶体质渣膜的成长速度比玻璃质渣膜要快得多,且固态渣膜形成过程中结晶矿物种类不变;穿过固态渣膜的热流密度呈下降趋势,尤其在浸入渣液25 s内,热流密度的下降趋势更为显著;渣膜传热是固态渣膜中的气孔、结晶率和渣膜厚度三方面因素综合作用的结果。

提高包钢高炉渣排碱能力的试验研究

配制了变碱度、变SiO2 、变MgO系列合成渣试样 ,在 145 0℃高温下 ,测定了碱金属在炉渣中达到饱和时的质量分数 结果表明 ,降低碱度 ,增加渣中自由SiO2 的质量分数 ,增加渣中MgO的质量分数 。

中碳钢薄板坯连铸结晶器保护渣固态渣膜结构的研究

通过光学显微镜分析、扫描电镜分析及X射线衍射分析,研究了连铸结晶器保护渣固态渣膜的结构。

提高包钢高炉渣脱硫能力的试验研究

为提高包钢高炉渣的脱硫能力 ,模拟包钢现场高炉渣的成分 ,配制了变碱度、变MgO、变Al2 O3、变CaF2 系列合成渣样 ,进行脱硫实验 ,结果表明 ,自由碱度为 1 0～ 1 1,MgO的质量分数为 10 %～ 13 % ,Al2 O3 的质量分数为10 %～ 12 %的炉渣 ,稳定性较好 ,脱硫能力强 。

Cr_(2)O_(3)含量对玻璃熔体黏度和熔化特性的影响

为了保证玻璃液顺利浇注成型,并为高炉渣和铬铁合金渣协同制备CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-Cr_(2)O_(3)体系建筑微晶玻璃提供基础的工艺技术参数,采用FactSage7.1热力学软件绘制CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-Cr_(2)O_(3)玻璃体系的五元相图,并通过试验探究基础玻璃熔体的黏度和熔化特性。结果表明,在FactSage7.1绘制的相图中,随着Cr_(2)O_(3)含量的增加,相图的液相区范围不断缩小,表明玻璃的进一步熔化受到阻碍。晶核剂Cr_(2)O_(3)的质量分数由0.85%增加到2.05%的过程中,玻璃熔体黏度逐渐减小,熔化性温度逐渐升高,在采用熔融法制备CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-Cr_(2)O_(3)体系基础玻璃时应使熔融温度高于1469℃。Cr_(2)O_(3)含量增加会使基础玻璃熔化温度升高,具体表现为各组试样的软化温度、半球温度和流动温度均不断升高,因此应尽量降低基础玻璃原料配比中Cr_(2)O_(3)的含量。

BaO含量对无氟保护渣熔化及结晶性能的影响

通过实验研究了氟的替代熔剂BaO对无氟保护渣熔化及结晶性能的影响，测定了该无氟渣系的熔化温度和结晶温度，结果表明：在实验渣系条件下，随着BaO含量的增加，保护渣的熔化温度明显降低，结晶温度降低不明显。碱度为0．9，MgO：3％～5％，Al2O3：1％～2％，Na2O：6％～8％，B2O3：3％～4％，Li2O：O～2％，BaO：6％～8％，C：3％～4％的无氟渣组成可满足裂纹敏感性弱的钢种高速连铸的要求。

无氟结晶器保护渣结晶矿相研究

实验室自制无氟渣,其熔化温度为1034℃,结晶温度为950℃,满足裂纹敏感性弱的钢种高速连铸的要求,并利用AX IOPLAN万能显微镜和PH ILPS PW 1700型X射线衍射仪对该无氟实验渣的结晶矿相进行了研究分析,结果表明,结晶矿相为黄长石,实际上是铝黄长石(Ca2A 2lS iO7)、镁黄长石(Ca2M gS i2O7)和钠黄长石(N aCaA lS i2O7)的固溶体,其中以镁黄长石为主,通过调整渣膜中黄长石的析晶率,同样可控制结晶器与坯壳间的传热,从而解决无氟渣冷凝过程中因不能析出枪晶石而无法控制传热的问题。

P_2O_5对包钢高炉渣微晶玻璃析晶行为的影响

采用熔融法制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,并综合运用DTA、XRD、SEM等分析手段,研究了晶核剂P2O5(由Na3(PO4).12H2O引入)对基础玻璃核化和晶化温度的影响,检测了制品中晶相的种类、含量和晶体发育的形貌。研究表明,引入少量的P2O5能抑制该玻璃系统的析晶,随着P2O5含量的增加抑制能力增强,含量超过4%时促进了玻璃的整体析晶,并且析晶能力随其含量的增加逐渐增强,晶相种类和形貌同时也发生改变。

BaO对连铸保护渣熔化行为和结晶矿相的影响

实验研究和分析了BaO(2%～8%)对连铸结晶器保护渣(%:3～5MgO、1～2Al2O3、8Na2O、3～4B2O3、2Li2O、3～4C)熔化和结晶温度的影响以及无氟渣的结晶矿相。结果表明,随BaO含量由2%增加至8%,保护渣的熔化温度由1053℃降至1011℃,结晶温度降低较少,从954℃降至948℃;无氟渣的结晶矿相为黄长石,是铝黄长石(Ca2Al2SiO7)、镁黄长石(Ca2MgSi2O7)和钠黄长石(NaCaAlSi2O7)的固溶体,可通过调整渣膜中黄长石的析晶率,控制结晶器与坯壳间的传热。

CSP结晶器保护渣固态渣膜结构和矿相的分析

通过光学显微镜、扫描电镜及X射线衍射分析，研究了1537mm×67mm CSP连铸结晶器保护渣（％：34．6CaO，28．6SiO2，8．8C，8．5F，8．6Na2O）固态渣膜的结构、矿相组成和析晶率，分析结果表明，绝大多数固态渣膜厚0．6-1．3mm，呈三层结构：结晶层．玻璃层．结晶层，靠结晶器壁侧为0．10-0．14mm厚的结晶层；CSP固态渣膜的析晶率为40％-80％，结晶矿相主要为枪晶石（3CaO·2SiO2·CaF2）和矿物Na2O·Al2O3·SiO2。通过调整固态渣膜的厚度及枪晶石等矿物的析晶率，可达到控制渣膜传热，提高连铸坯表面质量的目的。