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Prospects for green steelmaking technology with low carbon emissions in China
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作者 Zhang Fucheng hong lukuo Xu Ying 《Carbon Energy》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期1-24,共24页
The steel industry is a major source of CO_(2) emissions,and thus,the mitigation of carbon emissions is the most pressing challenge in this sector.In this paper,international environmental governance in the steel indu... The steel industry is a major source of CO_(2) emissions,and thus,the mitigation of carbon emissions is the most pressing challenge in this sector.In this paper,international environmental governance in the steel industry is reviewed,and the current state of development of low-carbon technologies is discussed.Additionally,low-carbon pathways for the steel industry at the current time are proposed,emphasizing prevention and treatment strategies.Furthermore,the prospects of low-carbon technologies are explored from the perspective of transitioning the energy structure to a“carbon-electricity-hydrogen”relationship.Overall,steel enterprises should adopt hydrogen-rich metallurgical technologies that are compatible with current needs and process flows in the short term,based on the carbon substitution with hydrogen(prevention)and the CCU(CO_(2) capture and utilization)concepts(treatment).Additionally,the capture and utilization of CO_(2) for steelmaking,which can assist in achieving short-term emission reduction targets but is not a long-term solution,is discussed.In conclusion,in the long term,the carbon metallurgical process should be gradually supplanted by a hydrogen-electric synergistic approach,thus transforming the energy structure of existing steelmaking processes and attaining near-zero carbon emission steelmaking technology. 展开更多
关键词 carbon capture and utilization carbon emission hydrogen metallurgy low-carbon technology steel industry
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氢冶金基础研究和新工艺探索 被引量:3
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作者 周美洁 艾立群 +3 位作者 洪陆阔 孙彩娇 周玉青 孟凡峻 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第13期164-169,共6页
高炉炼铁和直接还原是目前最为主流的两大炼铁技术。高炉炼铁产能大,效率高,但其高焦比高能耗的现实与环境绿色发展的矛盾日益突出。煤基、气基直接还原或熔融还原技术的创新研发不断固化为效能的提高和成本的降低。但是,现有工艺下以... 高炉炼铁和直接还原是目前最为主流的两大炼铁技术。高炉炼铁产能大,效率高,但其高焦比高能耗的现实与环境绿色发展的矛盾日益突出。煤基、气基直接还原或熔融还原技术的创新研发不断固化为效能的提高和成本的降低。但是,现有工艺下以碳的高效利用为核心的技术正在不断接近降碳的潜能极限。为按期实现碳中和、碳达峰的目标,钢铁制造业积极开发探索铁矿石的替代还原技术。在炼铁过程中合理利用H_(2)对减少能源使用和CO_(2)排放的作用越来越显著。本文论述了氢气还原铁矿石的基础研究、氢冶金的技术优势、我国氢冶金技术成果和发展面临的问题,提出并验证了采用微波照射实现含铁矿石的富氢或纯氢冶炼得到铁粉的新思路。在以H_(2)/CO为还原剂的对比实验中,微波加热比常规加热方式还原效果好,微波下1100℃时CO还原金属铁的还原率只达到3.1%,同条件下,H_(2)还原金属铁的还原率可达78.6%。 展开更多
关键词 氢冶金 微波 二氧化碳排放 还原 铁粉
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30·60目标下中国氢冶金发展现状及应用前景 被引量:3
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作者 佟帅 艾立群 +2 位作者 洪陆阔 周美洁 袁艺旁 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第23期113-120,共8页
钢铁是高消耗、高排放产业。随着国家提倡的碳达峰、碳中和的任务提上日程,高碳排放的钢铁行业发展低碳经济迫在眉睫,当前氢冶金技术受到高度重视,并且作为冶金领域发展的重要方向。本文主要综述了在碳达峰、碳中和大背景下国内外氢冶... 钢铁是高消耗、高排放产业。随着国家提倡的碳达峰、碳中和的任务提上日程,高碳排放的钢铁行业发展低碳经济迫在眉睫,当前氢冶金技术受到高度重视,并且作为冶金领域发展的重要方向。本文主要综述了在碳达峰、碳中和大背景下国内外氢冶金技术的发展现状以及在氢冶金背景下中国钢铁业的发展趋势;以冶金过程热力学和动力学理论研究为基础,对比分析了H_(2)(CO)还原铁氧化物的优缺点,明确H2的还原优势;同时探讨了当前氢冶金发展的技术瓶颈,并对未来氢冶金技术的发展进行展望,为氢冶金技术发展提供理论依据。 展开更多
关键词 碳达峰 碳中和 氢冶金 热力学 动力学
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Fe-C-Si合金固态脱碳实验
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作者 周玉青 艾立群 +3 位作者 洪陆阔 孟凡峻 刘新亮 孙彩娇 《材料与冶金学报》 CAS 北大核心 2023年第1期45-51,66,共8页
以1 mm厚的Fe-3.0%C-0.84%Si(质量分数,下同)合金薄带和Fe-4.0%C-xSi(x=0,0.84%,1.24%)合金薄带作为研究对象,分析了在H_(2)O-H_(2)气氛下Fe-C-Si合金薄带的脱碳行为,重点探究了脱碳过程中的脱碳速率、元素竞争氧化及相关反应动力学.结... 以1 mm厚的Fe-3.0%C-0.84%Si(质量分数,下同)合金薄带和Fe-4.0%C-xSi(x=0,0.84%,1.24%)合金薄带作为研究对象,分析了在H_(2)O-H_(2)气氛下Fe-C-Si合金薄带的脱碳行为,重点探究了脱碳过程中的脱碳速率、元素竞争氧化及相关反应动力学.结果表明:在脱碳过程中,试样表面主要为Fe,Si的选择性氧化,且Si优先氧化生成SiO2;随着φ(H_(2)O)/φ(H_(2))(即炉内水蒸气体积分数与H_(2)体积分数的比值)的升高,氧化物转变为Fe_(2)SiO_(4),当φ(H_(2)O)/φ(H_(2))=0.42时,脱碳效果最好;随着硅含量的增大,脱碳效果越好,说明硅可促进固态脱碳.通过对动力学的研究及计算可得,当φ(H_(2)O)/φ(H_(2))=0.42时,脱碳的宏观活化能为111.475 kJ/mol,低于碳在奥氏体中的扩散活化能,界面反应为脱碳的控速环节. 展开更多
关键词 固态脱碳 铁碳硅合金 薄带 氧化 脱碳
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红土镍矿火法冶炼工艺现状及进展 被引量:25
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作者 武兵强 齐渊洪 +2 位作者 周和敏 洪陆阔 邹宗树 《矿产综合利用》 CAS 北大核心 2020年第3期78-83,93,共7页
随着硫化镍矿资源的日趋枯竭,高效利用红土镍矿以满足不断增长的镍需求具有重要的现实意义。本文阐述了还原硫化熔炼镍锍工艺、回转窑-电炉冶炼镍铁工艺以及还原焙烧-磁选工艺等主要红土镍矿火法冶炼工艺的现状,并分析了这些工艺的优缺... 随着硫化镍矿资源的日趋枯竭,高效利用红土镍矿以满足不断增长的镍需求具有重要的现实意义。本文阐述了还原硫化熔炼镍锍工艺、回转窑-电炉冶炼镍铁工艺以及还原焙烧-磁选工艺等主要红土镍矿火法冶炼工艺的现状,并分析了这些工艺的优缺点,介绍了红土镍矿综合利用的研究进展,认为转底炉直接还原-熔分炉冶炼工艺具有发展前景,为高效利用红土镍矿资源提供参考。 展开更多
关键词 红土镍矿 火法冶炼 工艺 进展
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H2/H2O气氛下Fe-C合金气固反应脱碳机理 被引量:4
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作者 孙彩娇 艾立群 +3 位作者 洪陆阔 程荣 周美洁 侯耀斌 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期20112-20117,共6页
近年来,一种高炉铁水双辊连铸薄带+高温气固反应脱碳生产钢带的全新工艺流程被提出,该工艺可以最大限度减少夹杂物的产生。本研究以Fe-C合金气固反应脱碳机理为目的,在H 2/H 2O气氛下,研究了不同脱碳条件下薄带横截面的微观组织、薄带... 近年来,一种高炉铁水双辊连铸薄带+高温气固反应脱碳生产钢带的全新工艺流程被提出,该工艺可以最大限度减少夹杂物的产生。本研究以Fe-C合金气固反应脱碳机理为目的,在H 2/H 2O气氛下,研究了不同脱碳条件下薄带横截面的微观组织、薄带厚度方向上的碳浓度梯度。研究结果表明:随着脱碳反应的进行,薄带自表面至中心微观组织可分为三层,L 1层主要由铁素体组成;L 2层主要由奥氏体、渗碳体、石墨相和少量铁素体等混合构成;L 3层主要由渗碳体和石墨相组成。通过分析脱碳层(L 1+L 2)深度与脱碳时间的平方根关系,得到良好的线性关系,可用y=kt 0.5函数描述。薄带厚度方向上碳浓度梯度曲线可分为三个阶段,这与薄带的微观组织结构相对应。由碳浓度梯度曲线积分获得的数据与碳硫仪实测数据相吻合,证明了碳浓度梯度曲线的有效性。通过对脱碳层深度的研究计算得到脱碳反应的活化能为137.4 kJ·mol^-1。 展开更多
关键词 脱碳 气固反应 碳浓度梯度 微观组织 扩散
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Ar-CO-CO_(2)气氛下铁碳合金薄带气固反应脱碳动力学研究
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作者 孙彩娇 艾立群 +4 位作者 洪陆阔 周美洁 侯耀斌 周玉青 孟凡峻 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第24期24142-24146,共5页
近年来,一种固态炼钢的全新工艺受到了广泛关注,该工艺采用铁水直接固化再经氧化性气氛脱除固态金属中的碳,以达到炼钢的目的,可大幅缩短薄板钢带生产流程,降低钢中夹杂物。本工作以不同厚度铁碳合金薄带为研究对象,探讨不同温度下Ar-CO... 近年来,一种固态炼钢的全新工艺受到了广泛关注,该工艺采用铁水直接固化再经氧化性气氛脱除固态金属中的碳,以达到炼钢的目的,可大幅缩短薄板钢带生产流程,降低钢中夹杂物。本工作以不同厚度铁碳合金薄带为研究对象,探讨不同温度下Ar-CO-CO_(2)中气固脱碳动力学随高温气固反应脱碳的机理。研究结果表明:碳向反应界面的扩散是脱碳反应中的限制环节,脱碳温度的升高和脱碳时间的延长均有利于脱碳;在相同条件下,铁碳合金薄带厚度越薄,脱碳速率越快;2 mm厚的铁碳合金薄带的脱碳速率常数与脱碳温度的关系可近似表示为:k=-0.144+1.183×10^(-4)T;在CO-CO_(2)气氛下,铁碳合金薄带脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能E_(a)=124.7 kJ/mol。 展开更多
关键词 铁碳合金 气固反应 脱碳 动力学
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中国氢冶金的发展及关键技术研究进展 被引量:1
8
作者 佟帅 艾立群 +3 位作者 洪陆阔 李亚强 孙彩娇 王旭锋 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-12,共12页
钢铁工业是高CO_(2)排放产业,在“双碳”目标战略背景下,中国钢铁工业必须走低碳化发展道路。中国钢铁工业的低碳发展方向是:流程结构上提高电炉短流程比例,能源结构上推动“碳冶金”向“氢冶金”转变。当前新型的“以氢代碳”氢冶金技... 钢铁工业是高CO_(2)排放产业,在“双碳”目标战略背景下,中国钢铁工业必须走低碳化发展道路。中国钢铁工业的低碳发展方向是:流程结构上提高电炉短流程比例,能源结构上推动“碳冶金”向“氢冶金”转变。当前新型的“以氢代碳”氢冶金技术受到国内外广泛关注。主要综述了国内外氢冶金的发展现状以及主要技术,有富氢还原技术、电-氢协同还原技术和纯氢还原技术,并从“碳-电-氢”的三元关系角度审视炼铁能源结构,提出一种“微波-氢气”协同还原新方法;探讨了发展氢冶金亟需解决的关键技术问题,主要有低成本制绿氢技术、煤气重整技术和煤气加热技术,其中低成本制绿氢技术和煤气加热技术是发展纯氢还原技术的关键,煤气重整技术则是发展富氢还原技术的关键。最后对未来中国钢铁行业氢冶金的发展做出展望,从远景规划来看,煤制气-竖炉还原是中国氢冶金发展的重要方向。 展开更多
关键词 钢铁工业 “双碳”目标 氢冶金 微波-氢气协同还原 煤制气-竖炉还原
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固态脱碳过程中锰钢微观组织演变及力学性能 被引量:2
9
作者 洪陆阔 艾立群 +3 位作者 孙彩娇 孟凡峻 王旭锋 佟帅 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期118-125,共8页
兼具高强度和高塑性的钢铁材料具有广阔的应用前景。为了提高钢铁材料强塑性,提出了一种利用固态脱碳制备具有梯度结构的钢铁材料的工艺策略,并以厚度为1 mm、碳质量分数为2.7%的中锰钢板为研究对象,在H_(2)O-H_(2)气氛下开展固态脱碳... 兼具高强度和高塑性的钢铁材料具有广阔的应用前景。为了提高钢铁材料强塑性,提出了一种利用固态脱碳制备具有梯度结构的钢铁材料的工艺策略,并以厚度为1 mm、碳质量分数为2.7%的中锰钢板为研究对象,在H_(2)O-H_(2)气氛下开展固态脱碳试验研究,利用碳硫仪测定脱碳后中锰钢平均碳含量,利用光学显微镜观察脱碳后中锰钢显微组织和表面氧化情况,对脱碳后中锰钢进行一次热轧-回火处理,利用万能拉伸试验机测量中锰钢力学性能。结果表明,随着脱碳温度升高,脱碳量逐渐增加;随着脱碳时间延长,中锰钢表面氧化层厚度逐渐增加。升高温度会增加固溶碳迁移速度,并非温度越高氧化层厚度生长越快,脱碳过程氧化层的调控应根据目标碳含量合理调节脱碳温度、气氛条件和脱碳时间。在1383 K温度下50 min可将中锰钢碳质量分数由2.7%脱至0.5%以下,氧化层厚度可控制在15μm以下;采用固态脱碳处理后的中锰钢形成了从表面到内部逐渐变化的梯度结构,随脱碳时间延长梯度层逐渐向中心迁移,梯度层的演变是由固态脱碳过程中锰钢内固溶碳向表面迁移导致的,利用固态脱碳制备钢铁材料,有利于产生额外的应变硬化,获得高延展性;固态脱碳后的中锰钢进行简单的热轧-回火处理后,应变硬化能力显著增强,获得了良好的强度与塑性匹配,强塑积最高可达45.1 GPa·%。固态脱碳法不破坏材料的整体性,形成了具有较强应变硬化效果的梯度结构,而这种效果不存在于相同处理条件下的均质材料中。 展开更多
关键词 固态脱碳 梯度结构 中锰钢 显微结构 力学性能
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微波-氢气协同还原在钢铁工业中的应用前景 被引量:2
10
作者 佟帅 艾立群 +3 位作者 洪陆阔 李亚强 孙彩娇 王旭锋 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期151-162,共12页
在国家倡导“碳达峰”和“碳中和”背景下,钢铁工业亟待研发和应用绿色低碳前沿技术,当前氢冶金技术是钢铁工业发展的重要方向,受到国内外广泛关注。氢冶金是一种新型的冶金技术,利用氢气作为还原剂,可以实现高效、环保和节能的冶金过... 在国家倡导“碳达峰”和“碳中和”背景下,钢铁工业亟待研发和应用绿色低碳前沿技术,当前氢冶金技术是钢铁工业发展的重要方向,受到国内外广泛关注。氢冶金是一种新型的冶金技术,利用氢气作为还原剂,可以实现高效、环保和节能的冶金过程。近年来,微波技术作为一种新型加热手段,被广泛应用到冶金领域,具有加速还原反应、提高冶金效率、清洁环保等显著特点。基于氢冶金技术和微波技术优势,从“碳-电-氢”的三元关系角度审视炼铁能源结构,提出一种将微波和氢气相结合的新型还原方法——“微波-氢气协同还原”。该方法具有更高的反应速率和更低的温度要求,可以实现对反应过程的精确控制和优化,有望成为氢冶金领域的重要技术之一。在“双碳”战略目标下,结合国内钢铁碳排放现状,首先综述了国内外氢冶金技术的研究进展,主要包括高炉富氢还原、富氢气基还原、富氢熔融还原和等离子体氢还原;分析了微波技术在冶金熔炼领域的应用现状和作用机理;其次着重介绍了微波-氢气协同还原新方法的研究进展以及发展过程中存在的一些问题,为氢冶金技术的发展提供新思路;最后探讨了微波-氢气协同还原新方法未来在氢冶金领域中应用的潜在价值,为推动还原新方法的发展提出远景展望。 展开更多
关键词 钢铁工业 氢冶金 微波 微波-氢气协同还原 “双碳”目标
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微波-氢气协同还原钒钛磁铁矿精矿的冶金效果 被引量:2
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作者 佟帅 艾立群 +3 位作者 洪陆阔 孙彩娇 袁艺旁 周美洁 《中国冶金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期48-54,共7页
为实现钒钛磁铁矿资源的高效合理利用,采用微波-氢气协同还原钒钛磁铁矿精矿粉/造块以及生物质复合造块,并对其还原的冶金效果进行解析。研究结果表明,还原产物具有较高的金属化率,平均达94%以上;精矿粉/造块的还原产物金属铁均呈多孔... 为实现钒钛磁铁矿资源的高效合理利用,采用微波-氢气协同还原钒钛磁铁矿精矿粉/造块以及生物质复合造块,并对其还原的冶金效果进行解析。研究结果表明,还原产物具有较高的金属化率,平均达94%以上;精矿粉/造块的还原产物金属铁均呈多孔海绵状结构,未彻底被还原的钛铁共生矿中钛、铁氧化物交错分布且也伴有孔洞,但造块后还原生成的金属铁气孔结构更为发达、致密;生物质复合造块的还原产物内部存在发达的裂纹,金属铁呈大直径颗粒状,部分难还原氧化物被金属铁包裹。生物质的添加起到还原作用并产生可供气体扩散的孔隙。据此提出了“精矿球团/生物质复合球团-微波氢气还原-球磨磁选-尾矿高温还原”的“两步法”钛铁分离工艺策略,目前该策略虽然仍是一个笼统的概念,但微波-氢气协同还原方式既保证了产物较高的金属化率,又促进了产物形成孔洞和裂纹,这为钛铁分离提供了有利的矿物学条件。 展开更多
关键词 钒钛磁铁矿 微波-氢气协同 冶金效果 生物质 钛铁分离
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Fe-C-Si合金固态脱碳过程氧化层演变规律 被引量:1
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作者 周玉青 艾立群 +3 位作者 洪陆阔 孙彩娇 周美洁 佟帅 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期107-118,共12页
结合钢铁行业综合低碳减排研究现状,提出了电炉+固态脱碳制备硅钢的工艺构想。由于在固态脱碳过程中钢表面会形成氧化层,试验以1 mm Fe-Si-C(Si 1.5%~3.5%;C 0.18%~0.48%(质量分数))合金为研究对象,在H_(2)O-H_(2)气氛下开展固态脱碳研... 结合钢铁行业综合低碳减排研究现状,提出了电炉+固态脱碳制备硅钢的工艺构想。由于在固态脱碳过程中钢表面会形成氧化层,试验以1 mm Fe-Si-C(Si 1.5%~3.5%;C 0.18%~0.48%(质量分数))合金为研究对象,在H_(2)O-H_(2)气氛下开展固态脱碳研究,以此来揭示脱碳过程中表面氧化的规律。利用FactSage热力学软件绘制H_(2)O-H_(2)气氛下Fe-C-Si氧化热力学平衡相图,明确了各温度、气氛条件下Fe、Si选择性氧化的热力学规律。在1423 K温度下开展固态脱碳试验,结果表明,脱碳效果良好,脱碳后碳质量分数可达到0.02%以下;气氛pH_(2)O/pH_(2)小于0.31时(pH_(2)O、pH_(2)分别为水蒸气和氢气的分压),固态脱碳后Fe-C-Si合金表面氧化物主要为SiO2,气氛pH_(2)O/pH_(2)达到0.34时,脱碳后Fe-C-Si合金表面氧化物主要由SiO2和Fe2SiO42种氧化物组成,随着气氛氧化性的增强,表面氧化物由SiO2转变为Fe2SiO4,这与热力学分析结果一致。试验利用扫描电子显微镜对脱碳后氧化层形貌、厚度进行观察分析,结果表明,在1423 K下,pH_(2)O/pH_(2)=0.31时3.5%Si合金薄带氧化层内氧化物为细小球状SiO2,pH_(2)O/pH_(2)=0.56时氧化层内SiO2尺寸增大,且在氧化层与基体之间形成了一条明显的深色条状带;1.5%Si硅钢固态脱碳后所形成的氧化层内高度弥散分布着粒度细小的球状SiO2,在氧化层与基体之间并没有形成可作为分界线的条状SiO2带。研究氧化层生长动力学发现,1423 K下Fe-1.5%Si-C硅钢氧化层生长速率最大,1363 K下Fe-3.5%Si-C硅钢氧化层生长速率最小,这主要是因为脱碳过程形成了一种“蜂窝状”的氧化层结构,并不断向基体内部生长。 展开更多
关键词 Fe-C-Si合金 固态脱碳 H_(2)O-H_(2) 氧化层 动力学
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12Cr1MoVG钢平衡相变与析出热力学研究
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作者 闻莉 艾立群 +4 位作者 雷悦 李亚强 洪陆阔 祝广鹏 王旭锋 《钢铁钒钛》 CAS 北大核心 2023年第3期183-190,共8页
通过热力学软件JMatPro对12Cr1MoVG钢冷却过程中的相变和析出行为进行了研究,分析了钢中合金元素对纵裂纹敏感性的影响。结果表明,12Cr1MoVG钢从1 600℃平衡冷却至400℃过程相变路径为:L→L+δ→L+δ+γ→δ+γ→γ→γ+Mn S→γ+Mn S+M... 通过热力学软件JMatPro对12Cr1MoVG钢冷却过程中的相变和析出行为进行了研究,分析了钢中合金元素对纵裂纹敏感性的影响。结果表明,12Cr1MoVG钢从1 600℃平衡冷却至400℃过程相变路径为:L→L+δ→L+δ+γ→δ+γ→γ→γ+Mn S→γ+Mn S+MN→γ+Mn S+M(C,N)→γ+α+Mn S+M(C,N)→γ+α+Mn S+M(C,N)+Al N→γ+α+MnS+M(C,N)+M(C,N)+AlN+M_(23)C_(6)→α+MnS+M(C,N)+M(C,N)+AlN+M_(23)C_(6)。随着钢中P、S、Mo、V、Cr元素含量的增加,纵裂纹敏感性增加;而随着钢中Mn、Si元素含量的增加,纵裂纹敏感性降低。基于α+γ两相区温度区间和M(C,N)析出情况分析得到低温脆性温度区间为747.6~869℃,与拉伸试验测试结果基本一致。 展开更多
关键词 12Cr1MoVG钢 纵裂 相变 热力学
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生物质用于直接还原工艺研究 被引量:6
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作者 马玉升 洪陆阔 +2 位作者 周朝刚 苑鹏 艾立群 《钢铁钒钛》 CAS 北大核心 2019年第4期106-109,115,共5页
选取木炭和无烟煤作为还原剂,分别研究了还原温度、C/O、还原时间对球团金属化率的影响。此外,还采用XRD物相检测分析、对比无烟煤和木炭对球团的还原效果。研究结果表明:以生物质木炭作为还原剂具有与无烟煤相当的还原效果,当C/O相同时... 选取木炭和无烟煤作为还原剂,分别研究了还原温度、C/O、还原时间对球团金属化率的影响。此外,还采用XRD物相检测分析、对比无烟煤和木炭对球团的还原效果。研究结果表明:以生物质木炭作为还原剂具有与无烟煤相当的还原效果,当C/O相同时,配加生物质木炭的球团与配加无烟煤含碳球团相比获得球团金属化率差距并不明显,以木炭为还原剂实现含碳球团的直接还原是可行的;以木炭为还原剂时,1 200℃下,C/O=0.7,还原时间20 min时,球团金属化率可达80%以上。 展开更多
关键词 含碳球团 直接还原 生物质 金属化率
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钒钛磁铁矿碱熔低温冶炼工艺研究 被引量:4
15
作者 侯耀斌 洪陆阔 +1 位作者 孙彩娇 艾立群 《钢铁钒钛》 CAS 北大核心 2020年第2期6-13,共8页
为了实现钒钛磁铁矿的低温冶炼,以NaOH为碱熔剂,采用煤基直接还原技术,研究了钒钛磁铁矿直接还原—熔分工艺。主要考察了Na/Si对钒钛磁铁矿团块金属化率及熔分效果的影响,并通过XRD分析得出了Na/Si对金属化团块及熔渣物相组成的影响。采... 为了实现钒钛磁铁矿的低温冶炼,以NaOH为碱熔剂,采用煤基直接还原技术,研究了钒钛磁铁矿直接还原—熔分工艺。主要考察了Na/Si对钒钛磁铁矿团块金属化率及熔分效果的影响,并通过XRD分析得出了Na/Si对金属化团块及熔渣物相组成的影响。采用Factsage热力学软件对不同Na/Si下Na2O-SiO2-TiO2-Al2O3-CaO五元相的渣系熔点进行了计算。结果表明:Na/Si越高,渣系熔点越低。NaOH可有效改善钒钛磁铁矿的直接还原和熔分效果。随着团块Na/Si的升高,团块金属化率随之升高,但升高的幅度逐渐减小。当Na/Si=5.0、直接还原温度为1150℃、C/O=1.4、直接还原时间为30 min时,团块金属化率就达到了93.17%。随着Na/Si升高,渣铁分离越彻底,当Na/Si>4.0时,熔分所得粒铁表面平整度较好,熔分钛渣中无小尺寸粒铁分散。以NaOH处理钒钛磁铁矿金属化团块所得熔分渣中钛、硅、铝大多以钠酸盐形式存在,NaOH可以有效的降低钒钛磁铁矿的还原熔分难度,在1460℃实现熔分,促进渣铁分离。 展开更多
关键词 钒钛磁铁精矿 直接还原 碱熔 熔分 粒铁
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NaOH对钒钛磁铁精矿直接还原的影响研究 被引量:3
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作者 王旭锋 洪陆阔 孙彩娇 《钢铁钒钛》 CAS 北大核心 2020年第2期89-93,共5页
为了实现钒钛磁铁矿的低温还原,提高金属化率,以NaOH为钠化剂处理钒钛磁铁矿,钒钛磁铁精矿中配加煤粉和NaOH进行直接还原,试验研究了配碳比、直接还原温度、还原时间、Na/Si对直接还原的影响,直接还原后金属化球团利用化学分析法和XRD... 为了实现钒钛磁铁矿的低温还原,提高金属化率,以NaOH为钠化剂处理钒钛磁铁矿,钒钛磁铁精矿中配加煤粉和NaOH进行直接还原,试验研究了配碳比、直接还原温度、还原时间、Na/Si对直接还原的影响,直接还原后金属化球团利用化学分析法和XRD进行分析。研究结果表明:NaOH可以大幅降低钒钛磁铁矿的直接还原温度、显著改善还原效果。当Na/Si=0时,1 150℃、还原时间50 min,球团金属化率仅为79.87%;当Na/Si=5.0时,1 150℃,仅需30 min,球团金属化率可达93.17%。通过XRD检测结果可知,金属化球团内已形成钛、硅、铝相应的钠酸盐。NaOH的加入可以促进含铁矿物的还原,大幅降低能耗。 展开更多
关键词 钒钛磁铁矿 直接还原 NAOH 钠化 金属化率
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氢气协同生物质还原钒钛磁铁矿试验研究 被引量:3
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作者 袁艺旁 周玉青 +4 位作者 洪陆阔 李亚强 艾立群 刘泽华 雷悦 《钢铁钒钛》 CAS 北大核心 2022年第1期113-118,共6页
针对钒钛磁铁矿所含元素较多、结构较为复杂且铁钛紧密共生等特殊的物化性质以及充分综合利用难度较大的问题,研究了高温下钒钛磁铁矿与Na_(2)CO_(3)反应之后其物相的变化,讨论了温度以及生物质木屑对还原产物金属化率的影响。结果表明,... 针对钒钛磁铁矿所含元素较多、结构较为复杂且铁钛紧密共生等特殊的物化性质以及充分综合利用难度较大的问题,研究了高温下钒钛磁铁矿与Na_(2)CO_(3)反应之后其物相的变化,讨论了温度以及生物质木屑对还原产物金属化率的影响。结果表明,Na_(2)CO_(3)的加入可促进钒钛磁铁矿与H_(2)反应,降低H_(2)还原钒钛磁铁矿中铁钛氧化物的难度;H_(2)还原钒钛磁铁矿时,升高温度和在钒钛磁铁矿中加入生物质木屑均对还原有利。在加热温度为1100℃时,钒钛磁铁矿金属化率可达80.22%,相同条件下加入生物质木屑可使还原产物的金属化率提升至84.47%。采用H_(2)还原钒钛磁铁矿的同时加入生物质木屑,有望实现铁的高效富集。 展开更多
关键词 钒钛磁铁矿 还原 氢气 生物质 物相分析 金属化率
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Ar-H_(2)O-H_(2)气氛下Fe-C-Mn薄带脱碳试验研究 被引量:2
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作者 孟凡峻 艾立群 +3 位作者 洪陆阔 周玉青 周美洁 刘新亮 《钢铁钒钛》 CAS 北大核心 2021年第5期132-137,共6页
为研究Ar-H_(2)O-H_(2)气氛下含锰铁碳合金薄带不同锰含量、脱碳温度对脱碳效果的影响,以初始碳含量为3.90%,锰含量分别为0、0.30%、0.49%的1 mm厚的含锰铁碳合金薄带为研究对象,在Ar-H_(2)O-H_(2)的弱氧化性气氛下进行脱碳试验,通过对... 为研究Ar-H_(2)O-H_(2)气氛下含锰铁碳合金薄带不同锰含量、脱碳温度对脱碳效果的影响,以初始碳含量为3.90%,锰含量分别为0、0.30%、0.49%的1 mm厚的含锰铁碳合金薄带为研究对象,在Ar-H_(2)O-H_(2)的弱氧化性气氛下进行脱碳试验,通过对不同气氛条件下薄带表面进行XRD检测分析,表明脱碳气氛PH_(2)O/PH_(2)不宜超过0.53。分别在1 293、1 353、1 413 K温度下脱碳5、10、20、30 min。结果表明:在一定范围内随合金薄带中锰含量的增加,平均脱碳量增加;脱碳温度的升高显著提高了薄带的平均脱碳量。 展开更多
关键词 固态炼钢 Fe-C-Mn合金 薄带 气固反应 脱碳
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CO-CO2气氛条件对铁碳合金薄带脱碳的影响 被引量:1
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作者 周美洁 洪陆阔 +2 位作者 艾立群 侯耀斌 周朝刚 《钢铁钒钛》 CAS 北大核心 2020年第1期100-104,112,共6页
为了研究CO-CO2气氛条件对Fe-C合金薄带气—固反应脱碳的影响,试验采用高碳域、1 mm厚的Fe-C合金薄带为研究对象,在Ar-CO-CO2弱氧化气氛条件下进行气—固反应脱碳。结果表明:在一定条件下,增加混合气体流量可以有效提高薄带表面氧覆盖率... 为了研究CO-CO2气氛条件对Fe-C合金薄带气—固反应脱碳的影响,试验采用高碳域、1 mm厚的Fe-C合金薄带为研究对象,在Ar-CO-CO2弱氧化气氛条件下进行气—固反应脱碳。结果表明:在一定条件下,增加混合气体流量可以有效提高薄带表面氧覆盖率,有利于脱碳反应进行,当混合气体流量为850 mL·min-1时,可以获得较好的脱碳效果;通过对不同PCO2/PCO下脱碳后薄带表面XRD检测分析,当脱碳温度为1 413 K时,为保证脱碳而铁不氧化,混合气氛PCO2/PCO不宜超过0.37;其他条件一定时,CO含量为25%(体积比)时,薄带脱碳效果最好;在一定范围内升高脱碳温度和延长脱碳时间都有利于铁碳合金薄带脱碳。 展开更多
关键词 铁碳合金 薄带 脱碳 二氧化碳 气固反应
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CO-CO2气氛条件下铁碳合金薄带脱碳试验研究 被引量:1
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作者 周美洁 艾立群 +2 位作者 洪陆阔 侯耀斌 周朝刚 《钢铁钒钛》 CAS 北大核心 2020年第6期94-98,共5页
为了研究CO-CO2气氛条件下温度、时间和薄带的厚度等参数对Fe-C合金薄带脱碳的影响,试验以初始碳含量4.2%左右的2、1.5 mm和1 mm厚的Fe-C合金薄带为研究对象,在Ar-CO-CO2弱氧化气氛条件下进行气—固反应脱碳。结果表明:随着脱碳温度的... 为了研究CO-CO2气氛条件下温度、时间和薄带的厚度等参数对Fe-C合金薄带脱碳的影响,试验以初始碳含量4.2%左右的2、1.5 mm和1 mm厚的Fe-C合金薄带为研究对象,在Ar-CO-CO2弱氧化气氛条件下进行气—固反应脱碳。结果表明:随着脱碳温度的升高脱碳量增加,升高温度有利于提高脱碳速率;随着脱碳时间的增加脱碳量增加,脱碳前期脱碳速率较快,在1 413 K下1 mm厚度薄带脱碳60 min脱碳率可达到92%;薄带厚度对脱碳效果影响显著,相同时间内1 mm的薄带脱碳效果要明显优于1.5 mm和2 mm薄带;随着脱碳时间的延长铁素体区域厚度增加,靠近反应界面的碳质量分数越来越低。 展开更多
关键词 固态炼钢 铁碳合金 薄带 脱碳 Ar-CO-CO2气氛 气固反应
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