基于钢铁大学网站转炉虚拟炼钢成本影响因素

基于钢铁大学网站虚拟炼钢模块,以建筑钢为例探讨了转炉虚拟炼钢成本的影响因素。虚拟炼钢模块依据最终的冶炼时间、出钢量、出钢温度、钢液成分以及渣成分进行判定,对判定合格后的模拟冶炼进行成本对比,以研究冶炼时间、出钢量、出钢温度、兑钢水量以及其他消耗等因素对冶炼成本的影响规律。经过数百次模拟冶炼,提取出冶炼成功并有效的174组数据进行分析,主要结论为:冶炼时间越短,成本越低;提高出钢量有利于降低成本;为了降低成本,应该尽量降低出钢温度。

不同强度级别双相不锈钢激光焊接头的组织与力学性能

目的为了合理制定不同强度等级DP钢同种和异种接头的激光焊接工艺,研究激光焊接工艺对接头组织性能的影响。方法采用SEM、硬度试验、拉伸试验等手段,研究不同强度等级DP钢同种和异种激光焊接接头的微观组织和力学性能。结果对于同种DP钢激光焊接,由于接头各个区域经历的热循环不同,因此其马氏体体积分数和形态、含碳量等存在明显差异。在焊缝熔合区,由于冷却速度较高,因此马氏体体积分数较高且为细条状,硬度高于母材硬度。在热影响区,由于马氏体发生了回火分解,因此其硬度值低于母材硬度,且软化的程度和范围大小与DP钢的强度级别相关。软化的热影响区成为接头的薄弱区域,降低了接头的拉伸性能。在异种DP钢激光焊接接头中,焊缝熔合区的硬度也明显高于母材硬度。靠近高强度级别母材侧的热影响区范围更大,软化程度更明显,接头硬度分布不再对称。接头的抗拉强度与低等级DP钢母材的抗拉强度基本一致。结论激光焊接工艺对不同强度等级DP钢同种和异种接头组织性能的影响存在较大的差异,DP钢强度级别越高,接头或接头对应侧的热影响区软化程度越明显,这在制定焊接工艺以及焊后处理工艺过程中需要予以考虑。

N掺杂木质素对钨的吸附

木质素经胺化和季铵化改性后制备了N掺杂木质素,并用于吸附钨,通过SEM-EDS和FTIR对吸附剂进行表征,考察pH值、钨初始质量浓度、吸附时间和吸附剂用量对吸附容量的影响,利用SEMEDS、FTIR和XPS分析揭示吸附过程的机制.结果表明,N掺杂木质素表面疏松多孔且含有大量的酚羟基、胺基和季铵官能团,在总钨浓度为0.005 mol/L、pH<4.7时,钨的存在形态为H_(2)W_(12)O_40)^(6-).H_(2)W_(12)O_(40)^(6-)通过与N掺杂木质素中氢键的静电吸引、胺基的配合和氯离子的离子交换作用而被吸附.在pH=4.0、钨初始质量浓度为800 mg/L、吸附时间为960 min的条件下,1 g/L N掺杂木质素对钨的饱和吸附容量为421.68 mg/g.吸附过程遵循Langmuir模型和准二级动力学模型,表明吸附过程为单分子层均质化学吸附.

磷石膏的综合利用及其在建筑材料领域的应用研究进展

磷石膏是湿法制备磷肥工艺过程中的副产物,主要物相是CaSO_(4)·2H_(2)O。我国磷石膏产量居世界第一,综合利用率却不到50%,堆存量已达8亿吨,对生态环境造成了严重破坏,因此,探索磷石膏的有效利用途径已迫在眉睫。本文对磷石膏综合利用主要领域的研究现状进行了分析,其中磷石膏在化工领域的利用率仅有5%,在农业领域的利用率也只有2%,而建筑材料领域是目前磷石膏的主要应用领域。目前将磷石膏应用于水泥缓凝剂、石膏砌块和水泥砂浆已经实现了工业化;将磷石膏应用于胶凝材料和路基材料,由于浸出毒性的问题,并未大规模应用;将磷石膏用作填充剂则因为材料强度较低,仅仅停留于实验室探索阶段。最后展望了未来无害化利用磷石膏技术研究的发展趋势,以期为解决磷石膏的堆存问题提供参考。

Ti微合金化对高锰钢组织和性能的影响

研究了Ti微合金化对Mn18钢组织和力学性能的影响,并分析了Mn18钢锤头失效的原因。结果表明,Ti微合金化在Mn18钢中具有细化晶粒、提高冲击韧性、伸长率、强度和硬度等作用,在Mn18钢加入0.10%和0.30%的w[Ti]时,随着Ti含量增加,高锰钢的硬度增大、强度提高,冲击韧性和延伸性也均呈优化趋势,继续增加w[Ti]至0.51%时,除布氏硬度继续增大外,KU2数值及稳定性、强度稳定性、伸长率等指标均出现下降趋势,高锰钢属于高氮奥氏体钢,加入Ti后迅速析出大量TiN,作为异质核心,起到系列有益作用,加入量过大,则TiN类夹杂物的尺寸过大,且出现局部聚集,将对Mn18钢的性能稳定性造成不利影响,也易于导致Mn18锤头断裂失效。在Mn18钢中使用Ti微合金化,为保证其有益效果,其含量不应超过0.30%。

底吹氩钢包内废钢熔化行为的数值模拟

以某厂70 t钢包为研究对象,采用数值模拟的方法对比了吹氩量对钢包内不同比表面积和预热温度的废钢熔化行为.结果表明:废钢熔化速度随着比表面积的增加而加快;底吹氩气可显著加速废钢熔化,但随着比表面积的增加吹气的促进效果逐步减弱.有底吹氩时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢中心温度上升速率相较于无底吹氩时分别提高了7.06、6.51和3.73 K·s^(-1),熔化速率分别增加了0.92、0.88和0.28 cm^(3)·s^(-1),熔化时间分别缩短了17、15和3 s.板形废钢初始温度由300升到1000 K时,其熔化速度由2.97提高到3.26 cm^(3)·s^(-1),熔化时间缩短了3 s.底吹氩流量显著影响废钢熔化速度,当氩气流量由100增至200 L·min^(-1)时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢熔化时间分别由44减小到35 s、42减小到34 s及34减小到31 s.

挡板构型对含钒页岩浸出槽内多相流行为的影响

搅拌浸出槽是石煤提钒浸出过程中的关键设备,搅拌槽的结构优化对提高固液悬浮性能具有重要意义。本文对不同构型挡板的某厂含钒页岩搅拌槽进行数值模拟,通过比照搅拌槽流场与相分布、死区分布等模拟结果,剖析不同构型挡板对含钒页岩搅拌槽内固液两相流的影响。结果表明:安装挡板对搅拌过程中钒页岩颗粒充分扩散有利。分段挡板条件下整体流速约为0.65m/s,相较于标准挡板更快,增幅约为15.00%。分段挡板与标准挡板对钒页岩颗粒在搅拌槽内的扩散优化效果相似,两种挡板均能缩小钒页岩颗粒的死区区域,其中标准挡板低浓度区域减少约99.14%,分段挡板沉积区域减少约91.21%。此外,分段挡板相较于标准挡板能够节省20.00%的搅拌功率。分段挡板在能获得与标准挡板相同搅拌效果的同时更加节能,具有较高的应用推广价值。

吹氩模式对钢包内多相流流动行为影响的数值模拟研究

以某钢厂150 t钢包为对象,通过数值模拟手段研究了吹氩模式和吹氩流量对钢包流场、钢渣界面行为和壁面剪应力分布的影响。结果表明:单孔吹氩模式下,钢包内环流远端流速低,钢渣界面流动不活跃,易导致此处渣层冷凝结壳;双孔等流量吹氩模式下,随着吹氩流量增大,钢渣界面流速增加,但其流动活跃性降低;双孔差流量吹氩下,大吹氩流量时钢渣界面能维持一定范围的活跃流动。当吹氩流量在120~240 L/min范围,单孔吹氩所形成的渣眼面积大于两种双孔吹氩模式;当吹氩流量超过240 L/min,双孔等流量吹氩下渣眼面积最大,双孔差流量吹氩对应的渣眼面积最小。另外,单孔吹氩下壁面剪应力最大,应力面积较小,双孔等流量吹氩下剪应力虽然显著降低,但分布区域面积增大。综上所述,双孔差流量吹氩模式可以在提高钢液精炼效率的同时,降低对钢包内衬耐火材料的流动侵蚀。

淬火温度和配分温度对CSP生产的Q&P980钢组织及性能的影响

以某钢厂CSP产线生产的Q&P980热轧钢板为实验对象,通过热模拟实验机进行Q&P处理,采用XRD、SEM、电子万能拉伸实验机等手段进行组织与性能表征。结果表明:淬火温度升高,实验钢的残余奥氏体(RA)含量和伸长率均呈先上升后下降的趋势,抗拉强度逐渐降低,二次马氏体(M_(2))逐渐增加;贝氏体转变量随着淬火温度升高而增加;配分温度升高,实验钢的残奥含量和伸长率均先上升后下降,抗拉强度降低,二次马氏体增加;实验钢淬火至345℃并在420℃配分时,残奥含量、伸长率、抗拉强度和强塑积分别为14.20%、22.74%、1150 MPa和26.15 GPa·%,性能最优。

辉钼精矿氧压水浸工艺及动力学研究

采用正交试验确定辉钼精矿氧压水浸的最佳工艺条件,并在最佳工艺条件下进行氧压水浸过程MoS_(2)氧化分解反应的动力学研究。结果表明:最佳工艺条件为矿石粒度D_(90)=46μm、氧压1.1 MPa、温度230℃、液固比7∶1和反应时间1 h;在此条件下,钼转化率最高可达99.77%,铜浸出率为97.56%,铁浸出率为88.71%。在170~230℃浸出温度范围内(其他工艺条件均为上述最佳值),辉钼精矿中MoS_(2)氧化分解反应遵循未反应核收缩模型,该过程主要受化学反应控制,表观活化能为45.71 kJ/mol。

钢液真空处理过程中Mn挥发动力学研究

Mn作为提高钢材强度的主要元素之一,在钢液真空处理过程中的挥发会对钢材成分及质量控制产生不利影响,因此,明确钢液中Mn的挥发机理,并据此精确调控钢液中Mn含量,对于保证钢材质量显得尤为重要。本研究针对X80管线钢的真空精炼处理过程,分析了气相压强和熔炼温度对钢液中Mn挥发行为的影响。结果表明:随着熔炼温度的升高和气相压强的降低,钢液中Mn挥发速率明显加快;在熔炼温度1903 K、气相压强19 Pa、处理时间40 min条件下,Mn挥发率高达92.26%。在熔炼温度1823~1973 K、气相压强19~670 Pa条件下,Mn挥发遵循一级反应规律,其表观挥发速率常数在(0.41~26.56)×10^(-5)m/s范围内;在气相压强19~670 Pa、熔炼温度1903 K的条件下,Mn挥发主要受气相传质的限制;在气相压强226 Pa、熔炼温度1823~1973 K的条件下,Mn挥发的表观活化能达到120.20 kJ/mol,限制性环节为气-液界面反应;本研究条件下,液相传质对Mn挥发速率的影响较小。

转炉碳磷氧化转折温度的热力学模型

高碳出钢对于提高钢液洁净度十分有利,但同时也给转炉脱磷带来了严峻挑战。针对高碳出钢时脱磷时间缩短、冶炼中后期发生回磷现象等问题,建立了基于离子分子共存理论(IMCT)的转炉碳磷氧化转折温度的热力学模型。通过该模型预测了最佳一次倒渣温度区间。为了避免冶炼中后期发生回磷现象,应在合适的倒渣温度区间内倒渣,同时实现转炉双渣吹炼一次倒渣高效脱磷。结合现场生产数据及脱磷热力学,重点分析当一倒渣碱度、一倒渣中MgO含量、一倒渣中FeO含量等参数变化时对各组元活度的影响,从而判断出对最佳一倒温度区间的影响,找到碳磷发生选择性氧化的最佳温度区间。

炼钢工艺和成分体系对B50A1300硅钢铁损的影响

以低牌号B50A1300硅钢为研究对象,探讨了精炼RH吹氧量、w[Mn]2/w[Si]比值、FeAl预脱氧效果以及连铸钢水镇静时间等对B50A1300硅钢铁损的影响。结果表明,当精炼RH过程吹氧量大于160 Nm3时,钢的铁损迅速劣化;合适的钢成分体系是将w[Mn]2/w[Si]比值严格地控制在0.5以内;最佳的FeAl、FeSi脱氧效果是将FeAl、FeSi脱氧后钢水含氧量分别控制在140×10-4%左右和90×10^-4%-140×10^-4%。

火法制备硫化亚锡的反应机理与产物稳定性研究

本文结合热力学分析和实验,研究了火法制备SnS时,原料配比、反应条件对产物纯度、稳定性的影响机理。结果表明,当反应温度超过440℃,S和Sn反应较快,主要产物为SnS;当反应温度为440℃,S与Sn配料的初始摩尔比在1.2~1.4之间时,所制SnS呈现层状结构,产物主要成分是SnS,含有少量Sn2S3和极少量Sn;随着原料中S比例增加,产物中SnS含量先增加后减小,在硫锡摩尔比为1.25时达到最高值92.95%,此时Sn2S3含量为5.48%,Sn含量为1.57%;合成产物在微氧气氛中,在约350℃时开始产生Sn(SO4)O2杂质,温度升高到700℃,产物中的Sn(SO4)O2和Sn2S3会先后分解,分解的最终产物为SnS。

含核壳异质结构6.5% Si高硅钢铁芯的制备与磁性能

以构建高磁感、低铁损、免轧制高硅电工钢铁芯为出发点,提出采用单辊甩带制备非晶铁硅合金薄带、微氧化法在铁硅合金粉末表面包覆高电阻率铁硅氧化物薄膜制备核壳异质结构高硅电工钢纳米粉末、放电等离子烧结快速成形制备颗粒间绝缘的高硅电工钢铁芯。研究了不同氧化包覆时间对SPS烧结试样密度、物相组成、微观结构和静磁性能的影响。研究表明,在氧化包覆5h烧结温度800℃工艺条件下,制备的6.5%Si高硅电工钢铁芯的静磁性能最佳,饱和磁化强度为128.84A.m2/kg、矫顽力为2.25kA/m、剩磁为3.47A.m2/kg。其饱和磁化强度与粉末压延法制备的高硅钢相当,但矫顽力降低了1/3。

大学生创新基金项目与实验教学探索

针对液态成型原理实验课程中铸件产生的缺陷,在大学生创新基金项目中建立了凝固过程瞬态温度场的数学模型以及硬度随熔炼次数变化的函数关系,结果表明随着熔炼次数的增加ZL104返回料硬度降低,成分偏析加剧。通过实验教学与创新基金项目的有效结合,对实验教学方法进行了新的思考和探索,提出以项促学和精英模式的人才培养方案,不仅增强了学生的创新意识和实践能力,而且提高了实验教学质量。

基于解析法CFD−DEM的烧结矿立式固定床气固接触特性

烧结矿与冷却气体充分接触是实现烧结矿立式冷却工艺的关键.采用解析计算流体力学−离散元法(CFD−DEM)方法对烧结矿立式固定床的气固接触特性进行了研究,主要模拟了非规则烧结矿在固定床内的堆积过程,并采用浸没边界法和动态网格细化技术获得颗粒表面的流场信息.结果表明,双粒径均匀混合料床的平均空隙率主要取决于小粒径颗粒,大粒径颗粒主要影响料床的大空隙结构及分布.“A型”偏析(中心区域堆积小粒径颗粒,近壁面区域堆积大粒径颗粒)料床压降显著低于均匀混合料床,但颗粒与气体接触不充分;“B型”偏析(偏析方式与“A型”相反)料床兼顾了低压降和气固充分接触的特点.料床实验压降与模拟压降随气体表观流速的变化趋势保持一致,验证了解析CFD−DEM方法的准确性.

高Si电工钢铁芯的MA-SPS制备工艺和磁性能研究

以一种新的Fe-Si合金制备工艺为出发点,研究了不同放电等离子体快速烧结工艺(SPS)和Si含量变化对Fe-Si合金材料显微组织与磁性能的影响。结果表明,在烧结温度为1 000℃时制备的Fe-6.5%Si合金(质量分数,下同)的综合磁性能较好,其在50Hz下的铁损为0.549W/kg,最大磁感应强度为0.124 3T,矫顽力245.6 A/m,磁导率0.338mH/m。另外,材料的最大磁感应强度随Si含量的增加显著增长,1 000Hz下,Fe-10.0%Si的最大磁感应强度可达到Fe-6.5%Si合金的5倍左右。

钢铁联合企业的用水需求分析

中国当前面临严重的水资源短缺问题,钢铁工业作为用水大户,节水减排势在必行。文章以"高炉-转炉"长流程钢铁联合企业为研究对象,梳理钢铁企业的水系统,摸清钢铁生产过程各工序的真实用水需求。以某大型钢铁联合企业为例,调查该企业的用水现状,结合生产工艺,对比用水需求,分析其存在的用水问题,提出钢铁企业水资源利用的优化措施,为管理决策者提供支撑。

微合金化对40Cr25Ni20Si2耐热钢性能影响的研究

研究了Al、Ti、N、Nb等复合微合金化对ZG40Cr25Ni20Si2耐热钢组织和性能等的影响。结果表明,不同组合的复合微合金化ZG40Cr25Ni20Si2耐热钢均达到完全抗氧化级别;0.3%左右的Nb与Ti、Al等复合微合金化对耐热钢的抗高温氧化性能和高温变形抗力均有提升,继续增加Nb含量至0.7%以上,组织中出现大量Nb的碳氮化物析出,变形抗力继续增加,但抗高温氧化稳定性下降;Al、Ti复合微合金化抗高温氧化的稳定性最好,Cr_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)复合氧化层均匀、连续、致密且与钢基结合紧密,但高温变形抗力低于含Nb的试样。在N含量增加的情况下,适当降低Ni含量,结合微合金化,耐热钢总体性能保持稳定。