炼钢渣的冶金资源化利用及评价

从固态和热态两种物质形态总结了国内外炼钢渣的冶金资源化利用现状,并根据处理利用机理将炼钢渣冶金资源化分为稀释机理和再生机理两类,指出再生机理在炼钢渣的冶金二次利用率和适用范围上具有稀释机理无法比拟的优势,是今后炼钢渣冶金资源化利用的发展方向.

轧制润滑和辊速差对热轧U型钢板桩轧制头部翘曲影响的模拟实验

按照1:10相似比利用铅试样在实验室轧机上对热轧U型钢板桩的轧制过程进行模拟,通过改变4种轧制润滑条件、0.6～1.0的5种辊转速差等轧制条件,得出轧制条件与U型钢板桩头部翘曲之间的关系。试验结果表明,对于孔型轧制产生的翘曲程度初步由辊速差引起,但孔型轧制的翘曲程度也随轧制润滑条件不同而变化。为了改善孔型轧制引起的翘曲缺陷,在其他参数不变下可选用0.65的辊速比与未经润滑的轧辊表面参数相配合。

利用冶金尘泥直接还原的试验研究

用高炉瓦斯灰和转炉污泥进行了直接还原试验研究。采用ICP、SEM-EDS对高炉瓦斯灰和转炉污泥进行物性分析表明,高炉瓦斯灰中铁元素以高价铁氧化物的形式存在,碳含量高(27.32%)、颗粒大;转炉污泥中铁元素以金属Fe和浮氏体形式存在,且浮氏体以细小状颗粒均匀弥散分布于其它物相中,两者均含有少量有害Zn元素。直接还原试验结果表明,随还原温度提高及还原时间延长,直接还原球团的全铁含量、脱锌率均增大。在C/O=1.0,还原温度1 220℃以上,还原时间30 min以上时,还原球团的全铁含量均大于71%,锌含量均小于0.05%,脱锌率大于85%。

提高冶金实验研究方法教学效果的实践

根据冶金工业的发展趋势及其对冶金类专业人才素质的基本要求,综合冶金实验研究方法课程特点及教学目标,提出了改进措施:精选课堂教学内容,拓展课堂教学容量;改革课堂教学内容呈现模式,实施课堂"嵌入式"示范教学;改革课堂教学组织方式,采用专题报告形式开展课堂教学;建立课堂教学活动的反馈和评价体系,提高课堂教学效果。改善课堂教学效果的实践丰富了课程教学容量,拓宽了学生的知识面,活跃了课堂气氛,提高了学生运用理论知识解决实际问题的能力。

能源与动力工程实验室建设与节能创新型人才的培养探析

当今世界节能减排刻不容缓,建设并完善能源与动力工程专业的实验室管理体制,使其紧密结合节能创新型人才的培养,是目前全国乃至世界培养优秀节能创新型人才的迫切需要。目前实验室普遍存在着实验教学理念落后,实验设备陈旧、数量少,实验室管理体制封闭落后等问题,结合节能创新型人才的培养,对能源与动力工程实验室的建设进行探析。

冶金粉尘对铁矿粉高温性能影响研究

烧结矿的质量与铁矿粉的高温性能密切相关,烧结生产过程中配加冶金粉尘是钢铁企业处理冶金粉尘的一种重要方式,而冶金粉尘的加入势必影响铁矿粉的高温性能,进而影响烧结矿的质量,因此,研究冶金粉尘添加对铁矿粉高温性能的影响具有重要意义。本文通过对比3种冶金粉尘(烧结除尘灰、高炉炉灰与杂料)与铁矿粉理化性能差异,并采用微型烧结试验研究了冶金粉尘对混合铁矿粉同化性及液相流动的影响。结果表明:烧结除尘灰、高炉炉灰和杂料粒度均小于混合矿,其中烧结除尘灰粒度最细;烧结除尘灰、高炉炉灰和杂料配比的增加均会降低混合矿最低同化温度和黏结强度,提高混合矿的流动性,对最低同化温度下降程度影响最大的是杂料,对流动性指数增加程度最大的是高炉炉灰;3种冶金粉尘对混合铁矿粉黏结强度的影响效果比较接近。

生态钢铁冶金的发展

减少钢铁生产过程中CO2温室气体和有害物质的排放,增加处理废塑料等大宗社会废弃物的能力,利用化石燃料以外的其它可再生能源,与化工等行业构成工业生态链,是当今生态钢铁冶金的主要研究内容。论文中对国内外生态钢铁冶金技术的发展现状进行了较详细的概述,并指出了我国生态钢铁冶金技术的发展方向。

铬渣对烧结矿矿相结构及冶金性能的影响

铬渣中含有毒性很强的Cr(Ⅵ)和大量有价金属铁,将其作为烧结原料不仅可以利用还原性气氛还原铬渣中的Cr还可以回收其中的有价金属,实现铬渣的无害化和资源高效利用。为探索在烧结过程中铬渣配加对烧结矿冶金性能的影响,本文开展添加铬渣对烧结矿矿相、烧结参数及烧结矿转鼓强度、低温还原粉化和软熔性能的影响规律研究。研究结果表明:在烧结生产中需控制铬渣配入量为3%以下;随着铬渣配比的增加,烧结矿的产量、产率以及烧结速度降低;烧结矿中复合铁酸钙黏结相质量分数减少,硅酸盐黏结相增加,导致烧结矿的转鼓强度由54.93%下降到47.46%;烧结矿中赤铁矿晶粒由粒状变为斑状以及骸晶状,使低温还原粉化指数由59.77%下降到52.46%,但当铬渣配比增加到9%时,矿相中出现了板状赤铁矿和针状复合铁酸钙的交织状结构,低温还原粉化指数增加到59.07%。由于铬渣中含有10%的Al 2O_(3),生成的富铝渣会降低软化开始温度,增加软化区间,恶化料柱透气性。本文研究成果可为铬渣的综合利用提供理论基础。

四流感应加热中间包冶金行为优化模拟

通道式感应加热中间包能有效补偿包内钢液的热损失,提高铸坯质量,降低炼钢-精炼成本。以某厂四流双通道感应加热中间包为研究对象,采用数值模拟和水力学模拟的方法对无挡墙、V型和八字型挡墙方案下的中间包内钢液流场、停留时间分布和温度场进行对比分析。研究结果表明:八字型挡墙相较于V型挡墙能显著增加中间包内钢液平均停留时间、降低死区体积比例、钢液热损失以及提高小粒径夹杂物的去除率。采用双导流孔八字型挡墙的方案A2后,相较于原型和其他挡墙方案,中间包内钢液平均停留时间延长,平均停留时间达到1248.6 s;死区体积比例降至10.75%;钢液平均温升达6 K,10μm粒径的夹杂物去除率提高,达到90.5%。

从设备维护的角度探索实验工作的可持续发展

为了探索实验工作的可持续发展模式,实现高校创新型人才和实践型人才培养的目标,在分析实验工作中存在的主要问题的基础上,提出了实验设备维护和实验管理规范的合理化建议,以期为高校实验工作的可持续发展提供借鉴与参考。

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.

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。

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。

基于机理和XGBoost算法的LF精炼钢水成分预测模型

以我国某钢厂120 t LF精炼炉为研究对象,通过建立由冶炼机理模型和XGBoost模型相结合的混合模型,预测LF精炼过程中的钢水成分并进行实际应用。结果表明,模型预测终点碳、硅、锰、铝等元素均处于内控范围内,并平均减少了每炉钢取样工序0.8次,提高了生产效率。

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。

底吹氩钢包内流动及界面传热行为的数值模拟研究

钢包底吹氩是二次精炼中的常用手段,在均匀温度和成分、促进钢渣界面反应、去除夹杂物等方面效果显著,然而底吹氩在搅拌钢液的同时会加剧壁面耐材熔损,降低钢液洁净度,影响钢包寿命和使用安全性。采用数值模拟的方法研究了底吹氩钢包内钢渣流动及固液间传热行为,分析了单孔和双孔吹氩下气泡上浮及钢渣界面行为,对比了钢包不同结构界面处温度分布,探讨了吹氩量对钢包内流动传热及界面温度分布的影响。结果表明:底吹氩钢包内气泡羽流呈倒锥状分布,随着距渣眼距离的增加,钢渣界面速度和温度逐渐降低;同一气量下,相较于单孔吹氩,双孔吹氩下气泡羽流扩张角增大,渣眼面积减小,钢渣界面最大速度和湍动能较小;钢包不同结构界面温度由内向外逐渐降低,各界面渣线高度位置和底部存在较大的温度梯度;底吹氩所形成的局部循环流会导致工作层壁面的近钢渣界面位置形成高温热点区域。增大吹氩量,壁面高温热点区域温度和范围增大,近钢渣界面壁面的最大周向温差在20 K左右,双孔吹氩模式和低吹氩量有利于减小壁面周向温差。