钢铁研究总院开发研制成功我国首台大型卧式烧结热等静压机

简单介绍了我国首台大型卧式烧结热等静压机的主要技术性能和应用。

钢铁联合企业能源循环利用的分析研究

以全面分析生产热轧板材钢铁联合企业中的能量平衡为基础,详细讨论了该类钢铁企业内部的各种余热资源、二次能源的回收方法和回收率,分析了二次能源的转换效率。提出了该类钢铁联合企业实现能源循环利用的发展模式和今后应采取的主要节能措施。

激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法分析小尺寸钢铁及合金的样品制备与定量方法研究

采用激光剥蚀一电感耦合等离子体质谱（LA—ICP—MS）法研究了小直径束斑激光对低合金钢中B，Al，Si，P，Ti，V，Cr，Mn，Co，Ni，Cu，As，Nb，Mo，W等15种元素的信号强度、精度及元素分馏效应的影响。在评估试样单颗粒均匀性的基础上，以屑状或颗粒状冶金试样的湿法分析结果为基础，采用小尺寸试样集合固定的方法，研制了小尺寸集合式分析用冶金标准物质系列，实现了此类样品的校准与定量分析，并有效提高池内的空间利用率与工作效率。选择基体元素的低丰度同位素^57Fe作为内标，消除激光剥蚀效率、样品传输效率、基体效应以及信号漂移等因素的影响。根据所建立的方法考察了小尺寸集合式分析用冶金标准物质系列。结果表明，Cr，Mn，Co，Ni，Cu工作曲线相关系数为0．999以上，B，Al，P，V，As，Nb，Mo，W在0．99～0．999之间，Si，Ti则在0．9～0．99之间。多数元素的测定值与认定值吻合，相对标准偏差小于10％（Ti与痕量B，Nb除外）。利用本方法可以极方便地获得LA—ICP—MS法测定钢铁及合金样品时所需的基体匹配标准物质系列，并根据待测样品的基体灵活选择适当的标准物质，大大节省了常规固体分析方法所需的标准物质成本。所建立的方法不仅可以有效地解决小尺寸样品固体直接进样问题，还为小规格样品的原位统计分布分析提供了理想的检测手段。

现代钢铁冶金工程设计方法研究

本文论述了钢铁材料在经济社会发展中的重要作用和地位,分析了中国钢铁工业的发展历程与现状,论述了科技进步对产业发展的推动作用和重要意义,指出了中国钢铁工业未来发展方向。本文回顾了中国钢铁冶金工程设计的发展演变历程,分析了工程方法论与钢铁冶金工程设计方法的关系以及钢铁冶金工程设计的地位和作用,阐述了钢铁制造流程的物理本质和现代钢铁制造流程的"三大功能"。从钢铁制造流程的物理本质、特征以及动态运行的特征要素、设计方法的路径、动态-有序运行过程中的动态耦合等方面,对钢铁冶金工程设计的问题进行识别与定义。阐述了现代钢铁冶金工程的概念设计、顶层设计、动态-精准设计的方法体系,以及现代钢铁制造流程的系统集成与结构优化。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钢铁及合金中析出相组成成分的研究

通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定了钢铁及合金析出相中Fe,Ni,Cr,Co,Mo,V,Ti,Mn,Al,Zr,W,Nb共12种组成成分。对仪器测量条件如功率、雾化器压力、进样量、积分时间进行了优化,对基体效应的影响、分析谱线的光谱干扰及其校正以及析出相的溶解条件进行了研究。通过调整电解量及试液稀释体积,控制试液中各元素的浓度在10 mg/mL以内,同时采用内标法有效地消除了基体干扰;通过选择合适的分析谱线,使各待测元素在测定范围内无明显光谱重叠干扰。主量元素对微痕量元素测定的背景干扰,可采用离峰扣背景校正法消除。采用盐酸、硝酸和氢氟酸溶解样品,既保证样品溶解完全,又使仪器测定具有较高的灵敏度和稳定性。用本法测定析出相中各组成元素,测定结果与经典的化学分析法的测定值具有很好的一致性,测定的相对标准偏差(RSD)均小于5%。

关于钢铁制造流程的研究

在认识钢铁制造流程的动态运行过程中,会遇到不同层次、不同时-空尺度的科学问题.即微观层次(原子/分子尺度)上的基础科学问题,介观层次(场域/装置尺度)上的技术科学问题和宏观层次(制造流程尺度)上的工程科学问题.在钢厂的生产运行过程中,这三个层次上的问题是相互关联并耦合-集成在一起的.在新世纪内应高度注意这类科学问题的研究.钢铁制造流程动态运行的物理本质是:一种多因子"流"按照特定的"程序",在一个复杂网络(流程系统的框架,例如钢厂总平面布置图等)中的流动运行现象.这是属于一类开放的不可逆过程,即物质、能量的转换与耗散过程."流"的行为(特别是碳素流的行为)研究,引起了对钢铁制造流程功能拓展的思考.即钢铁制造流程的功能,不仅是冶金-材料制造功能,还须包括能源转换功能和某些废弃物的消纳-处理和再资源化功能.对钢铁制造流程的结构-功能-效率进行了深入的研究,可系统地、准确地从工程科学层面上对其进行概括、抽象和动态描述,将对工程设计的思维逻辑、企业技术改造的指导思想,钢厂转型和新建钢厂的理念都会产生重要的影响.

钢铁冶金工程知识研究与展望

从工程集成、工程建构、工程运行和工程管理的视角,结合钢铁冶金工程讨论了工程知识。从知识论的角度看,钢铁冶金过程是物理知识、化学知识、技术知识、管理知识等诸多知识范畴的集成,包括了工程科学、工程技术、工程设计、工程管理、工程哲学等方面的知识。分析了钢铁材料对经济社会发展的重要作用,阐述了钢铁冶金工程流程运行的主要特征,解析了钢铁冶金流程动态运行的物理本质。在此基础上探讨了冶金工程知识的结构,揭示了冶金工程知识系统的复杂性、协同性、整体性、集成性等特征;论述了钢铁冶金工程知识的形成和发展过程,以及技术进步对冶金工程知识创新的推动作用;讨论了“界面技术”对冶金制造流程协同–集成的重要性,以及信息技术对钢铁冶金工程智能化的推动作用。最后,在工程哲学的视野下,探讨了宏观动态冶金学和钢铁冶金工程知识面向智能化和绿色化的发展方向和目标。

连续冷却过程中微合金钢铁素体相变测量方法研究

本工作分别利用热膨胀法、差示扫描量热法以及高温激光共聚焦原位观察法分析检测微合金钢在连续冷却过程中产生的铁素体相变以研究各种测试方法的适用性。实验结果表明,热膨胀法、差示扫描量热法及高温激光共聚焦原位观察法均可用于铁素体相变起始温度测量,但差示扫描量热法测得的珠光体相变热信号较热膨胀法测量的珠光体相变体积信号强,且实验结果重复性好;热膨胀法能更直观地表现相变过程中的体积变化;高温激光共聚焦原位观察法尤其适合于观察能够引起表面浮凸的相变及其对应的相变过程,包括相变起始形核位置及相变所需时间等。差示扫描量热法与高温激光共聚焦原位观察法相结合可全面描述相变动力学过程。

某钢铁企业产电和购电采用折标煤系数的研究

钢铁企业电力主要来源于两个部分:自产电和外购电,如何合理搭配它们之间的比例显得尤为重要.开展科学合理的电力生产和分析,对于电力生产调度、减少企业的经济成本是非常重要的工作.运用电力折算标准煤等价系数对某钢铁联合企业的电力进行分析,推导出计算的通用公式,并通过实例数据说明该钢铁企业外购电比例为29.5%最经济,与企业实际情况相符,验证了公式的准确性.

钢铁生产流程发展及先进钢铁材料研究的展望

简要介绍了氧气转炉炼钢、连续铸钢、炉外精炼及控冷控轧技术的特点及优势,指出20世纪中国钢铁工业发展所存在的问题,展望21世纪先进钢铁生产流程中氢冶金、新一代可循环钢铁流程、铸—轧—材一体化技术的实现。在此基础上,介绍先进钢铁材料的研究开发现状。

一次展示中国冶金分析研究成果的国际学术会议——中国金属学会代表团参加CETAS2006国际钢铁与金属工业分析化学进展学术会议取得圆满成功

介绍了中国代表团成功参加CETAS2006国际钢铁与金属工业分析化学进展学术会议的情况。中国冶金分析领域的研究成果得到了与会国外专家的普遍关注和浓厚兴趣。同时,通过交流建立了CETAS和中国金属学会分析测试分会间沟通的桥梁。

X80管线钢焊缝区金属元素原位定量分析研究

X80高钢级管线钢是我国长距油气输送管线的主要用材,应用过程中发现不同厂家钢板焊后焊缝金属韧性差异较大,严重影响油气储运安全。迫切需要一种能对沿焊缝厚度方向的元素分布进行快速、准确原位定量分析的方法,帮助探索X80管线钢母材与焊材的共同作用对焊缝金属韧性的影响机理。提出一种用LA-ICP-MS法对钢材焊缝中Mn元素、Ni元素、Cr元素、Al元素及Nb元素进行原位定量分析的方法。通过优化激光脉冲频率20 Hz、激光能量100%(激光输出Imaged Aperture模式)、剥蚀孔径100μm及离焦距离0μm等提升质谱信号的强度及稳定性。实验采用基体匹配的标准样品进行校准,以基体元素^(57)Fe作为内标辅以校正。通过对相关质谱干扰进行分析,优选同位素^(27)Al、^(53)Cr、^(55)Mn、^(60)Ni及^(93)Nb。该方法线性相关系数达0.9927~0.9996,定量限0.23~2.57μg·g^(-1)。将建立的LA-ICP-MS微区原位定量分析方法应用于分析焊材相同而母材成分不同的2种X80管线钢焊缝中的元素含量分布。发现在两种母材中含量接近的Mn、Cr、Al、Nb元素在焊缝根部表现的稀释情况相当,而在两种母材中含量差异较大的Ni元素在距焊缝根部8.4 mm以内的含量差异显著。冲击试验结果显示,母材中Ni元素含量高的焊缝韧性相对明显高。对焊缝根部进行SEM分析,发现Ni元素含量提高利于生成板条状贝氏体组织。分析结果表明,X80管线钢中加入0.14%的Ni元素可减少母材对根部焊缝金属中Ni元素的稀释作用,较高的Ni元素含量通过促进低温板条贝氏体相变而提高焊缝冲击韧性。所建立的LA-ICP-MS原位定量分析方法对保障X80长输管线的安全运行有借鉴意义。

国产金刚石与进口金刚石对比的试验研究

对三种品级的进口金刚石与国产金刚石样品的性能进行了全面的对比,以了解目前国产金刚石与国外高品级金刚石性能的差异。系统地分析了进口金刚石的性能指标,包括单颗粒静压强度、热冲击强度TTI、冷冲击强度TI、磁化率以及晶型构成等,提出了国产金刚石对标进口金刚石的思路。最后将这些金刚石制成Φ350 mm锯片做切割试验,对比国产与国外金刚石的实际使用效果。试验结果表明:湿切C45混凝土时,国产金刚石与进口金刚石切割速度基本相当,干切C25时,国产金刚石比进口金刚石慢15%左右,进口金刚石的切割手感要好于国产金刚石。从切割后顶刃金刚石状态可以看出进口金刚石切削刃会出现微破碎,能够持续稳定干切。在建筑工程湿切的应用中,国产金刚石的性能接近于国外中档品级产品的水平,干切时和进口金刚石还有一定的差距。

W300无取向硅钢中大型夹杂物的影响及控制基础研究

结合扫描电镜、能谱仪和大样电解法解析了W300无取向硅钢中大型夹杂物分布、来源及影响,探讨了基于大型夹杂物控制的冶炼过程碳氧控制范围、最优顶渣成分和成渣路线。研究表明:无取向硅钢中大型夹杂物将引起成品孔洞、线状和表面起皮(翘皮)缺陷。静置时间由16 min提高至25 min,大型夹杂物总量由2.18 mg/10kg降至2.03 mg/10kg,主要类型仍为Al2O3、CaO-Al2O3-(SiO2)、Al2O3-SiO2-MnO和MgO-Al2O3。为实现RH精炼脱碳结束氧位满足150~300ppm要求,转炉出钢碳氧含量应控制在0.04~0.06%和500~650ppm。RH精炼终点最优顶渣成分为:w(CaO)=50~60%,w(SiO2)=0~15%,w(CaO)/w(Al2O3)=1.0~1.5。基于高铝无取向硅钢特点,中间包覆盖剂应选取低二氧化硅体系,连铸过程应考虑更换保护渣操作。

碱分离-百里酚显色光度法于钢铁中化合氮分析之研究

研究了钢铁中化合氮与百里酚的显色反应.碱分离主体元素,在pH10.3并有次氯酸钠存在的溶液中,钢铁中化合氮形成的胺化合物与百里酚形成蓝色的高灵敏度的化合物.经研究,该物质最大吸收波长670nm,摩尔吸光系数ε670=1.16×104,氮含量在0～40μg/50 mL内工作曲线符合比耳定律.在酒石酸钠的掩蔽下,直接测定钢铁中化合氮(≥0.010%).

北京地区土壤腐蚀性关键参量与Q235钢腐蚀速率预测模型研究

在北京101处不同地理位置进行了土壤现场取样,并在实验室对土壤样品的9项理化参数进行了测试,获得了北京地区的土壤参数分布范围.通过机器学习分析得到了Q235钢在北京地区土壤中腐蚀速率的关键影响因素为自腐蚀电位、土壤含水率以及土壤电阻率,基于随机森林算法建立了Q235钢在北京土壤中的腐蚀速率预测模型,预测值与实际值的平均绝对误差小于5%.为了进一步探究Q235钢在北京土壤中的腐蚀速率与3项关键土壤参数之间的关系,利用已建立的腐蚀速率预测模型,以自腐蚀电位、土壤电阻率以及土壤含水率3项关键参数为输入量,以Q235钢腐蚀速率为输出量进行预测分析,预测结果表明:当自腐蚀电位在-0.57 V(vs SCE)~-0.70 V(vs SCE)之间、含水率在13%~22%以及土壤电阻率在45Ω·m~65Ω·m之间时,碳钢在土壤中的腐蚀速率较高,超过了0.1 mm·a^(-1),该结果为低碳钢在北京地区土壤中的腐蚀评估提供了相对简单的方法.

激光直接沉积成形Ni_(3)Al合金的微观组织及热处理研究

研究了激光直接沉积成形高硼Ni_(3)Al合金的微观组织及热处理对合金的影响。结果表明,激光沉积Ni_(3)Al合金组织主要由γ+γ'共晶相、γ'相和硼化物组成。固溶处理时,形状不规则的γ'相和硼化物发生固溶,但随着固溶温度的升高,合金组织中会有β-NiAl相析出;时效过程中,γ'相和硼化物会从基体相中重新析出,新生γ'相和硼化物更加细小、弥散。经过1080℃×4 h,AC+900℃×10 h,AC固溶时效处理后,合金不仅获得了细小弥散的γ'相和硼化物强化组织,且有效抑制了β-NiAl相析出,使得合金力学性能得到了很好的改善。

铸轧辊套超高速激光熔覆表面修复工艺研究

采用超高速激光熔覆在32Cr3Mo1V铸轧辊辊套表面制备了钴基合金层。采用单因素法分析了激光功率、熔覆速率、送粉速率对熔覆层成形质量的影响。结合铸轧辊套实际使用工况确定以熔覆层的厚度以及显微硬度作为考察对象,利用正交试验确定最优工艺参数,并借助扫描电镜对优选参数制备的熔覆层进行分析。结果表明,在一定参数范围内,熔覆层的厚度随送粉速率的增大而增大,随熔覆速率的增大而减小,并且与激光功率无明显相关性。优选的工艺参数为:激光功率2500 W、熔覆速率15 m/min和送粉速率30 g/min。该工艺制备的熔覆层显微组织非常均匀细小,存在明显的拱接分层现象,熔覆层底部和中部区域多为垂直于熔覆层/基体界面熔合线或搭接熔合线生长的柱状晶,生长方向具有高度的一致性,熔覆层顶部区域枝晶的生长方向相对紊乱,熔覆层的显微硬度显著高于基体,有利于提高铸轧辊辊套的耐磨性。

我国粉末高温合金的研究现状

简要回顾了我国粉末高温合金的发展历史,概述了FGH95粉末涡轮盘、挡板的生产工艺和研究进展情况,分析了粉末高温合金中存在的缺陷以及质量控制,介绍了粉末高温合金今后的研究方向。

GH4199镍基高温合金的析出相分析研究

采用物理化学相分析方法对GH4199镍基变形高温合金不同成分的板材和棒材的析出相进行了定性、定量分析。详细研究了各种析出相的分离、分析方法,实现了M6C和W-Mo固溶体的分离与定量测定。研究表明,标准热处理试样主要析出相为γ′,M6C和W-Mo固溶体,经800℃长期时效后,大量的μ相生成,同时还析出较多的富铬相,如:M23C6,σ和α-Cr。同时探讨了不同C,Al,Ti含量对合金析出相析出量的影响规律,发现随C含量增加,M6C含量也逐渐增加,而Al,Ti含量增加也会导致γ′明显增加。微量元素Mg主要分布在γ′中;析出相的种类和含量对于GH4199高温合金力学性能有一定影响;随着碳化物含量增加,合金室温拉伸强度增加而持久寿命降低。