射频磁控溅射法制备Ti掺杂ITO薄膜的厚度对膜结构与光电性能的影响

利用Ti掺杂ITO靶材,采用单靶磁控溅射法在玻璃基底上制备厚度为50～300 nm的ITO：Ti薄膜。借助X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、可见光分光光度计、霍尔测试系统和四探针电阻测量仪,研究薄膜厚度对薄膜的晶体结构、表面形貌和光电性能的影响。结果表明：ITO：Ti薄膜呈现（400）择优取向,随薄膜厚度增加,薄膜的结晶程度增强,晶粒度增大,薄膜更致密。随薄膜厚度增加,薄膜的均方根粗糙度和平均粗糙度以及电阻率都先减小再增加,薄膜厚度为250 nm时,表面粗糙度最小,蒋膜厚度为200 nm时,电阻率最低,为2.1×10^-3Ω·cm。不同厚度的薄膜对可见光区的平均透过率都在89%以上。

津布巴铁精矿含碳球团还原实验研究

高炉炼铁工艺中炼焦、球团、烧结工序是主要污染源,本实验模拟转底炉工艺采用煤粉为还原剂实现直接还原铁的清洁生产。实验以津布巴铁精矿为原料,对该铁精矿进行XRD分析、扫描电镜分析和热失重分析。实验采用含碳球团焙烧还原工艺,通过四因素三水平正交实验研究各因素对焙烧球团的金属化率的影响。结果表明:在含碳球团焙烧还原过程中,对金属化率的影响程度从大到小的因素分别为焙烧温度、碱度、焙烧时间和配碳量,其中,当配碳量为1.0,温度为1 150℃,碱度为0.37,焙烧时间为25 min是得到高金属化率焙烧球团的最佳条件,球团焙烧后的残炭量与焙烧温度和碱度也有较大关系,最终球团金属化率均在80%以上。

利用丙烷燃烧火焰喷吹铬矿粉实验研究

以廉价的铬矿石为原料代替铬铁合金进行熔融还原冶炼不锈钢冶炼越来越受到关注,该工艺可明显降低生产成本。之前的研究中已经对丙烷燃烧喷粉过程的喷枪结构进行了相关的数模研究。对丙烷燃烧喷粉过程火焰及气流进行实验探索,搭建了丙烷燃烧火焰喷粉实验平台,利用丙烷燃烧加热铬矿粉研究各因素对喷射火焰气流的影响。实验结果表明:在相同丙烷流量下,火焰长度与氧流量成反比,氧流量越大,火焰长度越短;在相同的氧流量和丙烷流量下,加粉比不加粉时火焰长度要长,喷粉时燃烧丙烷更有利于加热熔池表面。

电渣冶金熔炼Fe-Cr-Al高温合金抑制镧、铈稀土氧化的研究

依据炉渣结构的分子和离子共存理论,建立了CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO-FeO-CaF_2-Ce_2O_3-La_2O_3八元渣系的活度计算模型.研究了不同温度下稀土氧化物活度之比值与稀土活度的关系.分析了在2023K下,炉渣中w(FeO)、w(MgO)、碱度对氧化亚铁、镧铈稀土氧化物活度的影响,探究防止稀土元素被氧化的热力学条件.通过计算得出,适当地降低w(FeO)、增加w(MgO)可以抑制镧铈稀土被氧化,而总体来看碱度对抑制稀土的氧化影响较小.

金属熔池埋入式气–固喷吹冲击的特征规律

电弧炉炼钢以废钢为基本原料,熔清后磷含量波动大,且受炉型结构限制,反应动力学条件差,深脱磷困难;全废钢冶炼熔清碳含量低,熔池内C–O反应缺乏,气泡产生数量少;且吹氧强化搅拌造成渣中FeO含量高、钢液易过氧化.电弧炉熔池内气–固喷吹冶炼新工艺,通过向熔池内部直接喷射石灰粉或碳粉,有效解决上述问题.本文通过数值模拟和水力学模拟实验研究了金属熔池内埋入式气体喷吹和气–固喷吹的冲击特征规律.熔池内射流水平和竖直冲击深度随气体喷吹流量增加而增加,而当气体喷吹流量一定时,随着喷枪安装角度的增大,熔池内射流竖直冲击深度增加,而水平冲击深度减少.同时发现,粉剂颗粒提高了气体射流的冲击动能,增加了气体射流的冲击穿透深度.

转炉顶底复吹二氧化碳对除尘灰影响的研究

CO_(2)-O_(2)混合喷吹炼钢工艺技术将CO_(2)资源化利用的同时,对氧气消耗、氩气消耗、提高金属收得率、脱磷率等指标上均有所改善,目前在国内很多钢厂开始进行工程化应用。基于转炉烟尘产生机理和CO_(2)与熔池元素的反应机理,开展国内某钢厂120 t转炉顶吹、底吹和顶底复吹CO_(2)气体的炼钢工业试验,通过对比试验的烟尘量和金属收得率表明:采用顶底复吹CO_(2)工艺在整个冶炼过程中降低烟尘产生量、T.Fe,提高金属收得率,其中粗灰产生量平均下降了11.5%,除尘灰中的T.Fe平均降低了2.5%,钢铁料消耗平均降低了1.1 kg/t。通过CO_(2)与熔池中的[C]发生吸热反应可以有效降低火点区温度,从而减少金属蒸发,减少炼钢过程烟尘产生量和T.Fe,从源头减少炼钢烟尘的产生。采用顶底复吹CO_(2)工艺可以提高金属收得率,节约成本。

DH36高强度船板钢中碳化物及碳氮化物析出行为

利用碳复型法通过透射电子显微镜研究工业级DH36高强度船板钢在控轧控冷工艺下纳米级碳化物和碳氮化物的析出行为,并针对钢液冷却过程分别对碳化物及氮化物的析出规律进行热力学计算。研究结果表明:钢中普遍存在的析出相为(Nb,Ti)(C,N)碳氮化物和(Nb,Ti)C碳化物,均为FCC,Na Cl型结构,其中(Nb,Ti)(C,N)基本呈立方形,(Nb,Ti)C大多由富Ti的"核"部和富Nb的"帽"部构成;析出粒子均为单相,其晶格常数随Ti与Nb物质的量比的变化而微弱变化;通过统计粒子粒径及分布规律,利用Orowan绕过机制计算得出此类钢中沉淀强化对屈服强度的贡献约为166 MPa;钢中第二相析出的先后顺序为Ti N,Ti C,Nb C,Nb N。

含Ce2O3氧化物对改善双相不锈钢亚稳态点蚀的机理研究

利用扫描电镜、原子力显微镜、恒电位脉冲等研究了2205双相不锈钢在中性含Cl-环境下氧化物引起点蚀萌生的机理。实验发现MgO-Al_2O_3系夹杂物中MgO偏聚处以及MgO-Al_2O_3-CaO系夹杂物中CaO富集处会引起夹杂物处基体同周围基体接触电势差增加。此外,CaO富集处易使夹杂物表面出现显微缝隙并使基体裸露,产生亚稳态蚀坑。经Ce处理后发现夹杂物成分变为含Ce_2O_3·11Al_2O_3或Ce_2O_3·Al_2O_3为主的复合夹杂,夹杂物与基体接触电势差减小并且在含Ce_2O_3复合夹杂物处未发现点蚀萌生现象,最后阐述了非金属氧化物引起点蚀的机理以及Ce与氧化物反应的机制。

基于原子-分子理论的二元合金熔体热力学计算

分别使用Miedema、MIVM、NRTL、Wilson二元合金系热力学模型及Fact Sage热力学软件计算Bi-Pb、Bi-Sn、Cd-Pb、Pb-Sn 4个二元合金系的活度值,并与实验值进行比较.结果表明:Miedema、MIVM、NRTL、Wilson模型计算不同体系活度的效果不同,每种模型都有其适用的体系.而Fact Sage热力学软件计算的活度均与实验值吻合较好,文中使用Fact Sage分别计算Bi-Pb、Bi-Sn、Cd-Pb、Pb-Sn 4个二元系不同温度下的活度值.同时利用原子-分子理论计算Bi-Pb二元系质量作用浓度,给出生成金属间化合物Bi Pb反应的标准吉布斯自由能的表达式.

电渣重熔六元渣系FeO活度的研究

利用熔渣分子—离子共存理论,研究了电渣重熔20%CaO-20%Al_2O_3-60%CaF_2渣系在冶炼过程中,由于吸收MgO、FeO、SiO_2等夹杂物后,在渣中形成了一定浓度的FeO,而使渣系具有向钢液传递[O]的能力,考察了1 550℃下FeO、MgO质量分数以及二元碱度w(CaO)/w(SiO_2)对FeO活度的影响;分析了该渣系在1 550、1 600、1 650、1 700、1 750和1 800℃下FeO活度随温度的变化情况,构建了20%CaO-20%Al_2O_3-60%CaF_2为基础渣系的六元渣系的FeO活度的模型.研究表明:FeO活度随二元碱度w(CaO)/w(SiO_2)的增加而先增大至趋于平缓后略微减小,在碱度为3.8达到最大;FeO活度随FeO质量分数增加而线性增加,高碱度时,随FeO质量分数增加FeO活度相近;碱度为1时,FeO的活度随MgO的质量分数增加而增大,随温度升高而增加,且MgO含量越高,FeO活度越大;当碱度增加到4、7、10时,FeO的活度随MgO的质量分数增加而减小,相同质量分数的MgO时,碱度越大,FeO活度值越小;碱度为4,MgO的质量分数为1%时,FeO活度达到最大值,高碱度时,温度升高,FeO活度基本保持不变,且同一温度下,碱度越大,FeO活度反而降低.工业试验表明,该模型可以直接利用渣系对金属熔体中氧含量变化进行预测,并对减小钢液中氧含量具有指导意义.

二氧化碳用于不锈钢脱碳保铬的热力学研究

主要从热力学方面对CO2应用于AOD炉脱碳保铬进行了研究。通过热力学研究,证实在高碳区(w(C)≥0.5%)无需混入Ar,即可完成脱碳保铬,但在低碳区(w(C)<0.5%)则需要混入一定比例的Ar,以进一步降低CO分压。

底吹二氧化碳对炼钢工艺及透气砖影响研究

基于CO_2与钢中元素的反应机理和化学效应,采用中频感应炉研究底吹不同比例CO_2对铁液中元素含量和底吹透气砖的影响,实验结果表明底吹CO_2不会堵塞底吹元件,底吹CO_2降低钢中氮含量,对氧含量无明显影响。

电弧炉炼钢智能化技术的发展

从智能化技术在电弧炉炼钢领域的应用出发,介绍并分析了近年来电弧炉炼钢在智能供电、炉况实时监控、冶炼过程整体优化等领域发展情况。结合国内外研究现状,指出智能化技术在电弧炉炼钢领域的作用将日益突出,更先进的监测手段和高可靠性整体优化控制方案及两者的有机结合将成为今后电弧炉智能化炼钢的发展趋势。

S含量波动对DH36船板钢机械性能的影响

船板钢机械性能包括屈服强度、抗拉强度、断面收缩率以及冲击功,其机械性能取决于微观组织、钢的成分等因素,故应尽量减少化学成分波动对机械性能的影响.通过Matlab软件利用工业生产实际大数据建立不同元素含量下S含量与DH36船板钢机械性能的数学模型.研究发现DH36船板钢的冲击功随着S含量的升高呈先增后减的趋势.DH36船板钢的屈服强度、拉伸强度、断面收缩率均与S含量呈非线性关系,趋势与其他元素的含量有关.

电弧炉埋入式喷吹熔池搅拌水模拟优化研究

通过水模拟实验研究不同实验方案下熔池混匀时间及流场分布情况,重点探究了两支埋入式喷枪在不同喷吹流量、布置方式、垂直角大小、垂直高度时对电弧炉熔池的搅拌效果,从而确定出最佳的埋入式喷枪安装方式,为现场生产提供了理论指导。

镁铝尖晶石固溶体成分对TiN析出行为的影响

通过2205双相不锈钢渣-钢反应平衡实验,得到不同炉渣配比下的MgO-Al_2O_3二元系固溶体夹杂,当反应达到平衡后,向钢中添加了0.05%的Ti,进而得到了"MgO-Al_2O_3固溶体+TiN"的复合夹杂。试样经水淬后,通过电镜分析夹杂物,然后采用10%的草酸进行电解,与不加Ti的铸态组织δ铁素体晶粒形貌、尺寸进行了对比。实验结果发现:TiN析出量随MgO-Al_2O_3固溶体中Al_2O_3比例的增加而增加,铸态δ铁素体晶粒可得到明显细化,实验结果发现富MgO的MgO-Al_2O_3固溶体以及MgO·Al_2O_3析出TiN很少,δ铁素体细化效果不明显。通过热力学计算、异质形核理论以及实验结果证明,MgO-Al_2O_3二元系固溶体夹杂物成分由炉渣成分及钢中Mg、Al活度共同决定,MgO-Al_2O_3固溶体中Al_2O_3含量增加,使MgO·Al_2O_3晶格发生畸变,这与点阵中存在着空位密切相关。由于空位富集,使得点阵常数e不均匀,也由于空位改变晶格场,引起O2-的移动或转移,形成缺位尖晶石固溶体。晶格的能量状态发生变化促进了Ti原子和N原子在MgO-Al_2O_3夹杂物表面析出。

五流不对称连铸中间包流场优化的数学物理模拟

通过水模型的正交实验和数值模拟实验分析并验证了导流隔墙的尺寸参数对国内某厂不对称中间包内部流场的影响。水模拟实验结果表明最佳的尺寸参数为:A2B3C3D3,其中A、B、D因素为显著因素,C因素对结果影响不显著。数值模拟实验对原型、改良中间包的流场和温度场进行了对比分析,表明优化后的中间包的温度场流场得到了明显改善。

电热合金钢0Cr21Al6NbRE电渣重熔用渣的研究

研究了电热合金钢OCr21A16NbRE电渣重熔用渣70%CaF2-25%Al2O3-5%CaO在正常重熔制度下(A=2800 A,V=30 V)液态炉渣自然冷却与经过渣钢反应后冷却至固相渣的各部位成分与物相,分析了钢液中稀土元素的烧损。结果表明,液渣冷却的固相中不含稀土元素,其成分点位于CaF2-CaO·2Al203-Ca0·6Al203组成的子三角形内,各层化学成分和物相不同,但以CaF2为主。炉渣经渣钢反应后可分为五层,颜色、物相各不相同;CaF2含量最高部位在上两层,Al2O3含量从无到有逐层升高;各层均检测到稀土氧化物,中间层及最底层(钢液滴落处)含量较高,稀土相中以铈镧的铝酸盐(Ce,La)x(AlO2)y为主相,该相结构致密硬度高。计算表明,在中下层区域,炉渣氧化性较强,钢中稀土元素主要在此部位被氧化。增加渣中Y203量有利于提高电渣锭中稀土元素Y的含量。

DH36钢中碳氮化物析出的热力学分析

针对Fe-Nb-Ti-C-N系统,利用双亚点阵模型对DH36钢中碳氮析出物析出条件进行热力学计算.计算结果表明,钛的碳氮化物析出温度为1 380℃,铌的碳氮化物析出温度为1 100℃.其中在1 100~1 400℃的高温区,Ti N为影响奥氏体均热阶段晶粒长大的主要因素.在1 100℃以下的低温区Nb C、Ti C是抑制DH36钢中奥氏体再结晶及再结晶后奥氏体长大的重要因素.

O_2-CO_2-Ar混合喷吹对AOD冶炼高碳区脱碳保铬的影响

通过管式炉实验,研究了O_2-CO_2-Ar混合喷吹对不锈钢AOD冶炼过程在高碳区(ω(C)≥1%)对脱碳保铬的影响。用实验证实了不锈钢AOD冶炼过程中,在高碳区CO_2可以代替部分O_2、Ar实现脱碳保铬,完成CO_2的资源利用。并在满足不锈钢冶炼要求前提下,确定了AOD冶炼初期CO_2可以替代O_2、Ar的合适比例,从而降低了Ar气使用量和生产成本。