45钢LF炉渣系研究

通过45钢LF炉精炼渣工业试验,介绍了45钢渣系成分设计、工艺过程控制和造渣料加入量的测算方法;分析了精炼渣中各成分含量对钢水脱硫、脱氧效果的影响。试验证明,45钢LF炉精炼渣质量分数控制在CaO:45%~55%;SiO₂:10%~20%;Al₂O₃:15%~25%;MgO:8%~10%;碱度R:2.5~3.5;w(FeO)+w(MnO)＜2.0%范围内,钢水脱硫率高、脱氧效果好、吸附夹杂物能力强,可满足45钢高质量生产。     

无氟环保型KR脱硫剂的研究与应用

无氟环保脱硫剂对于环境和氟资源保护有重要意义,通过对铁水脱硫机理进行了计算分析,得出采用Al₂O₃微粉替代萤石作为KR铁水脱硫的助熔剂能够促进助熔作用的同时,降低铁水氧活度、提高反应温度。通过熔点及工艺研究获得最优无氟脱硫剂配比为15:85。工业试验结果表明,在脱硫剂中加入一定量的Al₂O₃有利于加快脱硫反应的速度,降低石灰的熔点,增加脱硫剂的脱硫率,提高石灰颗粒的利用率。无氟脱硫剂平均消耗量降低0.3 kg/t以上,平均终点硫质量分数为0.003 1%,脱硫率提高为86.13%,满足铁水脱硫任务的需求,实现了无氟脱硫剂的完全替代。     

精炼渣成分对42CrMo钢洁净度的影响

为了研究不同精炼渣对42CrMo钢中洁净度和夹杂物数量、尺寸的影响,采用渣-钢平衡试验和FactSage热力学理论研究了CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO四元渣系对42CrMo钢中洁净度和夹杂物控制的影响规律。结果表明,当初渣碱度(CaO/SiO₂的质量比)和钙铝比(CaO/Al₂O₃的质量比)分别为5和1.8时,能将钢中T.[O]质量分数降至7.5×10^-6,同时夹杂物尺寸控制良好,均小于8μm,在该渣系条件下,42CrMo钢的精炼效果最好;研究还表明,钢中夹杂物成分受渣系影响较大,特别是钢中夹杂物Al₂O₃含量受渣中Al₂O₃活度影响较大,Al₂O₃活度高的精炼渣渣系去除夹杂物Al₂O₃的能力弱,导致此精炼渣系下钢中夹杂物Al₂O     

BaO对铝酸盐熔渣微观结构和宏观性能的影响

为探究非反应性组分BaO对铝酸盐熔渣微观结构稳定性及宏观性能的影响机制,综合半球点熔点仪、旋转黏度计、四探针法电导率测定仪、红外光谱分析仪,研究了BaO对铝酸盐熔渣(w(CaO)/w(Al₂O₃)=1.3)熔化温度、黏度、电导率和结构的影响规律。结果表明,随着BaO质量分数增加,BaO会简化铝酸盐熔渣微观网络结构,使铝酸盐熔渣结构聚合度降低;由于试验组分范围内熔渣熔化温度变化很小,可说明过热度对熔渣黏度影响不大,即熔渣黏度降低主要受聚合度降低影响;由于Ba2+浓度增加及熔渣网络结构聚合度降低,熔渣电导率增加。此外,随着BaO含量的增加,黏度-温度曲线上转折温度递减,说明BaO提高了熔渣低温段的玻璃特性,因此,BaO有利于铝酸盐基保护渣润滑特性的改善。     

保护渣对铝钛系夹杂物溶解的吸收规律

以CaO-SiO₂-Al₂O₃-Na₂O-CaF₂-MgO为基础渣系,采用旋转动力学方法研究了不同碱度、BaO质量分数(0~15%)、B₂O₃质量分数(0~15%)对连铸保护渣吸收Al₂O₃或TiO₂速率的影响以及吸收前后矿相变化。结果表明,保护渣吸收TiO₂的速率要远大于吸收Al₂O₃的速率;添加BaO或B₂O₃后均能提高保护渣吸收Al₂O₃和TiO₂的能力;保护渣主要物相为钙镁黄长石(2CaO·MgO·2SiO₂)、钙铝黄长石(2CaO·Al₂O₃·2SiO₂)、枪晶石(3CaO·2SiO₂·CaF₂)及玻璃相(Na₂O·Al₂O₃·SiO₂);添加BaO后,钙镁黄长石转变为重硅酸钡钙镁(2CaO·MgO·2SiO₂·BaO),并抑制黄长石和枪晶石晶体长大;当添加B₂O₃的质量分数不低于10%,保护渣形成的物相为玻璃相。试验条件下,不同碱度的保护渣和添加B₂O₃的保护渣中TiO₂仍以TiO₂形式存在,而在添加BaO的保护渣中,TiO₂形成钙钛矿。     

镍基高温合金K417G与氧化物耐火材料的界面反应

研究了1600℃温度下Al₂O₃、CaO、MgO、Y₂O₃稳定ZrO₂、CaO稳定ZrO₂和Y₂O₃共6种材料坩埚与镍基高温合金K417G熔体的界面反应。结果表明：熔体对Al₂O₃坩埚以物理侵蚀为主,但坩埚易剥落导致合金中含有Al₂O₃夹杂物;CaO坩埚与合金界面处生成了液相Ca₃Al₂O₆,促进熔体与CaO之间的润湿性,导致界面处粘连严重;MgO坩埚与熔体中Al反应生成Mg Al₂O₄并进入合金生成夹杂物;Y₂O₃稳定ZrO₂坩埚与合金界面处生成Al₂O₃反应层,但是Al₂O_3...     

高硫铝土矿浮选脱硫试验研究

某高硫铝土矿中的Al₂O₃含量较高,品位较好,但因其硫含量高,开发利用程度较低。针对该高硫铝土矿,开展了磨矿解离工艺矿物学研究,确定其磨矿解离细度;进行了pH值影响、抑制剂用量、活化剂用量、捕收剂用量等条件试验研究。通过“一粗两精三扫”反浮选脱硫闭路试验流程,其原矿硫含量为7.18%,可得浮选铝精矿产率81.38%、硫含量为0.45%、Al₂O₃回收率96.15%;硫精矿硫含量为38.25%。试验结果非常令人满意。     

45Mn2V锯片钢相变规律及热处理工艺研究

针对当前锯片用钢油淬工艺污染空气、成本较高等缺点,开发了其水淬工艺。以实际工业生产的15.3 mm厚45Mn2V锯片用钢板为研究对象,结合热模拟试验,对试验钢相变过程进行了研究。同时,结合实验室模拟和工业水淬试验,并与工业油淬进行对比,研究了45Mn2V钢板水淬条件下组织和性能变化。结果表明:采用w(C)=0.43%~0.46%、w(Mn)=1.45%~1.60%、w(V)=0.040%~0.055% 的化学成分设计,热模拟条件下45Mn2V 钢Ac₁=728 ℃、Ac₃=774 ℃、Ar₃=685 ℃、Ar₁=633 ℃,Ms=272 ℃。当冷速不大于3 ℃/s时,试验钢板组织类型为先析铁素体+珠光体;随着冷速的增加,先析铁素体含量减少,珠光体片层间距逐渐变小,向索氏体及屈氏体组织转变;冷速不小于30 ℃/s时,基本得到全马氏体组织。随水淬温度由770 ℃提升至850 ℃,钢板硬度由55.4HRC增加至63.8HRC;回火后钢板硬度变化趋势与淬火态类似,硬度为25.4HRC~-29.3HRC;不同淬火温度下,钢板20 ℃冲击功均在30 J以下;随着淬火温度的升高,钢板冲击韧性逐渐降低;不同温度淬火并经580 ℃回火后,钢板冲击韧性大幅提高。工业生产表明:采用820 ℃水淬+580 ℃回火工艺与850 ℃油淬+550 ℃回火处理的钢板,组织均为回火索氏体,但前者残余奥氏体含量略微增加;力学性能方面,前者强度和硬度略微降低,但冲击韧性更加优异。     

钢中Si、P元素配比对其氧化特性的影响

为了获得高表面质量的冷轧产品,采用场发射SEM、EPMA和高温激光观察等方法,系统研究了钢中w(Si)/ w(P)不同配比对氧化铁皮形成、起泡和铁橄榄石相(Fe₂SiO₄)液化温度的影响,明确了w(Si)/ w(P)不同配比条件下界面元素富集及其氧化特性。结果表明:随着w(Si)/ w(P)的提高,试样低温抗氧化能力提高,氧化增重速率峰值出现的温度逐渐提高,当w(Si)/w(P)为12时,氧化峰值温度提高至1 170 ℃,氧化增重速率峰值也急剧提高到1.08%/min;随着w(Si)/ w(P)的提高,表层氧化铁皮鼓泡现象明显减轻;高温激光观察试验发现,随着w(Si)/ w(P)的降低,氧化铁皮与基体界面处的Fe₂SiO₄相液化温度逐渐降低,w(Si)/ w(P)为3条件下界面Fe₂SiO₄相于1 080 ℃开始出现液化现象。因此,添加P元素是降低 Fe₂SiO₄相液化温度的一种有效而实用的方法,同时还可显著降低氧化铁皮的粘附力。     

Al2O3晶须与石墨烯纳米片共增强铜基复合材料的显微结构及界面行为(英文)

研究Al₂O₃晶须和石墨烯纳米片共增强铜基复合材料的力学性能和显微结构。采用机械合金化、真空热压烧结和热等静压工艺制备不同石墨烯含量的铜基复合材料。含0.5%石墨烯(质量分数)的铜基复合材料(GNP-0.5)具有良好的Cu/C和Cu/Al₂O₃界面结合性能;复合材料的硬度和抗压强度随石墨烯含量的增加呈现先增加到一个临界值后减小的趋势。研究结果表明,石墨烯和Al₂O₃晶须在铜基复合材料中最主要的强化机制是能量耗散和载荷传递以及石墨烯导致的晶粒细化。石墨烯与Al₂O₃晶须的双相混杂增强效应在于：当Al₂O₃/Cu界面存在微裂纹并沿着界面扩展时,嵌于铜基复合材料中的石墨烯会阻碍裂纹扩展路径,从而强化Al₂O₃晶须在铜基复合材料中的增强作用。     

120t转炉冶炼过程硫含量控制与分析

为了实现低硫洁净钢种(w([S])≤0.006%)的稳定生产,通过对渣钢间脱硫反应热力学计算,在结合某厂生产实践的基础上,分析了该厂120t转炉冶炼低硫洁净钢种时相关增硫因素,提出减少KR脱硫渣、废钢和造渣料等入炉原辅料硫质量分数和优化转炉冶炼工艺参数等控制措施,为转炉冶炼低硫钢水和加强终点硫控制提供参考借鉴。结果表明,控制入炉原辅料钢水增硫质量分数Δw([S])≤0.008 22%,转炉终点温度为1 640～1 680℃、炉渣碱度为3.0～4.0、渣中w((FeO))为10%～18%、渣钢硫分配比L_S为5.11～8.16、转炉终点硫质量分数合格率由80%提升至98%。     

In-situ high temperature X-ray diffraction study of Ni/Al2O3 interface reactions

In-situ experiments on the Ni/Al₂O₃ interface reaction were carried out with a high temperature X-ray diffractometer capable of measuring the X-ray diffraction pattern in 1–2 s using an imaging plate. The kinetic formation processes of the interface reaction layer were measured by short-period exposure experiments with a high temperature X-ray diffractometer. NiAl₂O₄ was formed at the Ni/Al₂O₃ interface from 1468 K to 1673 K in air. The formation of NiAl₂O₄ obeyed the parabolic rate law. The value of the activation energy suggests that the diffusion of Al through NiAl₂O₄ controls the rate of formation. The results of thermal expansion coefficient measurements suggest that when a sample is cooled to room temperature, the magnitude of the stress on the Al₂O₃ owing to NiAl₂O₄ is smaller than that caused by NiO.     

保温时间对U75V重轨钢中夹杂物的影响

通过真空感应炉冶炼U75V重轨钢,在箱式电阻炉中将试样加热到1100 ℃,分别保温30、60、90 min,使用扫描电镜对夹杂物进行分析。结果表明,未经热处理的试验钢中,夹杂物类型主要有3种,分别为MnS、Al₂O₃及MnS-Al₂O₃夹杂物。长条状MnS夹杂物随保温时间的延长有分裂趋势,保温90 min时,MnS夹杂物平均圆形度为1.86,与未经热处理的试样相比,圆形度降低了1.52。Al₂O₃夹杂物在保温30、60 min时,形态、大小变化不大,但数量减少,保温90 min时,部分Al₂O₃夹杂物尖锐棱角发生钝化,圆形度略微减小。试样经1100 ℃均热处理后,复合夹杂物增多,随着保温时间的延长,MnS-Al₂O₃夹杂物中MnS和Al₂O₃成分分布发生变化,外层的Al₂O₃有向内部运动的趋势,保温90 min时,夹杂物内部Al₂O₃富集,外包裹层中Al₂O₃含量极低,MnS-Al₂O₃夹杂物逐渐形成以Al₂O₃为核心,MnS外层包裹的复合型夹杂物,从而减小了对钢基体的损伤。     

Ag-CuO-Al2O3复合钎料空气反应钎焊SOFC及服役性能

选用纳米Al₂O₃颗粒作为增强相,成功开发了Ag-CuO-Al₂O₃复合钎料,并将其应用于空气反应钎焊固体氧化物燃料电池(SOFC)组件. 对复合钎料的空气反应钎焊工艺进行研究,在1 050 ℃/30 min工艺条件下实现了SOFC电池片与铝化不锈钢连接体的无缺陷连接,分析了接头两侧界面连接特征以及纳米Al₂O₃增强相在连接过程中的演化行为. 对焊后接头进行高温服役性能测试,探究了接头组织和性能在高温氧化(空气)和还原(H₂-50H₂O-N₂)气氛中的演化规律. 结果表明,铝化不锈钢的Al₂O₃保护层对不锈钢基体起到了良好的保护作用,避免了不锈钢基体在连接以及高温服役过程中的性能衰减,在确保接头组织稳定性中发挥了关键作用. 系统分析了高温服役过程对接头气密性的影响,综合评定了Ag-CuO-Al₂O₃复合钎料空气反应钎焊SOFC组件的适用性.     

氧化硼对保护渣中TiO2溶解动力学的影响

含钛钢连铸过程中,部分TiO₂夹杂物进入保护渣,导致渣性能恶化,进而影响铸坯质量。采用旋转法,研究了TiO₂在保护渣中的溶解速率与旋转速度、温度、B₂O₃含量等因素的关系。结果表明,TiO₂在保护渣中溶解速率与棒旋转的角速度的平方根成正比;且在温度升高时,TiO₂在保护渣中的溶解速率有明显的上升;在w(B₂O₃)=0～9%时,随着B₂O₃含量上升,TiO₂溶解速率升高,溶解活化能由162.99降至123.95 J/mol,但B₂O₃含量对溶解速率的影响要明显小于温度的影响。以上研究结果较好阐明了TiO₂在保护渣中的溶解机理,为含钛钢连铸过程提供一定的参考。