钢中稀土与耐火材料的作用和加稀土钢的水口结瘤

用金相、岩相、电子探针及X射线结构分析等手段分析了浸入含稀土钢液的各类耐火材料及现场取得的浇铸含稀土钢的堵塞水口。发现不同耐火材料反应不同:氧化硅与钢液中稀土反应,形成低熔点化合物或玻璃,不但不粘附钢中的稀土夹杂物,反而造成耐火材料本身的显著冲蚀;刚玉与钢中稀土反应,形成高熔点的铝酸稀土,固态的铝酸稀土对钢液中的夹杂物粘附力并不强;由硅铝质耐火材料制成的水口,与钢液中稀土反应形成的产物为由低熔点化合物或玻璃与高熔点化合物组成的粘滞性混合物,最易于粘附钢中的夹杂物。在水口处夹杂物聚集并烧结,进一步粘附更多的夹杂物,从而造成水口的堵塞。实验还发现,氧化镁耐火材料与钢中稀土反应较弱,比较稳定。     

放电等离子烧结制备镍掺杂石墨-铜复合材料组织性能研究

通过超声波分散结合行星球磨对复合粉末进行混料，利用放电等离子烧结技术（SPS）制备镍掺杂石墨-铜复合材料。运用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、硬度计和摩擦磨损试验机等方法，研究了不同镍掺杂含量对石墨-铜复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:通过该工艺制备石墨-铜复合材料石墨均匀分散于铜基体，并与铜基体形成良好的界面结合。随着镍掺杂含量的增加，石墨-铜复合材料相对密度和硬度逐渐增加。当镍掺杂含量（指质量分数）为7.0%时，石墨-铜复合材料相对密度为95.2%，HV_0.5硬度为53.4，摩擦系数相对较低，磨损表面较光滑，此时综合性能较好。      

高铝钢非反应性连铸保护渣的研究

针对目前高铝钢用结晶器保护渣中SiO2易被钢液中的Al还原而导致连铸无法顺行的问题,设计了低SiO2试验渣系并进行粘-温曲线及熔点测试试验。结果表明:低SiO2渣系具有良好的基本理化性质,具有工业应用的潜能;通过热力学分析及钢-渣界面反应试验证明,当保护渣中SiO2含量低于6%时为非反应性保护渣。     

温度对镍基高温合金粉末氧化行为的影响

通过化学分析、扫描电子显微镜观察、X射线衍射分析及X射线光电子能谱分析等方法, 研究了温度对镍基高温合金粉末氧化行为的影响。结果表明, 室温条件下, 粉末氧含量(质量分数)较低(0.012%), 粉末表面发生部分氧化, 表面存在Ni、Cr、Ti等元素的单质态和以Ni (OH)₂、Cr₂O₃、TiO₂为主的氧化物/氢氧化物; 当温度上升至150 ℃, 氧含量增加不明显; 随着温度进一步提高至250 ℃, 粉末氧含量明显增加, 达到0.034%, 粉末表面全部氧化, 表面主要由Ni (OH)₂、Cr₂O₃、TiO₂组成。温度对镍基高温合金粉末氧化行为影响显著, 合理控制温度可以获得低氧含量的粉末, 本研究所用镍基高温合金粉末大气条件下最高处理温度为150 ℃。     

石墨-铜扩散连接的界面行为

以Ag Cu Ti合金粉末为过渡层,采用扩散连接法对石墨与铜进行扩散连接实验。利用X射线衍射仪、扫描电镜、金相显微镜及万能材料实验机对连接界面的性能及微观形貌进行研究。研究结果表明:在工艺参数为870℃/200 k Pa/10 min的条件下可实现石墨-Cu连接,其接头界面组织结构为石墨/Ti C/铜基固溶体+富银区/铜;接头剪切强度为17 MPa,断裂在石墨母材;并分析了石墨/Ag-Cu-Ti/铜真空加压烧结接头的形成机理。     

非均相沉淀法制备铜包覆纳米SiO2复合粉体

采用非均相沉积法,利用Cu^＋的歧化反应,在纳米SiO2表面沉积包覆一层Cu,制备铜包覆纳米SiO2复合粉体,并研究pH值对包覆效果的影响。通过扫描电镜（SEM）、电子能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）和透射电镜（TEM）分析复合粉体的形貌、成分和结构。结果表明：Cu包覆纳米SiO2复合颗粒分散均匀,粒径约200nm,粒内均匀分布着纳米SiO2颗粒,且被铜包覆隔离;在反应温度为50℃,pH=2～3条件下利于形成核-壳结构的复合粉体。     

高能球磨雾化铁基合金粉末的组织与性能

采用气雾化技术制备无氧铁基合金粉末,通过在500℃空气中氧化的方式给粉末加氧,然后进行高能球磨。通过氧含量测定、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）分析及显微硬度测定,研究高能球磨后粉末组织与性能的变化。结果表明：球磨后粉末氧含量变化不明显,显微硬度大幅度提高;随球磨时间的延长,衍射峰逐渐宽化;通过球磨获得了晶粒细小、晶粒度分布较均匀的粉末颗粒,尤其是在球磨24 h、交替运行30 min条件下获得的粉末颗粒,不仅晶粒细小而且氧含量分布均匀。     

基于20CrMnTi精炼成分的渣钢间氧平衡热力学模拟

基于冶金Si-O平衡反应和冶金熔盐体系存在最小吉布斯自由能原理,运用Factsage热力学软件对20CrMnTi齿轮钢精炼钢液与CaO-Al2O3-SiO2渣系间的氧平衡进行了模拟计算.相图计算结果表明,渣/夹杂物存在2个熔点低于1400℃的区域,其中低SiO2高Al2O3区域的平衡氧含量远远低于高SiO2低Al2O3区域的平衡氧含量.控制炉渣/夹杂物中wCaO/wAl2O3≤2.0且wCaO/wSO=2≥4.7可以实现钢中平衡[O]的质量分数低于5×10-6.     

不同分子结构表面活性剂对低氧化度氧化石墨插层机理的探索

以人造石墨为原料制备了低氧化程度的氧化石墨（MOG）,并研究了具有不同极性基团和不同碳链长度的表面活性剂对氧化石墨的插层机理。通过X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱（Raman）和Zeta电位仪对插层前后的氧化石墨进行表征,探讨表面活性剂的分子结构对其插层能力的影响以及表面活性剂的插层机理。结果表明阳离子表面活性剂主要通过其极性端与氧化石墨的羧基、羟基之间的静电吸引作用进入氧化石墨层间进行插层,其插层效果优于阴离子表面活性剂,更容易增大氧化石墨的层间距。阴离子表面活性剂则通过与氧化石墨之间形成氢键和疏水作用力来进行插层。研究表明:表面活性剂极性基团的分子大小越大,非极性端的碳链越长,其插层能力越强。上述研究成果有助于深入认识表面活性在氧化石墨层间的插层机理,同时也对氧化石墨插层改性材料的制备和应用具有重要的指导意义。      

连铸保护渣对20Mn23AlV铸坯表面微裂纹的影响

 针对太钢采用连铸工艺并使用低碱度保护渣生产高锰钢20Mn23AlV铸坯表面存在的微裂纹问题,通过现场取样、渣-金反应等试验,结合金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等手段系统研究了表面裂纹的特征和形成过程,在此基础上研究了现有低碱度保护渣在使用前后的成分变化、熔点、黏度和传热等指标的变化情况。结果表明,生产过程中低碱度保护渣中的SiO2被钢液中的铝还原,导致液态渣成分发生变化,从而影响了坯壳与结晶器铜板之间的润滑和传热等性能,导致了高锰钢20Mn23AlV铸坯表面微裂纹缺陷。连铸生产钢液中含有强还原性元素（铝）时,应采用低SiO2质量分数的连铸保护渣,以减少高锰钢连铸坯表面微裂纹的产生,提高铸坯表面质量,实现高锰钢连铸生产顺行。     

含铜电炉渣贫化试验研究

分析了云铜贫化电炉渣的矿物组成、化学成分、渣型选择,研究了电炉渣中铜的主要存在形态。考查了不同Fe／SiO2配比下炉渣的性能研究,Fe／SiO2、硫化剂、熔炼温度、熔炼时间、还原剂用量对渣含铜的影响。基于条件试验结果确定了适宜的铜渣贫化方法。     

8 t 大型熔铜中频无芯感应炉烧炉工艺研究

为了摸索出可靠的8t大型熔铜中频无芯感应炉炉衬烧结工艺,以便提高以后开炉成功率,对新型8t大型熔铜中频无芯感应炉采用的不同的炉衬烧结工艺结果进行了对比、分析、总结,经过分析对比认为,在烧结过程中,坩埚模结构、加料方式、感应炉运行功率等为决定开炉成败的关键。     

转底炉直接还原铜渣回收铁、锌技术

采用转底炉直接还原工艺,将铜渣含碳球团在高温条件下直接还原得到金属化球团和高品位氧化锌粉尘,再通过熔分或磨矿磁选方式将铁回收,得到的铁产品可作为冶炼含铜钢的原料.转底炉中试结果表明:采用"转底炉直接还原—燃气熔分"流程处理铜渣,可获得TFe品位94%以上、铁回收率93%以上的熔分铁水;采用"转底炉直接还原—磨矿磁选"流程处理铜渣,可获得TFe品位90%以上、铁回收率85%以上的金属铁粉;采用两种流程处理铜渣,均可获得锌品位60.02%的ZnO粉尘.结果表明,经过转底炉直接还原,铜渣中的铁橄榄石Fe_2SiO_4和磁铁矿Fe_3O_4相转变为含有金属铁Fe、二氧化硅SiO_2和少量辉石相Ca(Fe,Mg)Si_2O_6的金属化球团,具备通过磨选或熔分进行进一步富集的条件.     

侧吹熔炼处置锌冶炼渣炉渣组成对导热性及析出物相的影响

侧吹熔炼炉采用水冷挂渣炉壁时,高导热系数炉渣可在炉衬表面形成稳定渣皮,保护并延长炉衬的使用寿命。针对铁矾渣和铅银渣处理用FeO-CaO-SiO₂-PbO-ZnO五元渣系,采用稳态平板法对炉渣渣皮的导热系数进行了测定,并通过扫描电镜对固态渣皮进行微观结构分析,以探究炉渣组分改变对渣皮导热系数及结晶矿相的影响。结果表明,增加CaO和SiO₂都会使渣皮导热系数增大,其中添加CaO对渣型影响最显著。优化渣型的导热系数从原渣的7.62 W/(m·K)增大到了17.94 W/(m·K),提高了135%。在冷凝过程中,高温析出的物相为黄长石,其熔点、黏度相较于原渣也有显著降低。调整后的渣型更容易形成稳定的渣皮,有利于水冷挂渣护炉。     

碳/铜复合粉末的制备

将粗铜粉和石墨粉按不同配比混合后进行机械合金化,并对机械合金化粉末的物相、合金化特征以及粉末形貌和颗粒度进行了分析研究.实验结果表明.在球磨过程中,随球磨时间延长有越来越多的碳原子溶人铜的晶格,球磨24h时固溶度达到最大值,继续球磨,有部分碳析出.     

Ausmelt炉镍熔炼合理渣型的研究

金川集团公司沉降电炉弃渣有价金属含量高且熔化温度高。采用SEM-EDS与XRD确定了镍和铜在渣中的主要损失形式为夹杂或悬浮。测定了以Ausmelt熔炼渣为基础的半合成渣的熔化温度,研究了Fe/SiO2及CaO含量对半合成渣熔化温度的影响。结果表明,当Fe/SiO2=0.9～1.0且CaO含量为6%～10%时,渣的熔化温度明显降低,为Ausmelt炉镍熔炼工艺参数的优化提供参考。     

OBSERVATIONS ON THE SINTERING OF COMPACTSFROM A MIXTURE OF IRON AND COPPER POWDERS

Abstract

Three grades of iron powder-an atomized steel powder, a sponge iron powder reduced from magnetite with carbon, and a powder reduced from mill scale with hydrogen were mixed with 3% of copper powder and pressed into compacts. The diametral dimensional changes of the compacts during sintering below and above the melting point of copper were measured, their microstructures examined, and both related to the characteristics of the powders, particularly their specific surface. During sintering below the melting point of copper, compacts of all three powders shrank. Micrographic examination showed that the copper is transported by solid-state diffusion along the surfacesand grain boundaries of the iron powder particles. During sintering above the melting point of copper, compacts of the atomized and the MH-100 sponge iron powders grew while those of the hydrogen reduced mill-scale powder shrank. This phenomenon is related to the different mode of penetration of liquid copper in the compacts from the three powders, observed in the microstructures of the compacts.     

高纯度Ca-Al系列合金研制及其应用基础

在高温（2700—2800K）下,通过熔融还原特制的活性氧化物（CaO、BaO、MgO）制得了高纯度Ca—Al系列合金,其中含有多种化合物,它们在熔化和气化状态下不分解。理论分析和实践证明：用Ca—Al系列合金对钢液进行脱氧、脱硫时,能提高合金中组元的利用率,将[O]、[S]含量降低到很低值,脱氧产物为易于上浮排除的、变性的各种铝酸盐（CaO（BaO,MgO））x（Al2O3）y（x：y=1.0-1.5）。Ca-Al系列合金是良好的终脱氧剂和精炼剂,是“纯Al粉＋纯Ca粉＋Fe粉”机械混合物的替代产品。     

惰性气氛和还原剂对低碳连铸保护渣熔速的影响

分别测定了不同碳质材料（石墨和活性炭）和不同碳质量分数（2．6％-3．2％）的低碳连铸保护渣在空气中和在氩气中的熔化速度,结果是在有惰性气体保护下的熔化速度远小于一般在空气中的熔化速度。文中还分别研究了3种还原剂（Si—Ca合金粉、Si—Al-Ca-Ba合金粉、Al粉）对同一种低碳（碳质量分数为2．6％）连铸保护渣熔化速度的影响,结果是加入还原剂的熔化速度远小于不加还原剂的熔化速度,其中Al对降低熔化速度的作用相对最大。     

CaF_2及碱度变化对中间包覆盖剂黏度的影响

采用二次正交组合设计法,对以高炉渣为主料的不同碱性中间包覆盖剂的黏度进行了测试研究,得出CaF2及碱度变化对覆盖剂黏度的影响规律及程度,得到回归方程,采用XRD和TG-DSC热分析法对熔融覆盖剂的矿物相进行分析,研究黏度变化机理,优化配方。结果表明:覆盖剂的黏度随CaF2含量的增加呈现先增大后减小趋势;随碱度的增大而逐渐增大。XRD图谱和TG-DSC曲线表明:碱度由1.75增大到1.95时,熔融覆盖剂低熔点的黄长石区域等进入较高的尖晶石区域,生成物由Ca4Al2SiO7F2、Ca3(Mg2Si2O4)、CaAlO4等高熔点化合物,向Ca4Al2SiO7F2、(Mg,Fe)2SiO4、CaMgSi2O4等低熔点化合物转变,流动性逐渐加强。