碱金属盐对气基还原铁矿石的催化规律研究

通过气体催化还原氧化铁试验,研究了碱金属盐对气基还原铁氧化物反应的影响规律,对于同一种阳离子的盐催化活性规律为:氟化物＞氯化物＞碘化物＞溴化物;硝酸盐＞氢氧化物＞碳酸盐＞硫酸盐>磷酸盐.并提出了一种新的微观催化机理:添加剂的催化作用在于添加剂的原子改变Fe-O化学键的作用程度;添加剂的催化活性与阳离子、阴离子种类以及化合物的稳定性有关;这三方面因素相互耦合,共同决定添加剂的催化性能;其催化性能用公式表示为:Ψαf(M ) βf(X-)-γ(T)f(MX).     

凝固组织对耐候钢中磷偏析的影响

进行了高温模拟实验,通过改变凝固速率和添加稀土元素来改变耐候钢的凝固组织,研究了枝晶大小以及等轴晶率的不同对耐候钢中磷元素宏观偏析的影响.结果表明,加快冷速、添加稀土元素可以明显细化晶粒,提高等轴晶率,从而显著减轻磷元素的宏观偏析.     

真空下钢液脱氮工艺研究

在４０ｋｇ真空感应炉上进行了真空下钢液脱氮工艺的实验研究。实验考察了真空下碳氧反应工艺、表面活性元素控制和脱氮渣系等因素对钢液脱氮动力学的影响。研究结果表明：（１）真空下强烈的碳氧反应能有效地脱除钢中的氮;（２）当钢中硫含量较低时,脱氮速率很快,随着硫含量的逐步增加,脱氮速率相应降低;（３）５０％ＳｉＯ２－４０％Ｂ２Ｏ３－１０％ＴｉＯ２渣系有明显的脱氮效果。     

辉钼矿非氧化焙烧工艺的热力学分析

通过热力学研究了几种非氧化焙烧工艺处理辉钼矿的可行性工艺路线。采用高温真空分解法直接处理辉钼矿得到金属钼粉,可以直接用于炼钢,适宜的分解条件为:温度为1 700~1 900 K以及真空度小于100 Pa;气体产物硫可在392~490 K进行液化回收。选用氧化钙作固硫剂,碳作还原剂还原辉钼矿,可以得到Mo、Mo2C和CaS混合物,适宜的反应温度应控制在1 200 K以上。选用碳酸钠固硫剂,碳作还原剂还原辉钼矿,产物为Mo、Mo2C和Na2S,通过水洗可以得到纯度较高的钼粉,适宜反应温度应控制在900~1 100 K。     

工艺参数对连续流化床内铁矿粉还原效果的影响

为了研究工艺参数对连续流化床内铁矿粉还原效果的影响规律,建立了两级连续流化床内氧化铁还原及煤气氧化耦合动力学模型.R1级流化床主要为FeO的还原,采用优质煤气作为还原剂,FeO来自R2级反应器;R2级流化床主要将Fe₂O₃还原到FeO,Fe₂O₃来自预热的R3流化床反应器,还原气来自R1还原尾气.模型主要计算结果与文献吻合.并以此为模型研究了矿粉粒度、流化床内压力等参数对流化床还原效果的影响.为了取得矿粉平均金属化率不小于85%、煤气利用率不低于38%和气矿比950~1050 m3·t-1的还原效果,流化床应满足如下工艺条件:矿粉平均粒度1.5 mm以下,流化床温度780~800℃,煤气还原势不低于93%,惰性气体体积分数小于5%,R1流化床内煤气平均压力3.5×105~4.0×105 Pa,停留时间的倒数u_g/H=1.0~1.1 s-1,R1流化床矿粉平均停留时间30 min,R2流化床矿粉平均停留时间20 min.      

低温度梯度结晶器的传热分析及其工业应用试验

结晶器内钢液凝固前沿温度梯度的降低可以阻碍柱状晶的生长、促进柱状晶向等轴晶的转变和提高等轴晶率,从而有利于铸坯组织的均质化。基于上述原理,研究了可用于降低钢液凝固前沿温度梯度的带隔热镀层的新型结晶器的传热特性,并在方坯连铸机上进行了工业试验,分析了其对方坯凝固组织的影响。结果表明,低温度梯度结晶器可满足连铸生产要求;与传统结晶器相比,低温度梯度结晶器出口铸坯表面温度提高了108℃,相近拉速下该结晶器的平均热流密度相对更低,表明其减缓了钢液在凝固初期的传热,从而降低了凝固前沿的温度梯度;通过与低过热度、电磁搅拌技术相结合,低温度梯度结晶器生产的铸坯等轴晶率提高了8%～13%,中心偏析和缩孔严重程度明显降低。     

流化床中CO还原1～3mm铁矿粉研究

在自制的公斤级高温流化床中研究了CO还原1～3 mm矿粉的还原行为。随着时间的增加,样品的还原率增加,气体利用率却在下降,说明还原前期反应速度快,后期反应慢;温度越高,样品的还原率越大,气体的利用率越高,但随着还原时间的增加,差距在逐步缩小。当还原温度为850℃时,前20 min的还原率为80%,气体利用率为8%左右,这说明高温下,CO还原1～3 mm铁矿粉的反应速度是很快的。温度越高,表观反应速率常数越大,而且增加的幅度也越来越大;随着气速的增加,铁矿粉的还原率增加,并且几乎成线性关系,表明高温下,使用CO气体作为还原剂时,可以允许更高的气速,从而可以提高设备的生产效率。随着料层高度的增加,金属化率与还原率不断下降,然而气体利用率却在不断升高。试验中CO还原1～3 mm铁矿粉时的表观活化能为59.11 kJ/mol。     

氧化钼直接合金化冶炼316L不锈钢的理论分析及工业试验

 基于将氧化钼代替钼铁加入AOD炉中生产316L不锈钢的新思路,分析了AOD炉熔池中主要元素还原氧化钼的热力学和氧化钼还原机理并推导出其还原速率公式,讨论了AOD炉冶炼过程中氧化钼加入方式,介绍了将氧化钼置于AOD炉中冶炼316L不锈钢钢液的工业实践。结果表明：氧化钼在AOD中有很好的还原条件,在加入AOD炉后的半小时之内能够完全还原;氧化钼应该以复合球团（氧化钼、还原剂和抑制剂混合造球）的形式加入AOD炉中,保证冶炼正常进行的同时最大限度提高钼资源的利用效率。实际生产状况良好,达到了预期的效果。     

第三代汽车钢的热塑性及断裂机理

采用Gleeble-1500热模拟试验机,对第三代汽车钢(TG钢)在不同的变形温度下进行了热拉伸试验,研究其热塑性的变化运用光学显微镜和扫描电镜分析了实验钢热变形的断口形貌及断裂机理.发现实验钢的强度随温度的升高而降低,热塑性曲线分为第Ⅰ脆性区、高温塑性区和第Ⅲ脆性区三个区域,其中第Ⅲ脆性区存在两个塑性极小值.在1300~800℃时实验钢的组织为奥氏体,断裂方式为连孔延性断裂,动态再结晶使韧窝分离前发生了较大的塑性变形,断口为大而深的韧窝;750℃时实验钢沿奥氏体晶界析出铁素体,断裂方式为界面断裂,断口既存在着铁素体内聚失效形成的小的孔洞,也存在由于裂纹沿奥氏体晶界扩展形成的石块状形貌;650℃由于出现了铁素体的准解理,实验钢的塑性下降,热塑性曲线再次出现极小值.