Effect of high temperature on the mechanical properties of hierarchical porous cenosphere/geopolymer composite foams

A hierarchical porous cenosphere/geopolymer composite foam (FHCs/KGP) was fabricated by the simultaneous incorporation of O₂ pore from hydrogen peroxide and cenosphere filler addition. Effects of both H₂O₂ content and high-temperature treatment on the microstructure, porosity and strength of porous FHCs/KGP foams were investigated systematically. The obtained FHCs/KGP foams showed typical amorphous structure and desirable porosity from 65 to 82%. The composites could crystallize in situ to FHCs/leucite foams above 1000℃. Compression strength of the FHCs/leucite foams showed a maximum value of 5 ± 0.3 MPa when treated at 1000°C. The improvement of mechanical properties for the composite foams was attributed to crack deflection, fractured microspheres and the good bond between the FHCs and matrix. This study could open opportunities to employ cellular foams as alternatives in structure and filtration applications.     

抗生素菌渣水热催化产油及其特性

探究了菌渣的水热液化转换成生物油燃料的过程。结果表明,抗生素菌渣在260 ℃、保留时间是135 min时,获得最大的生物油产率（28.01%）。通过6种不同的催化剂进行催化,加入催化剂后,生物油产率最大的是Na₂CO₃（36.06%）和NaOH（36.31%）。碱催化的生物油的含氮化合物的质量分数在41.16%～49.74%之间,而酸催化产生的生物油含氮化合物的量在57.62%～59.32%之间。通过调节催化剂Na₂CO₃、NaOH的添加量发现,在投加量为8%时,生物油含氮量均最低,Na₂CO₃和NaOH催化产生的生物油组分的含氮化合物质量分数分别为29.12%和35.67%。在催化剂投加量为10%时,对氧的脱除效果都最好,分别为32.12%和29.02%,此时产生的生物油的热值达到最大（达到33.3220和34.7320 MJ?kg?1）。      

基于氧化物冶金的微合金化研究

介绍了国内外氧化物冶金技术的进展情况;分析了微合金体系中各元素的协同及交互作用以及夹杂物、第二相粒子析出、演变对钢的相变、组织结构和性能的影响规律;阐述了冶炼、凝固过程中“有益”夹杂物析出的热力学、动力学研究现状,分析了夹杂物性质、尺寸、分布等对诱发晶内铁素体形核的影响;综述了热加工和焊接过程对组织演化、晶粒细化、晶内铁素体优先析出及提高母材钢和焊接热影响区强韧性机制。总结了氧化物冶金研究工作进展及存在的问题,结合课题组研究的成果,提出了基于氧化物冶金的微合金化思想并比较了其与传统微合金化的异同;展望了基于氧化物冶金的微合金化理论方面需要进一步开展的研究工作。      

板坯连铸大辊径大压下及低压缩比轧制特厚板

 近年来,国内外科研工作者开发的连铸凝固末端重压下技术在改善连铸坯的疏松、偏析等方面取得了良好效果,但仍存在扇形段小辊径压下厚铸坯时,应变难以渗透到铸坯芯部、不利于中心疏松改善等不足。以高效率、低成本、低能耗获得高质量厚铸坯,并实现低压缩比轧制高质量厚规格产品,仍需要进一步探索。为了更加有效地解决厚铸坯连铸凝固过程产生的中心疏松及偏析问题,提出一种全新的宽厚板坯连铸大辊径大压下(BRHR)技术并研制了BRHR设备,在宽厚板坯连铸生产线上安装、调试并运行两年多,同时配套开发了宽厚板坯连铸工艺过程预测与控制系统、二冷水工艺优化控制技术。结果表明,开发的BRHR装备与技术有利于压下应变渗透到铸坯芯部,在连铸生产线上利用凝固末端或刚完全凝固(固相分数f_s=1.0)形成的大于500 ℃或大于400 ℃的大梯度温度场实施大直径辊大压下,可以显著改善宽厚板坯中心缺陷。生产实践证明,采用BRHR装备与技术使厚度为400 mm的宽厚板连铸坯缩孔、疏松及偏析得到显著改善,结合轧制工艺优化以1.90~2.53的极低压缩比轧制生产出厚度为150~200 mm的高质量特厚板,这对低成本、短流程生产高质量特厚规格产品及节能减排意义重大。     

生物质能在炼铁领域应用的研究现状及展望

 在国家碳达峰和碳中和目标下,炼铁行业在改进生产技术的同时,开发可替代的新型能源以减少一次化石燃料的消耗,是实现其低碳发展的必由之路。生物质能作为一种清洁可再生能源,具有来源广泛、环境友好和碳中性等特点。天然生物质能挥发分含量高、易燃烧,而热解后的生物炭的理化性能与煤粉接近,将生物质能作为燃料和还原剂应用于炼铁生产,可以有效发挥其节能减排作用。在分析生物质能理化性能的基础上,系统阐述了生物质能在制备焦炭、高炉喷吹、烧结、球团工序中应用的研究现状。首先指出,生物质和煤粉的共热解技术是利用生物质混煤炼焦的关键。为了推进生物质焦炭在高炉冶炼中的应用,需要加强生物质焦炭对高炉软熔带透气透液性的影响研究。其次,生物质的热值、燃烧特征温度和燃烧率是影响生物质混煤喷吹效果的主要因素。提出开发生物质协同煤粉造气新技术可以拓宽高炉喷吹用生物质能的选择范围,并可生产优质富氢还原煤气用于高炉喷吹。第三,指出用适量的生物质能替代焦粉或煤粉进行铁矿粉烧结,可以保证烧结矿的质量,并产生显著的减排效果。在制备生物质含碳球团时,需要严格控制生物质的添加量,以获得高金属化率和适宜黏结性指数的球团。在今后的研究中应重点进行生物质的种类和添加量对烧结矿和球团矿质量的影响研究。最后,指出目前生物质能炼焦、高炉喷煤、烧结和球团中的应用还多处于基础研究阶段,建议今后应加快生物质能在炼铁各工序生产中的应用实践,以进一步评估生物质能在炼铁领域的使用效果和应用潜力。     

In-situ generation of platinum nanoparticles on LaCoO3 matrix for soot oxidation

The LaCo_0.94Pt_0.06O₃ catalyst is reduced under 5% H₂/Ar at different temperatures to get Pt/LaCoO₃ with high catalytic activity for soot oxidation. Transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), Brunauer–Emmett–Teller method (BET), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), H₂-temperature programmed reduction (H₂-TPR), O₂-temperature programmed desorption (O₂-TPD) and thermogravimetric analysis (TGA) were used to study the physicochemical properties of the catalyst. SEM and TEM results indicate that Pt nanoparticles (<10 nm) are grown homogeneously on the surface of the LaCoO₃ matrix after in-situ reduction. XRD shows that the reduced catalyst has a high symmetrical structure. TGA results indicate that all reduced catalysts exhibit an excellent activity, especially the catalyst reduced at 350 °C (T₁₀ = 338 °C, T₅₀ = 393 °C, T₉₀ = 427 °C). And perovskite is the primary active component. According to XPS study, the high symmetrical structure benefits the mobility of oxygen vacancy, and Pt nanoparticles induce the oxygen vacancy to move to its adjacent situation, resulting in more adsorbed oxygen on the surface of the reduced catalyst and increasing the activity. The possible reaction principle is also proposed.     

Nb微合金化汽车用TWIP钢的研究进展

汽车是日常生活中主要交通工具之一,其用钢质量的优劣直接关系到汽车本身及乘坐人员的安全,因此研发高性能汽车用钢至关重要。微合金化是有效改善汽车用钢性能的手段之一,微合金元素铌可细化晶粒,提高材料的强韧性及氢致延迟断裂性能,备受研究者的青睐。总结了微合金元素铌对汽车用TWIP钢组织的影响,综述了铌对汽车TWIP钢力学性能、耐磨性能及抗氢致延迟断裂性能等的作用及相应机制,并提出了现阶段铌微合金化汽车用TWIP钢研究过程中存在的问题,为后续低成本、高效地发挥铌元素在高强度汽车钢中的应用提供参考依据。     

电弧炉短流程冶炼石油套管钢中夹杂物的演变规律

为研究石油套管钢(34Mn6)中夹杂物的演变规律,对钙处理效果进行精准化控制,进行全流程取样分析,通过采用SEM-EDS分析夹杂物形貌和成分,同时结合Aspex夹杂物自动分析仪统计夹杂物的数量、成分和尺寸分布。研究结果表明,LF精炼具有较好的脱硫与脱氧能力;钙处理前,由于渣钢反应的进行,夹杂物数量明显减少,夹杂物成分中SiO₂含量增加;经过钙处理后,夹杂物成分发生显著变化,由MgO-Al₂O₃系转变为MgO-Al₂O₃-CaO系和SiO₂-Al₂O₃-CaO系,夹杂物形貌由尖角夹杂向球状夹杂过渡。在铸坯中,夹杂物数量减少,其成分已偏离液相区,向富CaO区域移动。对钙处理进行优化,通过利用热力学软件FactSage进行计算,得出钢液中钙的质量分数稳定在0.001 3%时对夹杂物的改性效果最佳,钢液中的夹杂物控制较好。     

K2O和Na2O对高Al2O3炉渣组元活度和MgO含量的影响

 随着高品位铁矿石消耗的加快,资源逐渐趋于贫化,钢铁企业可利用的铁矿石原料逐渐向中低品位原料转变,尤其是高铝铁矿,这类原料的使用无疑会增加高炉渣中Al₂O₃质量分数,影响高炉现有的操作制度。Al₂O₃质量分数为15%～17%的高炉渣,由于Al₂O₃含量高而使高炉渣的冶金性能变差,为了保证高炉渣的冶金性能,必须在其中添加8%左右的MgO。然而,Al₂O₃含量相似的浦项钢铁的高炉渣,其MgO质量分数仅为4%左右,高炉实现了高效、稳定、顺行。因此,从高炉CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO四元渣系的物理化学机理出发,研究了K₂O、Na₂O对高炉渣四元渣系CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO中各组元活度的影响;研究了“渣-气”平衡条件下渣中碱金属氧化物和气体中碱金属的关系;计算了K₂O、Na₂O和MgO对黏度的影响。结果显示,在考虑高炉渣CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO中各组元活度、碱金属在渣-气间的分布和炉渣黏度的情况下,当碱金属氧化物K₂O和Na₂O存在时,可以适当减小MgO含量,并可以保证高炉渣各组元活度及炉渣黏度基本不变。这不仅有助于减少高炉原料中添加含镁熔剂、提高原料品位、高效排碱、降低碱危害、减少碳排放、延长高炉寿命及降低成本,还能促进钢铁企业实现节能减排的目标。     

基于相变产物构建DP1180相变动力学方程研究

摘要：DP1180钢相变动力学方程的构建,有利于其力学性能的精准调控。利用Gleeble 3500对DP1180钢进行相变点测定,结合切线法、金相 硬度法研究了DP1180钢在冷却过程中的显微组织演变规律,绘制连续冷却转变曲线(CCT),并基于相变产物对相变动力学方程（JMAK方程）进行了修正。结果表明：冷速为0.5~1℃/s时,组织为铁素体(F)和贝氏体(B);冷速为2℃/s时,有马氏体(M)出现;冷速为10℃/s时,组织为贝氏体(B)和马氏体(M);冷速大于20℃/s时,组织以马氏体(M)为主;显微硬度随冷速的增加而升高;基于不同相变产物对n值的影响规律,对传统JMAK方程进行修正,构建了基于相变产物的相变动力学方程,预测精度得到提升。