当期目录

2022年 第43卷  第3期

钒钛分离与提取
膨润土改性制备多孔结构钛锂离子筛前驱体
黄成华, 李燕, 张菁菁, 税亿, 吴娜, 张理元
2022, 43(3): 1-8. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.001
摘要:
以Ti(SO4)2为钛源,CH3COOLi·2H2O为锂源,NH3·H2O为沉淀剂,H2O2为络合剂,采用沉淀胶溶法制备了钛酸锂前驱体溶胶,添加膨润土,经搅拌、陈化、干燥、煅烧后得到膨润土改性Li2TiO3粉体。研究了络合剂H2O2与Ti的摩尔比(R)、煅烧温度、膨润土与溶胶的固液比对Li2TiO3的表面形貌及晶体结构的影响。采用扫描电镜、X射线衍射、热重-差示扫描量热、红外光谱对样品进行表征。结果表明,当R=6时,未改性的Li2TiO3在750 ℃煅烧下,晶体结构最完整。按1.67 g/L的固液比添加膨润土对样品进行改性后,煅烧温度为750 ℃时各晶面结晶最完整,得到表面呈均匀多孔结构的Li2TiO3
废脱硝催化剂加盐焙烧-酸浸提钛的浸出动力学研究
王路平, 梅光军, 吴敏, 袁勤智, 于明明
2022, 43(3): 9-13. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.002
摘要:
采用加盐焙烧-酸浸法回收废脱硝催化剂中的钛,利用液-固多相反应的核收缩模型研究硫酸浸钛的浸出动力学,考察了硫酸浓度和酸浸温度对钛浸出反应速率的影响。结果表明,在温度低于60 ℃或硫酸质量分数小于45%时,浸出受化学反应和固膜扩散混合控制;升温和提高硫酸浓度浸出过程则转变为化学反应控制。低温受混合控制时的表观活化能为30.23 kJ/mol,升温后受化学反应控制时的表观活化能为92.92 kJ/mol,表观反应级数为4.932。提高反应温度和硫酸浓度均能加快钛的浸出速率,提高钛的浸出率。
铝锌复合盐处理对金红石型TiO2质量的影响研究
路瑞芳, 孙蔷, 杨芳, 王小慧, 刘婵, 程晓哲
2022, 43(3): 14-19. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.003
摘要:
以水解偏钛酸为原料,开展铝锌复合盐处理对金红石型二氧化钛质量的影响研究。通过调整煅烧温度制备金红石转化率合格的二氧化钛样品,考察Al2O3和ZnO加量对金红石合格所需煅烧温度的影响。然后对金红石合格的二氧化钛样品的粒度分布和形貌以及颜料性能进行分析。结果表明:在铝锌复合盐处理体系中,Al2O3加量较低时促进金红石转化,Al2O3加量较高时抑制金红石转化;ZnO促进金红石转化。随着Al2O3加量的增加,样品的TCS和SCX先增加后降低、平均粒径先降低后增加、离散系数变大、长径比增加、粒子逐渐由椭球形长成长条形;Al2O3加量0.15%时样品TCS和SCX最好、平均粒径最小。随着ZnO加量的增加,样品的TCS和SCX、平均粒径、离散系数、长径比均无明显变化规律;Al2O3加量0.15%时随ZnO加量的增加,样品平均粒径减小,长径比减小,粒子逐渐由长条形长成椭球形。
溶液燃烧合成法制备钒酸锂及其电化学性能
陈宗岭, 曹知勤, 何逵, 张雪峰
2022, 43(3): 20-25. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.004
摘要:
以硝酸铵、偏钒酸铵、硝酸锂、葡萄糖、柠檬酸、甘氨酸为原料,采用溶液燃烧合成法成功制备了锂离子电池正极材料LiVO3粉末,探究了煅烧温度和煅烧时间对LiVO3制备的影响,并将制备得到的LiVO3粉末作为活性物质进行电池组装,进一步探究了其作为锂离子电池正极材料时的电化学性能。结果表明:400 ℃煅烧1 h时制备的LiVO3粉末具有最佳的电化学性能,0.1 A/g的充放电速率下,电池首次放电比容量为244.3 mAh/g,经过50次循环后放电比容量为193.6 mAh/g。
脱硝催化剂载体二氧化钛的制备与表征
李化全, 邱贵宝, 吕学伟
2022, 43(3): 26-32. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.005
摘要:
以硫酸法钛白粉生产的偏钛酸为原料,经过氨水中和,活性元素复合、煅烧、粉碎等工艺过程,制备了脱硝催化剂载体二氧化钛。利用粒度分布、XRD、SEM等测试手段对粉体的晶型结构、形貌等进行表征。结果表明制备的脱硝催化剂载体二氧化钛为锐钛型,粒度分布均匀,颗粒形貌较好;随着煅烧温度的升高,制备的脱硝催化剂载体二氧化钛SA90、SA100、SA200的衍射峰的强度都远低于纯锐钛型钛白粉样品BA01-01的衍射峰,结晶尺寸在100~200 nm,活性较好。
生物质烘干钛精矿对其酸解性能的影响
王海波, 孙科, 程晓哲, 王斌, 吴小平
2022, 43(3): 33-39. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.006
摘要:
针对生物质烘干钛精矿时出现酸解性能下降现象,通过对比不同烘干方式钛精矿酸解性能差异,查找了其对酸解性能的影响,并开展了酸解性能提升探索试验。试验结果表明:生物质直接烘干的钛精矿中混入生物质及其燃烧残渣后,其相对煤气直接烘干的钛精矿,酸解性能中酸解率及钛液抽速下降,且混入量越大,酸解率及钛液抽速下降越大;当生物质直接烘干的钛精矿C含量为煤气直接烘干钛精矿C含量的4倍时,在反应酸矿比增加0.02,反应酸浓度增加2%,熟化温度增加10 ℃,熟化时间增加1 h的条件下,其酸解率93.00%大于煤气直接烘干钛精矿酸解率90.91%,但其钛液100 mL抽速615 s低于煤气直接烘干钛精矿钛液100 mL抽速122 s,且随着酸解率的提升,钛液抽速降低,通过将生物质直接烘干的钛精矿与煤气直接烘干的钛精矿按照质量比5:95混合后进行酸解,其酸解率、钛液抽速与煤气直接烘干钛精矿的酸解率、钛液抽速基本一致。
钒钛材料与应用
50 mm厚板TC4及TA17钛合金真空电子束焊接工艺研究
李大东, 白威, 邓健, 陈容, 耿乃涛
2022, 43(3): 40-46. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.007
摘要:
采用JMATPRO热力学软件,在分析TC4和TA17钛合金的密度、比热和导热率等特性的基础上,开展了厚度50 mm的TC4和TA17钛合金真空电子束焊接试验,设计了高压和中压加速电压,不同焊接束流和焊接速度的参数变化,研究了焊接工艺参数对焊缝熔宽和熔深及焊缝成形系数的影响作用。试验结果表明,相同焊接工艺参数条件下TC4钛合金的熔深和焊缝成形系数较TA17高,焊接束流对熔深和焊缝成形系数影响能力最为突出,加速电压150 kV的高压更适合于大厚板钛合金的真空电子束焊接。
放电等离子烧结温度对TiB2/Al复合材料结构与性能的影响
卢超, 张傲, 杨智, 刘佳, 安旭光, 孔清泉, 冯威, 徐志平
2022, 43(3): 47-52. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.008
摘要:
以铝粉为基体、二硼化钛颗粒为增强体,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备TiB2/Al复合材料,研究了不同烧结温度(500、525、550 ℃)对复合材料的物相组成、致密度、显微硬度、抗拉/抗压性能的影响。结果表明,所制备复合材料主晶相为α-Al,烧结温度高于525℃时析出少量TiB2相;随着烧结温度升高,复合材料的致密度、硬度、抗拉强度和抗压强度均呈现先增大后减小的趋势,伸长率和压缩率则先减小后增大;烧结温度为525 ℃时,复合材料的综合性能最佳,致密度和显微硬度(HV)分别获得最高值98.57%和49.83,抗拉强度(84.9 MPa)和抗压强度(265.1 MPa)也达到最大值;烧结温度偏高时(550 ℃),材料内部形成孔洞,拉伸过程中出现穿晶断裂现象。
Ag2C2O4/TiO2异质结的制备及其光催化性能研究
任旺, 李敏娇, 张英, 张述林
2022, 43(3): 53-58. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.009
摘要:
采用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型TiO2,通过沉淀法成功将Ag2C2O4沉积于TiO2表面制备了Ag2C2O4/TiO2异质结。采用孔隙比表面分析仪(BET)、X-射线衍射仪(XRD)等对Ag2C2O4/TiO2异质结结构和光响应能力进行了表征;运用表面光电压仪(SPS)等对光催化剂的光生电荷分离特性进行了研究;考察了异质结光催化剂对模拟污染物罗丹明B的催化降解性能。结果表明:当Ag2C2O4/TiO2摩尔比为7.0%时,异质结光催化剂的光生电子-空穴分离速率最高,该光催化剂对罗丹明B的光催化降解性能最好。
Ti(C0.5N0.5)颗粒增强钛基复合材料显微组织和力学性能的研究
韩威, 姜中涛, 杨鑫, 敬小龙
2022, 43(3): 59-64. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.010
摘要:
以纯Ti粉、Ti(C0.5N0.5) 颗粒为原料,采用粉末冶金工艺,制备了Ti(C0.5N0.5)颗粒增强钛基复合材料,研究了Ti(C0.5N0.5) 含量对钛基复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:Ti(C0.5N0.5) 颗粒的添加,显著细化了钛基体的晶粒,晶粒形貌由粗大的柱状晶转变为细小的等轴晶;随着Ti(C0.5N0.5) 含量的增加,钛基复合材料的孔隙明显减少,致密度提高,钛基复合材料的硬度和屈服强度逐渐增加,但压缩应变逐渐减小。
二氧化钛在油墨中的应用性能研究
于耀杰, 宋悦, 董仕顺, 任秀莲, 魏琦峰
2022, 43(3): 65-70. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.011
摘要:
对二氧化钛在油墨中的应用性能进行了研究,通过对二氧化钛粗品进行不同条件的研磨分散、无机包覆处理,并进行颜料性能及油墨应用性能研究测试,总结归纳出适宜油墨应用的高遮盖力二氧化钛制备方案。其最佳工艺为:在浆料浓度为500 g/L条件下,研磨分散40 min,并进行氧化硅和氧化铝无机包覆,得到样品的二氧化钛含量达90.23%,L值为95.61,b值为1.82,油墨中的遮盖力达到最大值,具备最佳的油墨应用效果。
基于搅拌摩擦加工的汽车钛合金组织与性能研究
李莎莎, 王磊, 吕欣蕊, 于丽丽
2022, 43(3): 71-76. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.012
摘要:
采用不同的主轴旋转速度和行进速度对铸态Ti8LC汽车钛合金进行了搅拌摩擦加工改性试验,并测试和对比分析了合金试样的显微组织和力学性能。结果表明,改性后合金内部晶粒明显细化、组织分布均匀性得到改善、力学性能显著提高。在轴肩下压量0.2 mm和主轴倾斜角度2.5°不变的情况下,随主轴旋转速度从200 r/min增大到400 r/min或行进速度从30 mm/s加快到90 mm/s,改性钛合金试样的晶粒先细化后粗化、力学性能先提高后下降。主轴旋转速度300 r/min,行进速度60 mm/s时改性钛合金试样的力学性能最佳,抗拉强度和屈服强度分别为1 046、729 MPa,延伸率为12.7%;与铸态Ti8LC汽车钛合金相比,改性后试样的抗拉强度和屈服强度分别增大118、125 MPa,其增幅分别达12.7%、20.7%。
采矿与选矿
攀西某选铁尾矿中钛铁矿浮选药剂优化试验研究
邓建, 杨耀辉, 王洪彬, 严伟平, 曾小波
2022, 43(3): 77-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.013
摘要:
针对攀西某选铁尾矿进行了钛铁矿浮选药剂优化试验研究,其TiO2品位为16.6%,主要矿物为钛铁矿、钛磁铁矿、辉石、橄榄石,次要矿物为斜长石、绿泥石。经过捕收剂、抑制剂、硫酸等药剂优化试验,利用硫酸+EMA+MOH,通过磁选除铁-浮选脱硫+一粗一扫五次精选选钛流程,闭路试验可以获得钛精矿产率25.18%,TiO2品位46.48%,回收率71.31%的良好指标,为攀西矿区选铁尾矿中钛铁矿的回收提供技术参考。
印尼海滨砂矿与攀西钒钛磁铁矿选铁差异性研究
王洪彬, 刘志雄, 祝勇涛, 陈碧, 张旺
2022, 43(3): 84-90. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.014
摘要:
以攀西某钒钛磁铁矿干抛尾矿作对比样,开展印尼海滨砂矿和攀西钒钛磁铁矿的选铁试验研究。结果表明:获得TFe品位相当铁精矿时,印尼海滨砂矿选铁工艺流程较攀西钒钛磁铁矿简单,估算印尼铁精矿选矿成本较攀西铁精矿的低约80元/t,印尼铁精矿S含量0.042%,能降低冶炼脱硫成本;印尼海滨砂矿选铁尾矿中钛无利用价值,印尼铁精矿Cl含量0.012%,需特别关注其对高炉的腐蚀。研究成果为今后印尼海滨砂矿资源的利用提供数据支撑和技术支持。
国外某海滨砂矿综合回收试验研究
梁焘茂, 杨招君, 钟森林, 洪秋阳, 吴城材, 王丰雨, 张超达
2022, 43(3): 91-97. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.015
摘要:
国外某海滨砂矿富含钛铁矿、锆石、独居石等多种有用矿物。钛铁矿矿物经历蚀变,部分锆石表面被铁污染,矿物磁、电性质发生变化,较为难选。采用筛选—螺旋溜槽一粗一扫工艺预富集重矿物,获得产率23.78%,Fe、TiO2、REO、Zr(Hf)O2品位分别为25.76%、43.73%、0.44%、2.83%,回收率分别为93.70%、93.11%、78.32%、93.64%的重砂。针对重砂,采用弱磁选铁—高梯度强磁选一粗一精一扫,分离出部分磁性较强钛精矿,强磁中矿采用摇床—干式磁选—电选流程分离出独居石精矿和另一部分磁性较弱钛精矿,强磁尾矿进行摇床选锆—锆粗精矿进行电选除杂,从而分离出铁精矿、钛精矿、独居石精矿和锆精矿产品。相对重砂,精矿与中矿中TiO2、REO、Zr(Hf)O2综合回收率分别为99.16%、67.71%、89.56%,实现了有用矿物的综合回收。研究结果可为类似海滨砂矿的开发和综合回收提供参考。
国外某原生钛铁矿选矿工艺试验研究
钟森林, 谢宝华, 王丰雨, 梁焘茂, 张超达
2022, 43(3): 98-103. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.016
摘要:
国外某原生钛铁矿中TiO2品位8.23%、Fe2O3品位16.47%;主要含钛矿物为钛铁矿、少量金红石和榍石,微量含钛的磁铁矿,脉石矿物主要是角闪石、长石,其次绿泥石、金云母、石英、高岭土等。有价矿物之间嵌布关系复杂,且钛铁矿嵌布粒度细,同时钛铁矿和磁铁矿包裹体包含于角闪石间,增强角闪石磁性,不利于钛铁矿磁选分离。试验采用磁选-粗精矿再磨-浮选工艺流程获得TiO2品位为47.41%、回收率为50.32%的钛精矿。
白马钒钛磁铁矿提质降杂研究及工业实践
刘志雄
2022, 43(3): 104-110. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.017
摘要:
为进一步提高钒钛铁精矿品位,实现高炉精料方针,针对攀西白马矿区某选矿厂生产的钒钛磁铁精矿开展了工艺矿物学研究,认为钛磁铁矿中客晶矿物的存在影响了铁精矿的理论品位,是钒钛铁精矿品位难以提高的主要原因。通过实验室试验和工业试验,提出采用提高磨矿细度进行深度选别技术路线可以有效降低铁精矿中SiO2、MgO、Al2O3等元素含量,从而进一步提高其铁精矿品位。研究成果在白马矿区某选矿厂进行了工业应用,将钒钛铁精矿品位由55%提高至57%以上,有效地提高了冶炼系统高品位钒钛铁精矿的保供能力,提升钢铁全产线的经济效益,为攀西地区钒钛磁铁矿精矿品位的提高提供了技术路线。
低品位钛铁矿选矿工艺研究
杨道广
2022, 43(3): 111-117. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.018
摘要:
某低品位钒钛磁铁矿,TiO2品位为6.15%,矿物组成复杂,为充分回收其中的钛铁矿,针对钛的赋存状态及粒级分布特点,制定了强磁磁选预抛尾、重选提质、细磨弱磁选除铁、反浮选脱硫与一粗一扫两精浮钛组合工艺流程,研究了磁感应强度、磁介质大小、脉动冲程、磨矿浓度、磨矿时间、浮选调整剂及捕收剂用量等的影响,在获得最优工艺条件的基础上,按“一段强磁抛尾—两段重选抛尾—磨矿—除铁—浮选”的工艺流程进行了闭路试验。试验获得了TiO2品位48.22%,回收率为35.19%的钛精矿。矿石中主要有用的矿物钛铁矿得到了有效的回收。
钢铁冶金与材料
攀钢铁矿粉高温性能及优化配矿研究
胡鹏, 唐文博, 黄楚, 饶家庭, 杨明睿
2022, 43(3): 118-124. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.019
摘要:
通过微型烧结试验对攀钢铁矿粉高温性能进行了检测,结果表明攀钢所用高钛型钒钛磁铁矿同化温度达到1320 ℃以上,液相流动性指数仅0.1,粘结相强度大于3 500 N,需要通过优化配矿来改善烧结混匀矿性能。因此,根据高温性能进行了优化配矿,并开展了高温性能和烧结杯验证试验,结果表明:TiO2含量对铁矿粉烧结高温性能影响较大。随着TiO2含量从7.0%降低至3.0%时,混匀矿的同化温度从1305 ℃降低至1280 ℃,液相流动性指数从0.42提高至0.78,粘结相强度则从2 640 N降低至1 915 N,烧结矿成品率、转鼓强度和中低温性能显著提高,且烧结过程中TiO2与CaO反应生成的结构致密、熔点较高的钙钛矿物相减少,铁酸钙物相增加。
钒对高温渗碳SCM420H齿轮钢组织和淬透性的影响
刘年富, 胡涛, 田钱仁, 王高峰, 付建勋
2022, 43(3): 125-131. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.020
摘要:
对高温渗碳SCM420H齿轮钢进行了钒微合金化处理,并对钢中组织及淬透性进行了研究。结果表明:SCM420H齿轮钢中V含量和N含量应控制范围分别在0.03%~0.05%和0.012%~0.018%。MN(M=Ti,V)在966 ℃时析出并在559 ℃时向M(C,N)发生转化,常温时的M(C,N)质量百分数约为0.049%。将加热温度控制在1200 ℃±20 ℃,在预热段(室温升至850 ℃左右)加热时间控制在120 min内,在940~980 ℃高温渗碳保温6 h后,圆钢的带状组织控制在1.5~2级,奥氏体晶粒稳定在7.5~8级,M(C,N)主要为能起到钉扎晶界、细化奥氏体晶粒的纳米级球状V(C,N)。将连铸结晶器电磁搅拌强度参数调整为150 A,2.5 Hz,铸坯拉速为0.85 m/min,浇铸过热度为15~30 ℃,碳含量偏差值可控制在0.01%,碳含量的均匀化有利于淬透性的窄带化控制,钒微合金化后,试样的淬透性硬度值(HRC)最高为37,最低为35,淬透性带宽硬度值(HRC)≤3。
V和Ti元素对耐候钢过冷奥氏体连续冷却相变行为的影响研究
崔凯禹, 李正荣, 赵征志, 叶晓瑜, 汪创伟, 张开华, 胡云凤, 熊雪刚
2022, 43(3): 132-138. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.021
摘要:
进行了V、Ti元素含量不同的耐候钢的过冷奥氏体连续冷却转变热模拟试验并绘制了CCT曲线,研究了不同冷却速度以及V、Ti元素对耐候钢组织转变以及性能的影响。当V含量由0.03%提高至0.07%,马氏体转变开始温度Ms提高25 ℃,促进了马氏体相变。当Ti含量由0.03%提高至0.10%,扩大了贝氏体相变区、降低了贝氏体开始转变冷速,促进了贝氏体转变;同时,马氏体转变开始温度Ms降低22 ℃、马氏体转变终了温度Mf升高18 ℃,马氏体转变区域变窄,抑制了马氏体转变。随着冷却速率的提高,HV0.2硬度值逐渐增加。HV0.2硬度值主要受金相组织的尺寸和形貌影响,V、Ti的第二相析出物对HV0.2硬度值的影响不大。
钛含量对0.17C-0.30Si-1.40Mn钢组织与力学性能的影响
刘阳春, 白凤霞, 徐彬, 张云鹤, 李蓓, 张世龙
2022, 43(3): 139-145. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.022
摘要:
在某钢厂冶炼的0.17C-0.30Si-1.40Mn钢中添加不同含量的微合金化元素钛,热连轧成板卷后逐卷取样进行力学性能测试和金相组织检验,并采用碳复型萃取方法制作薄膜样品进行透射电镜观察,研究了钛含量对0.17C-0.30Si-1.40Mn钢组织和力学性能的影响。结果表明:随钢中钛含量由0增加至0.073%,当Ti含量≤0.020%时,强度缓慢提高;当Ti含量为0.021%~0.038%时,强度显著提高;当Ti含量>0.038%时,强度增加趋缓。钛加入0.17C-0.30Si-1.40Mn钢越多,钢的延伸率和冲击功下降就越多。钛对0.17C-0.30Si-1.40Mn钢的显微组织影响不大,仅能使其晶粒尺寸略微减小。钛在0.17C-0.30Si-1.40Mn钢中只能沉淀析出少量尺寸较大的Ti(N,C)和Ti4C2S2颗粒,起到微弱的细晶强化作用,但是钛在钢中能够沉淀析出大量细微的TiC颗粒,产生强烈的沉淀强化作用。此外,研究发现钛含量对低碳锰钢力学性能的影响还与钢中碳含量有关,钢中碳含量不同,强度随钛含量转变曲线上的2个拐点也不相同。
钒微合金化对5CrNiMo模具钢组织与性能的影响分析
张玉平, 韦光珍, 王梦涵
2022, 43(3): 146-151. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.023
摘要:
在5CrNiMoV模具钢试样中添加了不同含量的合金元素钒,制备了不同钒含量的5CrNiMoVx(x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5)模具钢试样,并采用金相和扫描电镜对试样显微组织进行分析,测试了试样的抗热裂性能和耐高温磨损性能。结果表明,添加合金元素钒有助于细化5CrNiMoV模具钢试样的显微组织,提高其抗热裂性能和耐高温磨损性能。随钒含量逐渐增加,模具钢试样的显微组织先细化后粗化,抗热裂性能和耐高温磨损性能先提高后下降。与不添加钒(x=0)相比,当钒含量x=0.3%时,5CrNiMoVx模具钢试样的裂纹长度减小3.4 mm、磨损体积减小16×10−3 mm3,模具钢试样的抗热裂性能和耐高温磨损性能显著提高。5CrNiMoVx (x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5)模具钢试样的钒含量优选为x=0.3%。
TiO2对低氟渣系电渣重熔Incoloy825合金中Al、Ti元素影响的热力学研究
巨建涛, 王华勇, 朱智洪, 杨康帅, 顾越
2022, 43(3): 152-160. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.024
摘要:
为了研究低氟渣电渣重熔过程中电渣锭中元素的变化,以Incoloy825合金为研究对象,渣中添加不同含量的TiO2和脱氧剂,进行了四组电渣重熔试验;并基于离子分子共存理论、热力学理论和质量守恒定律建立Al、Ti含量控制的热力学模型。结果表明,随着渣中TiO2含量的增加,电渣锭中Ti含量增加,Al含量减少,这是由于铝钛的交换反应4Al+3TiO2=3Ti+2Al2O3控制的,Si和Mn元素含量变化不大。当TiO2含量不变时,Al、Ti元素的含量沿着电渣锭高度的方向上有不同程度的增加,Si、Mn元素的含量则均有所下降。当熔渣中$ \mathrm{l}\mathrm{g}({a}_{{\mathrm{A}\mathrm{l}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}}^{2}/{a}_{\mathrm{T}\mathrm{i}{\mathrm{O}}_{2}}^{2}) $为−3.16时,结合Al脱氧剂的添加,可以得到Al、Ti含量均匀性较好的产品,试验结果很好地验证了热力学模型的准确性。
6Cr13Mo不锈钢中碳化物演变规律研究
宋令玺, 郑淮北, 杨亚光, 王英虎
2022, 43(3): 161-166. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.025
摘要:
采用Thermo-Calc热力学软件对6Cr13Mo不锈钢进行了相图计算,利用超高温共聚焦显微镜模拟了6Cr13Mo不锈钢加热、冷却及凝固过程,观察分析了碳化物的演变规律。结果表明:相图计算的6Cr13Mo不锈钢平衡室温组织为铁素体和M23C6类型碳化物;凝固过程中成分发生凝固偏析,当液相中C含量达到约为1%时,成分体系变为亚共晶钢体系,在析出奥氏体的同时,液相中直接析出M7C3类型的碳化物;加热过程中,随着温度升高,碳化物呈先增加后减少趋势;降温过程中,随着温度降低,碳化物逐渐增多,且在800 ℃时达到峰值;凝固过程中,随着凝固速率的提高,M7C3数量减少且形态改变。
IF钢中夹杂物在连铸过程中的演变行为
郝晓帅, 白雪峰, 孙彦辉, 郭志杰, 曾建华, 张敏, 吴晨辉
2022, 43(3): 167-175. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.026
摘要:
针对某厂生产的IF钢连铸过程中间包钢液和铸坯取样,采取T.O、[N]含量分析和ASPEX扫描电镜-能谱仪等方法,并结合热力学计算分析了连铸过程钢中夹杂物的演变行为。结果表明,连铸过程钢中T.O含量整体呈现下降趋势,但中间包开浇阶段钢液受到覆盖剂或耐材的二次氧化,应适当调整覆盖剂成分或炉衬成分,铸坯中T.O含量为12×10−6,[N]含量为21×10−6,符合IF钢控制要求。夹杂物数量密度的变化趋势与T.O一致,铸坯中夹杂物数量密度增加是因为凝固冷却过程中有大量TiN析出。整个中间包过程注流区钢液中夹杂物的数量密度低于浇注区,但平均尺寸更大。随着浇注进行,中间包钢液夹杂物中MgO的含量逐渐升高,且与尺寸呈现负相关关系,大于10 μm的夹杂物集中分布在Al2O3含量高的区域。热力学计算结果表明1600 ℃时,钢液中稳定存在的夹杂物相只有Al2O3,然而试验结果中发现了较多的Al2O3-TiOx夹杂物,这是由于RH精炼过程加钛合金后,造成局部Ti浓度过高,为TiOx和Al2O3-TiOx的形成提供了条件。铸坯中存在TiS类夹杂物,包含纯TiS夹杂物和Al2O3-TiS及TiS-TiN的复合夹杂物,此类夹杂物的尺寸随着TiS质量分数的增大而减小。
大型钢坯加热炉多炉况同步加热钛坯技术研究
郭宏
2022, 43(3): 176-184. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.027
摘要:
钛由于其具有各种优异的性能,被广泛应用于国防及民用领域。高效、低成本地连续生产大卷重钛带卷,利用常规热连轧生产线进行钛、钛合金-钢共线生产是大卷重钛带卷生产的发展趋势。对于钢-钛共线轧制热轧钛带卷,加热是关键环节。在某1 450 mm热带钢连轧线基础上,针对钛带卷生产效率低、加热能耗大等问题,通过ANSYS有限元建立钢坯加热炉实体模型,Fluent仿真得到加热炉内温度场和流场,分析了钛板坯在加热炉中不同阶段的温度分布,成功突破了大型钢坯加热炉多炉况同步加热钛坯技术,实现了钛带卷的高效高质量生产。
回火时间对马氏体钢氢脆敏感性的影响
叶高奇
2022, 43(3): 185-190. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.028
摘要:
采用慢应变速率拉伸及氢渗透试验研究了回火热处理时间对一种马氏体钢氢脆敏感性的影响。试验结果表明:随着回火时间的延长,试样的氢脆敏感性先降低后增加,当回火时间为4 h时,材料的氢脆敏感性指数达到最低值。其主要原因是当回火时间小于4 h时,大量碳化物的析出有效捕获了氢原子,使有效氢扩散系数及氢脆敏感性均降低;但当回火时间大于4 h时,碳化物粗化长大,其对氢原子的捕获作用减弱,导致有效氢扩散系数增加,氢脆敏感性增强。
低成本薄规格L485M管线钢的研制开发
徐海健, 郭诚, 高红, 任毅, 乔馨, 沙孝春
2022, 43(3): 191-196. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.03.029
摘要:
研究了不同加热温度、轧制工艺和冷却速率在内的低成本L485M管线钢组织及性能变化。结果表明:随着加热温度升高,奥氏体晶粒尺寸逐渐长大,当加热温度≤1200 ℃时,奥氏体平均晶粒尺寸可控制在50 μm以内;通过增加中间坯厚度,使其精轧阶段累计压下量增加,可显著细化钢板心部组织,同时增加析出相密度;通过提高轧后钢板的冷却速率,既抑制了先共析铁素体的转变,也促进了针状铁素体和粒状贝氏体形成。当冷却速率为25 ℃/s时,可得到有利于试验钢性能的由针状铁素体和粒状贝氏体为主的复相组织,钢板的强韧性得到显著改善;生产的L485M级管线钢满足技术条件要求,可实现L485M级别管线钢降低成本生产。目前,鞍钢已可以实现无Mo低成本薄规格L485M管线钢稳定化批量生产。