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2016年  第37卷  第2期

钒钛分离与提取
复吹转炉铁水提钒理论及热模拟试验
刘质斌, 张曦东, 马登, 赵斌, 吴巍
2016, 37(2): 1-7. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.001
摘要:
采用共存理论计算了提钒炉渣V2O3-SiO2-TiO2-Cr2O3-MgO-MnO-FeO中V2O3的活度系数,研究了炉渣组元、温度对V2O3活度系数的影响,得到V2O3的活度系数为0.5×10-6~9.0×10-6。通过对V-C平衡进行研究,得出了V-C氧化的转化温度为1380℃,即吹炼过程铁水控制温度。采用具备顶底复吹功能的500kg中频感应炉模拟了复吹转炉铁水提钒工艺,试验结果表明:吹炼终点钒质量分数平均为0.06%,钒氧化率为95%。底吹搅拌可以显著加速铁水中钒的氧化,缩短3min的冶炼周期。
热处理条件对含钛高炉渣中钙钛矿相析出行为的影响
张士秋, 王维清, 闫武, 邓杰, 黄阳
2016, 37(2): 8-14. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.002
摘要:
为了实现攀钢含钛高炉渣中钛组分的有效回收,研究了将钙钛矿作为钛的富集相时,不同热处理条件对钙钛矿相选择性析出行为的影响。通过分析化学组分及矿物组成特点,结合相图理论,采用选择性析出技术,探索了Fe2O3加入量、结晶温度、结晶时间及降温速度对钙钛矿富集效果的影响。试验结果表明,原渣加入2.54% CaO为调整剂,经1 025℃预氧化30 min后,再与1%的Fe2O3混匀,在1 470℃下熔融60 min,然后以0.5℃/min降温速率降至1 320℃并恒温90 min,最终所获得的改性渣中钙钛矿结晶量为30.62%、晶粒大小为63.17μm,实现了含钛高炉渣中TiO2的有效富集,为钙钛矿与钛辉石的浮选分离创造了条件。
金红石型颜料钛白消色力与盐处理煅烧影响因素回归关系
梁安兵, 田从学, 陈华, 陈志容
2016, 37(2): 15-20. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.003
摘要:
以低浓度工业钛液所制偏钛酸为原料,采用四元二次回归正交组合设计考察盐处理剂加量(锌盐、钾盐、磷盐)和煅烧段最高温度的正交交互作用影响,对偏钛酸进行粒度、XRD表征分析,并测试样品消色力指标,建立有效回归模型,预测钛白质量。最佳盐处理煅烧条件为:ZnO 0.36%,K2O 0.70%,P2O50.20%,高温段煅烧温度850℃,试验值与预测值吻合度较好。
加料速率对低浓度钛液水解的影响
刘翠翠, 梁斌, 吕莉, 李春
2016, 37(2): 21-26. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.004
摘要:
对硫酸氧钛溶液的水解过程进行了试验研究,着重考察了钛液加料速率对低浓度钛液水解率、变灰点、水解物一次及二次颗粒尺寸等的影响。结果表明,随着加料速率的降低,钛液的水解率增加,这是因为慢的加料速率增大了初期钛液稀释度且其持续时间较长,形成晶种数量更多;随着加料速率降低,钛液变灰的时间缩短;加料速率影响了水解物一次颗粒尺寸,慢的加料速率有助于形成细小均匀的一次颗粒;低浓度水解物颗粒(二次颗粒)的平均粒径在1.69~1.78μm,随着加料速率降低,所得水解产物的粒度分布变窄,且水解物从无规则、较为密实的颗粒逐渐向球形、疏松颗粒变化。通过关于加料速率的研究,对钛液水解生产工艺改进起到进一步指导作用。
分步球磨碳热法制备Ti(C,N)复合粉末工艺
何平基
2016, 37(2): 27-30. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.005
摘要:
以钛铁矿为原料,采用分步球磨后碳热还原法,进行Ti(C,N)复合粉末的制备,并对Ti(C,N)复合粉末的粒径、形貌、物相组成和烧结性能进行测试与分析。结果表明:Ti(C,N)复合粉末粒径为2~5μm,呈正态分布,由Ti(C,N)和α-Fe组成。试验制备Ti(C,N)复合粉末烧结体的抗弯强度达到商业Ti(C,N)粉末烧结体的98%、断裂韧性达到商业Ti(C,N)粉末烧结体的110%。
陕西某钒钛磁铁矿工艺矿物学特征
朱晓波, 李望, 孙志勇
2016, 37(2): 31-36. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.006
摘要:
利用多种检测手段对矿石化学成分、矿物组成、矿石粒度和矿石结构等进行分析,研究陕西某地多金属矿的工艺矿物学。研究表明:该多金属矿以磁铁矿和钛铁矿为主,此外含有少量的黄铁矿和赤褐铁矿等,钒多赋存于磁铁矿中,钛多赋存于钛铁矿中。矿石组构简单,有利于矿物的充分解离。磁铁矿和钛铁矿多以稀疏浸染状-星点状分布于脉石矿物粒间,少量包裹于脉石矿物中,且与黄铁矿和赤铁矿连生较少。
钒钛材料与应用
纯钛TA1热变形行为及加工图
李军, 史庆南, 于辉, 任万波
2016, 37(2): 37-43. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.007
摘要:
采用Gleeble-3800热模拟机对一种纯钛TA1进行了等温等应变速率热压缩试验,变形温度范围为650~850℃,应变速率范围为1~20 s-1,变形量为60%。研究结果表明:纯钛的流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率升高而升高;采用Arrhenius本构模型构建了纯钛的本构方程,该方程可为纯钛热加工的数值模拟提供模型参考;根据动态材料模型构建了纯钛的热加工图,并通过纯钛的显微组织对热加工图进行了验证,结果表明纯钛热加工图的预测与组织演变规律一致。研究结果为纯钛热加工工艺的制定和优化提供了理论依据。
纯钛VAR熔池形貌和凝固组织模拟及其工业验证
肖聪
2016, 37(2): 44-49,83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.008
摘要:
运用ANSYS和μMat Ic软件分析了Ø980 mm纯钛锭VAR过程中熔池形貌以及凝固组织的变化规律。模拟计算结果表明:起弧阶段的熔池很小,呈浅U型;随后熔池形貌由U型逐渐变为V型;当坩埚内热量输入与输出达到平衡时,熔炼进入稳定阶段,熔池深度和宽度不再变化;补缩过程中,熔池不断缩小直至消失。凝固组织的变化规律为:与坩埚壁接触的钛液快速冷却形成细晶组织;随着熔炼的进行,以枝晶形状生长的部分细晶粒最终形成具有一定择优取向的柱状晶;铸锭中心区域和液固临界区域,晶粒直接在金属液内形核并长大,形成的等轴晶粒阻碍了柱状晶的生长,发生柱状晶-等轴转变。通过解剖工业铸锭验证,熔池形貌和凝固组织与数值模型的计算结果相吻合。
石墨烯改性钒基储氢电池负极材料的组织与性能研究
胡银全, 伍小兵, 贺晓辉
2016, 37(2): 50-54. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.009
摘要:
采用球磨后再烧结方法制备出石墨烯改性钒基储氢电池负极材料,并进行材料的物相组成、显微组织、吸放氢性能和循环稳定性的测试与分析。结果表明:该材料由V基固溶体主相、呈三维网状结构分布的TiNi相以及呈弥散状分布的石墨烯组成,具有较佳的吸放氢性能和循环稳定性。与相同方法制备的V3TiNi0.56相比,该材料的最大吸氢量增加16.4%,放氢平台压力相当,20次充放电循环后的放电容量衰减率从92.8%减小至6.7%。
SiO2、Al2O3表面修饰TiO2结构分析与光催化研究
吕波
2016, 37(2): 55-61. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.010
摘要:
利用硅酸钠、偏铝酸钠对TiO2基体进行无机表面修饰堵塞光辐照二氧化钛产生的电子-空穴,以提高二氧化钛的耐候性能和分散性能。用聚焦光束反射测量仪(FBRM)在线测试粒子表面膜层的生长情况,用X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、表面面积(BET)等技术对修饰前后二氧化钛的物相和微/纳结构进行表征分析,结果表明TiO2粒子表面形成了均匀致密的无定型二氧化硅、稳定的勃姆石胶体膜层,填补了空氧位,弥补二氧化钛的光化学活性缺陷;光降解试验结果表明:单硅修饰和硅铝二元修饰的二氧化钛样品的光催化活性降低,降解速率减缓,二氧化钛得到有效的保护。
溶析结晶法制备偏钒酸钾
吴刘柱
2016, 37(2): 62-65. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.011
摘要:
采用溶析结晶法制备偏钒酸钾,确定高钒浓度下偏钒酸钾存在酸度范围。试验结果表明,钒浓度150 g/L,pH值7.6~8.5,溶析结晶法制备偏钒酸钾时溶析剂采用乙醇、加入量按体积比1:1,搅拌60 min,结晶钒收率大于95%,偏钒酸钾纯度98%以上。在溶析结晶过程中结晶收率与溶析剂配比、结晶前钒浓度、结晶时间关系密切;结晶晶体中的铬随结晶前液钒浓度增加而增加,不随结晶时间的变化而变化,硅随结晶时间的增加而降低,不随结晶浓度的变化而变化,同时通过控制溶析剂加入量可控制结晶粒度。
高氮钒铬微合金化工艺试制600 MPa高强抗震钢筋
陈伟, 吴光耀, 张卫强, 陈必胜, 李金柱
2016, 37(2): 66-72. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.012
摘要:
为适应建筑用钢升级换代发展的需求,开展了高氮钒铬微合金化工艺试制600 MPa高强抗震钢筋工业试验,采用拉力试验机、材料试验机、金相显微镜、透射电镜、X射线衍射仪,对钢筋力学性能、疲劳寿命、显微组织、析出相及夹杂物进行检验分析。结果表明:钢筋具有良好的抗震性、强韧性、疲劳性及高低温拉伸性能,综合性能优异;钢的显微组织为铁素体+珠光体(含量42%~48%),铁素体晶粒度大于10.5级,组织细小及分布均匀;钢的铁素体基体、晶界及位错线上析出了大量尺寸2~30 nm的细小弥散的V(CN)析出相,析出相数量占总钒量的70%以上,V的析出强化效果得到充分发挥;钢中夹杂物数量少、尺寸小,有利于塑韧性的改善。
钢铁冶金与材料
低COD处理沉钒废水回收低铁含铬渣冶炼金属铬
滕晓慧, 庄立军, 李文慧
2016, 37(2): 73-77. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.013
摘要:
用焦亚硫酸钠、海波上层液分别处理沉钒废水,研究表明:海波上层液还原沉钒废水COD高达2 878 mg/L,远超排放标准;用焦亚硫酸钠还原沉钒废水,中和、沉淀能够获取低COD废水、低铁含铬渣。用焦亚硫酸钠处理沉钒废水工业运行技术条件:焦亚硫酸钠加入倍数3.1~3.2,还原反应时间15~30 min。处理后废水经汽提脱氨塔脱氨后,排向污水处理厂的废水未检出六价铬,COD平均值65 mg/L,符合辽宁省地方排放标准《污水综合排放标准》DB21/1627-2008排放限值,所得含铬渣中铁含量较低(以Fe2O3计0.27%),铬含量高(以Cr2O3计41.6%)。含铬渣经煅烧窑煅烧、炉外法冶炼出牌号JCr95金属铬(Cr ≥ 95%)产品,质量合格。
高炉熔渣直接纤维化矿渣棉的性能研究
龙跃, 杜培培, 张良进, 李智慧, 张玉柱
2016, 37(2): 78-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.014
摘要:
以酸度系数为1.25的调质高炉渣为原料在实验室进行了四辊离心法制备矿渣棉试验。对所得矿渣棉表观形貌及直径、渣球含量及吸水率、矿相及析晶温度进行分析。结果表明:矿渣棉表面呈光滑的圆柱状,其直径、渣球含量和吸水率分别为4.9μm、3.76%和0.73%,均符合国标要求;矿渣棉的玻璃化程度较高,除极少量钙铝黄长石(Ca[Al(AlSi)O7])和钙镁黄长石(Ca2MgSi2O7)外,析晶几乎为零,其析晶温度在882℃左右。
利用攀西钒资源研究开发钒功能材料展望
杨绍利, 马兰, 刘金凤, 雷卓君
2016, 37(2): 84-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.015
摘要:
含钒功能材料在激光、催化剂、化工原料合成、涂层材料、建筑装饰、能源利用、远红外等非钢领域的应用已日益增多。综述Nd:YVO4激光基质晶体、纳米V2O5催化剂、钒酸铋光催化剂、VO2热敏功能薄膜、钒钛黑瓷红外涂层、钒电池等含钒功能材料的制备工艺现状,分析了利用攀西钒原料制备钒功能材料的可行性,展望了含钒功能材料发展前景。
国外氯化法钛白氧化反应器特点及分析
吴优
2016, 37(2): 92-96. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.016
摘要:
对国外主要氯化法钛白生产企业杜邦、康诺斯、特诺和科斯特公司氧化工序的生产技术,并重点围绕氧化反应器结构以及结疤清除技术进行了调研。结果表明:国外这四家大型氯化法钛白企业采用的物料加入流程大体相同,均采用事先预热物料O2和TiCl4的方法,以维持气相氧化的正常进行;均采用强制冷却的方法对燃烧室外壁进行保护。目前,国外大型氯化法钛白生产企业较倾向采用直径较小的反应室,并采用机械刮除法、喷砂法、气膜保护法或"喷砂+气幕"法解决氧化器结疤问题。
高磷赤铁矿烧结气化脱磷的试验研究
付俊凯, 张伟, 邢宏伟, 田铁磊, 王辉, 刘卫星
2016, 37(2): 97-101. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.017
摘要:
采用小球烧结方法研究不同因素对高磷赤铁矿烧结气化脱磷的影响。结果表明:气化脱磷反应主要是气固相反应的过程。在弱氧化气氛条件下,高磷赤铁矿的气化脱磷率随反应温度升高、碱度降低、恒温时间延长而增加。在脱磷剂加入量6.8%的条件下,比较适宜的气化脱磷工艺参数为配碳4%、反应温度1 250℃、碱度1.2、恒温时间30 min,此时气化脱磷率达到了23.8%。并对最终焙烧产物进行了XRD微观检测分析,证实了气化脱磷反应的发生。
高炉煤气中氢含量对炉料还原的影响
李建鹏, 李福民, 喇校帅, 吕庆, 郄亚娜, 刘小杰
2016, 37(2): 102-107. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.018
摘要:
研究不同H2含量煤气条件下高炉炉料的还原过程,观察矿石微观结构及元素成分,结果表明:相同温度下,随着氢气含量增加矿石中铁元素聚集明显增加;随着还原气中氢气含量增加,矿石失重率、还原率、金属化率均升高。由于氢气含量的提高,间接还原得到发展,可以有效降低直接还原度。但是氢气含量过高,则会发生非铁金属的还原,这可能导致能耗升高,煤气中的氢气含量应选择合适的值为15%左右。
高压底吹条件下钢液中气泡的物理模拟
赵定国, 郭福建, 王书桓, 高爱民
2016, 37(2): 108-112. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.019
摘要:
为了推断高压条件下气体在液体金属中的存在形态和运动形态,通过水模拟试验研究压强、底吹流量对气泡形状、尺寸、数量及"渣眼"尺寸的影响,结果表明:随着底吹流量增加,高压条件下的气泡比常压条件下的气泡更趋向于正圆形,气泡直径平均值变小,气泡数量增多,气泡形状和直径在底吹流量为4 L/h时变化最为明显;当底吹位置和底吹流量不变时,随着压强的增加,气泡形状逐渐趋向于正圆形,气泡直径逐渐变小,气泡数量逐渐增多,"渣眼"面积逐渐减小。在常压和高压条件下,底吹流量超过5 L/h之后,气泡形状和直径平均值就不再有明显变化。当底吹流量为4 L/h时,压强升高到0.5 MPa后,气泡形状和直径平均值变化幅度较小。为高压条件下冶炼提供数据参考。
出口间距对氧枪作用下熔池冲击面积的影响
唐国章, 冯帅, 曾亚南, 李俊国
2016, 37(2): 113-120. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.020
摘要:
以某厂50 t转炉及其四孔氧枪的结构和工艺参数为基础,采用fluent数值模拟方法,重点研究喷孔间距、枪位以及流股融合距离对变角和非变角氧枪射流作用下熔池有效冲击面积的影响规律。研究结果表明:随着枪位的提升,射流对熔池的有效冲击面积将呈现先增加后降低的趋势,从有效冲击面积的角度考虑,应将枪位控制在最大有效冲击面积对应的枪位以内;流股融合距离对于熔池的冲击面积影响显著,融合距离越长,流股中心线与氧枪轴线的偏移越大,射流对熔池冲击形成的凹坑面积越大;随着喷孔间距的减小,射流对熔池的有效冲击面积逐渐减小;喷孔间距越大,射流速度的波动性越大,减小喷头的喷孔间距可以使速度更快趋于稳定;变角氧枪的有效冲击面积值明显大于非变角氧枪。
氮对高强度耐候钢钒析出行为的影响
刘庆春, 雍岐龙, 郑之旺
2016, 37(2): 121-124. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.021
摘要:
在普通耐候钢的基础上采用单独添加或复合添加微合金元素的方法生产高强度耐候钢,并结合攀枝花现有资源特点,针对性地进行了不同氮含量含钒高强度耐候钢的研究。采用Glbeele-3500热模拟试验机、相分析等方法,研究了含钒高强度耐候钢在不同变形程度及变形温度条件下的钒析出-温度-时间关系(PTT曲线),探讨了氮含量、变形量对钒析出行为的影响。试验表明,试验钢的PTT曲线为典型的C曲线形状,在一定的奥氏体化条件下,钒析出过程存在所需时间最短的析出温度;增加氮含量会使PTT曲线明显向左移动;增加变形量可以加快V(C,N)在奥氏体中的析出过程,使PTT曲线向左移动;变形量越大,析出开始时间越短。通过研究,为进一步产品开发提供了技术支持。
Ti处理FeCrAl不锈钢的凝固组织和夹杂物
韩志彪, 刘建华, 何杨
2016, 37(2): 125-132. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.022
摘要:
采用Thermo-calc软件对不同Ti含量的FeCrAl不锈钢铸锭Scheil凝固过程中TiN和AlN在凝固前沿液相的析出规律进行计算,结果表明铸锭中Ti含量应控制在0.08%附近。铸锭的凝固组织分析表明中心等轴晶率随着Ti含量的提高先升高后降低,Ti含量为0.088%时纵截面和横截面中心等轴晶率均达到最大值,分别为39.5%和16%。高温拉伸试验结果表明,Ti的加入对铸锭的高温力学性能没有明显改善作用。扫描电镜分析表明铸锭中主要有纯TiN、TiN-AlN复合夹杂、TiN-Al2O3复合夹杂、纯TiS夹杂以及TiS-氧化物复合夹杂这五种含Ti夹杂物,前三种夹杂物占据主要地位,后两种夹杂物则非常少。
加热温度对钛微合金化钢奥氏体晶粒长大的影响
罗许, 康永林, 李俊洪
2016, 37(2): 133-138. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.023
摘要:
通过将钛微合金化钢在箱式电炉中加热至850~1 250℃保温30 min,观察其奥氏体晶粒组织及Ti的析出粒子分布情况,研究钛微合金化钢奥氏体晶粒长大行为及Ti的固溶规律。结果表明:随着加热温度的升高,试验钢存在两个奥氏体晶粒粗化温度,分别为1 050℃和1 250℃,与Ti两种析出粒子的固溶温度相对应,但数值比固溶温度低。分析奥氏体晶粒两个阶段的长大过程发现,随着TiC析出粒子的溶解,晶粒长大激活能从265.6 kJ/mol降低至239.8 kJ/mol。
310S耐热不锈钢中厚板表面翘皮缺陷分析
李玉峰, 刘天增, 李鸿亮, 李具仓
2016, 37(2): 139-143. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.024
摘要:
利用扫描电镜和金相显微镜对310S耐热不锈钢中厚板表面翘皮缺陷进行了分析。结果表明,引起翘皮的主要原因是在浇铸过程中保护渣的卷入及轧制过程中氧化铁皮的压入,翘皮缺陷沿表层向基体呈现不同的形态及分布,缺陷内部以铬的氧化物夹杂为主,表层以铁、硅的氧化物夹杂为主。
船板钢拉伸断口分层原因分析及工艺改进
杨慧贤
2016, 37(2): 144-148. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.025
摘要:
通过金相显微镜、扫描电镜对船板钢拉伸试样断口的金相组织、低倍组织、形貌进行分析,确定船板钢拉伸试样断口缺陷是由铸坯中的夹杂物、中心偏析和轧制工艺中形成的带状组织引起的。结合生产实际,提出了连铸坯二冷区凝固末端强制冷却措施,使得柱状晶生长速度变慢,等轴晶增多,减少了钢水静压力,减轻了中心偏析,船板拉伸断口分层缺陷得到有效控制。
无取向硅钢铬酸镁绝缘涂层的麻点缺陷分析
王双红, 赵时璐
2016, 37(2): 149-153. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.026
摘要:
为解决无取向硅钢铬酸镁绝缘涂层易出现表面"点状"麻点缺陷,提高硅钢涂层板的表面质量和使用性能。利用扫描电子显微镜及能谱仪分析了光辊工艺所制备的铬酸镁绝缘涂层的麻点缺陷的微观形貌,对比分析麻点缺陷位置的成分差别。结果表明:铬酸镁绝缘涂层的麻点缺陷主要发生在基板的凹坑处,麻点处的Cr、Mg、O元素含量明显高于正常涂层,麻点缺陷结构类似于"火山"或"环形山"结构,中间凹口处的涂层脱落严重,涂层厚度由中心依次向四周辐射递减,且分布许多横纵交错的龟裂纹。涂料中悬浮的固体颗粒物是产生麻点缺陷的主要因素,优选涂料原料、严格生产工艺、增加真空过滤设备是解决麻点缺陷的有效措施。
常见钢板分层缺陷的成因及整改措施
田亚强, 张明山, 宋进英, 陈连生, 郑小平
2016, 37(2): 154-158. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2016.02.027
摘要:
分层缺陷是一种存在于钢板内部的常见缺陷,分层缺陷严重影响钢板的综合性能,尤其对厚度方向上的力学性能有重要影响。利用OM、SEM和EDS等检测手段,对分层缺陷区进行组织观察和微观分析,对其成因进行分析。结果表明:引起分层缺陷的原因主要有带状组织,保护渣,硫化物,折叠,异常组织等。针对上述各种原因,提出控制浇铸温度与冷却速度、注重结晶器保护渣相关工艺流程、钙化处理、稳定轧制、防止"死辊"现象的出现、选取适当的淬火工艺等相应的措施。
钒钛专利
钒钛专利
2016, 37(2): 159-160.
摘要: