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2021年  第42卷  第2期

综述与专论
近年中国钛白粉行业基本状况及发展展望
毕胜
2021, 42(2): 1-4. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.001
摘要(359) HTML (116) PDF(132)
摘要:
总结回顾了中国钛白粉工业2019、2020年的各项行业数据和表现,分析了当前面临的形势及发展趋势,认为高质量发展成为钛白粉行业未来发展的主旋律,钛白粉产能集中度虽有提高,但洗牌效应短期内难以呈现,这也是行业发展的一个难题,另外行业监管、氯化法钛原料问题、环保及清洁生产问题仍不容忽视。
钒钛分离与提取
海砂钒钛磁铁矿高效综合利用新工艺
张俊, 许海川, 王锋, 严定鎏, 徐洪军, 沈朋飞
2021, 42(2): 5-9. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.002
摘要(371) HTML (86) PDF(59)
摘要:
为提高海砂钒钛磁铁矿的综合利用效率,降低处理能耗,提出了基于转底炉直接还原-电炉熔分流程的活化还原处理方法,并采用化学分析方法考察了铁、钒、钛的提取规律,优化了工艺参数,提出了改善电炉熔炼效率的措施。活化还原-电炉熔分方法可有效提高海砂钒钛磁铁矿的还原和熔分效率,并促进铁水的脱硫过程,活化还原温度控制在1150~1200 ℃、电炉熔分温度控制在1450 ℃时效果最佳。活化还原为电炉熔分与吹氧提钒相结合创造了条件,可显著降低熔分电耗、提高钒的提取效率,并简化炼钢流程。新的处理流程下熔分钛渣的活性较高,在体积浓度高于15%的稀硫酸中钛的浸出率可达95%,避免了传统硫酸法提钛过程的废酸排放。
烟气制酸废催化剂直接湿法浸出钒、钾和锌的试验研究
朱军, 刘丹阳, 杨淼, 陈毅鹏, 王斌, 赵律, 康敏
2021, 42(2): 10-14. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.003
摘要(260) HTML (16) PDF(49)
摘要:
重金属冶炼烟气制酸的废催化剂杂质组成相对复杂,为获得此类废催化剂综合回收钒、钾、锌工艺的优化条件,对直接湿法浸出工艺钒、钾、锌浸出率的影响因素进行了试验研究。通过单因素试验,系统研究了浸出剂质量分数、液固比、反应温度、反应时间对钒、钾、锌浸出率的影响,其次对废催化剂和浸出渣的化学成分及物相进行了分析对比。结果表明,浸出的最佳工艺条件为:硫酸质量分数8%、液固比2∶1、浸出温度70 ℃、浸出时间1.5 h,钒、钾、锌的浸出率分别达93.58%、85.43%、99.31%,优于传统焙烧法。
VO2(M)粉体合成研究进展
张堃, 梅晶, 王丹, 蒋鹏, 袁新强, 张伟
2021, 42(2): 15-22. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.004
摘要(302) HTML (52) PDF(78)
摘要:
二氧化钒(VO2)是一种具有半导体-金属相变特性的金属氧化物,在68 ℃条件下,具有红外光透过率/反射率等的突变性能。采用钨、氟等元素进行单元素、多元素掺杂,可有效降低VO2(M)相变温度,进而开发出具有室温相变特性的VO2(M),大幅提高其在智能窗领域的应用价值。综述了以五氧化二钒(V2O5)为钒源,VO2(M)和掺杂VO2(M)粉体合成研究进展,比较不同合成方法的优缺点,分析其在智能有机玻璃中应用的可行性与前景。
氢气还原制备三氧化二钒试验研究
师启华, 尹丹凤, 王宁, 陈海军, 景涵
2021, 42(2): 23-27. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.005
摘要(364) HTML (48) PDF(67)
摘要:
对氢气还原制备V2O3进行了系统研究,通过V-H-O体系中钒还原氧化热力学分析确定不同条件下钒的稳定存在状态,并分析了反应温度和时间对还原脱氧的影响,获得了氢气还原制备三氧化二钒的最佳工艺参数,在最佳条件下可获得钒含量为67.81%的V2O3产品,同时采用X衍射分析揭示了V2O5还原脱氧过程的物相变化规律:氢气还原V2O5是逐级进行的,还原过程中形成中间产物V3O16和V3O7;随着还原程度的不断增加,聚合物逐渐被解离形成V2O3和VO2,最后VO2被全部还原为单一稳定相V2O3
N235从黏土钒矿酸浸液中萃钒的数学建模与分析
唐悦, 叶国华, 胡渝杰, 陈子杨, 陶媛媛
2021, 42(2): 28-35. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.006
摘要(229) HTML (32) PDF(48)
摘要:
以N235从黏土钒矿酸浸液中提钒的条件试验为基础,主要研究溶剂萃取过程中影响萃取率的因素,确定了pH、萃取剂浓度、相比对萃取率的影响,而后运用响应曲面法确立了三个因素之间的交互效应,并且运用热力学、溶液化学分析了交互作用产生的原因,指出萃取体系中pH与硫元素会极大地影响溶液中的含钒组分,进而影响萃取率,同样含钒组分的变化也会影响萃取效率。总之,萃取体系产生交互作用的核心机理为pH变化引起溶液组分的变化以及萃取剂面对不同离子时所表现的差异性。
基于机器学习的偏钛酸粒度软测量建模研究
路瑞芳, 刘婵, 孙伟, 吴健春, 孙蔷
2021, 42(2): 36-42. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.007
摘要(240) HTML (31) PDF(40)
摘要:
以某硫酸法钛白生产线的3608条数据为样本,采用皮尔逊系数和统计P值考察了工业钛液的五个属性变量与偏钛酸粒度D50的相关性,并采用LOF算法对数据进行离异值处理以提高数据质量。在此基础上,采用python语言基于Ridge (岭回归)、Lasso (套索回归)、KNN (K-近邻)、ANN (人工神经网络)、Random Forest (随机森林)、SVR (支持向量机)六种模型编写了偏钛酸粒度控制的回归模型算法,六种算法分别应用在整套数据上的回归预测效果差别不大,离异值处理后数据的RMSE都是在0.276上下波动,MAE则是在0.197上下波动,模型效果均优于离异值处理前模型效果。进一步的,通过对ANN、Random Forest、SVR三个模型进行集成学习模型搭建,回归预测效果得到显著提升,RMSE和MAE值分别降至0.245和0.192。
钒钛材料与应用
电子束选区熔化成形方向选择对TC4合金性能的影响
孙宝福, 陈家琪, 张瑞, 莫力林, 黄星光
2021, 42(2): 43-47, 90. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.008
摘要(267) HTML (54) PDF(36)
摘要:
采用电子束选区熔化针对不同成形方向进行打印,利用扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜(OM)研究了电子束选区熔化成形Ti-6Al-4V合金的组织特征,获得了成形后Ti-6Al-4V合金力学性能,揭示了成形方向选择对力学性能的影响规律。结果表明:横向打印产品材料抗拉强度能够达到986 MPa、屈服强度能够到达880 MPa、延伸率能够到达11.2%,明显优于纵向打印产品材料的性能;横向打印材料在打印过程中冷却速度较快,β相先转化成α′马氏体,最后分解为α+β相组成的网篮组织;纵向打印材料在打印过程中材料被反复加热,最终形成魏氏组织(过热组织)。
TA1工业纯钛热物性参数测量及应用研究
王飞龙, 张勇, 龙刚, 叶强, 冯晶, 王亮赟
2021, 42(2): 48-52. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.009
摘要(522) HTML (78) PDF(259)
摘要:
为了实现纯钛板坯在钢铁工业加热炉中的加热过程自动化控制,测量了TA1工业纯钛在21.6 ~975 ℃的密度、比热、热扩散系数等参数,计算了导热系数,分析了这些参数的变化规律,得到纯钛的晶格结构转变温度约为885 ℃,并在此基础上开发了TA1钛坯加热自动控制模型,实现了在钢铁工业加热炉中高质量加热钛坯。工业试验结果表明,模型计算温度与钛坯出炉实测温度相差在9 ℃之内,表明该热物性参数及加热控制模型准确、可靠,满足工业化生产的要求。
皮胶原为模板制备纤维状钛锂离子筛前驱体
吴远彬, 杨茹, 邓胜连, 张理元
2021, 42(2): 53-59. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.010
摘要(152) HTML (22) PDF(25)
摘要:
为解决传统的粉末状钛锂离子筛渗透性和流动性差的问题,以皮胶原作为模板剂,廉价易得的Ti(SO4)2为钛源,乙酸锂为锂源,经皮胶原负载钛、锂及固相反应制备具有纤维结构的钛锂离子筛前驱体(Li2TiO3)。探究加入不同试剂、不同处理方法、不同pH值等因素对合成钛锂离子筛前驱体(Li2TiO3)的影响。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对试样进行了表征。结果表明:加入单宁,控制试验pH=4.0在750 ℃条件下保温8 h制备的钛锂离子筛前驱体纤维结构较好,晶相组成为单斜结构β-Li2TiO3
含钛耐候建筑钢的耐腐蚀和耐磨损性能研究
李智, 韩光, 陆向辉, 孙迎兵
2021, 42(2): 60-65. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.011
摘要(170) HTML (31) PDF(10)
摘要:
研究了耐候建筑钢Q235NH中添加不同含量Ti后试样的显微组织、耐腐蚀性能和耐磨损性能。结果表明:随钛含量逐渐增加,试样的腐蚀电位先正移后负移、磨损体积表现为先减后增,试样的耐腐蚀性能和耐磨损性能均先提高后下降。随Ti含量从0增至0.09%,试样组织逐渐细化;当Ti含量从0.09%增至0.15%,试样组织未发生明显细化,但内部氮化物颗粒显著粗化。与未添加Ti相比,试样的腐蚀电位正移78 mV、磨损体积减小7.2×10−3 mm3。基于改善耐腐蚀性能和耐磨损性能出发,Q235NH耐候建筑钢中合金元素Ti的含量优选为0.09%。
钛白表面不同铝膜制备及其性能研究
吴健春, 路瑞芳, 刘婵, 程晓哲
2021, 42(2): 66-72. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.012
摘要(187) HTML (31) PDF(19)
摘要:
以偏铝酸钠、硫酸铝、磷酸为原料在不同pH条件下制备不同铝膜钛白,采用XRD、红外光谱、热重分析、SEM、BET、ZETA电位等分析了不同铝膜的晶体结构、热稳定性、微观形貌和物理性能。结果表明:不同pH获得的水合氧化铝ZETA电位均为正值,亲水性能不佳,而磷酸铝ZETA电位为负值,具有很好的亲水性能。pH=4~5时获得的水合氧化铝为近球形的无定型结构,在200 ℃和930 ℃时失去其结合水; pH=8~9时得到的絮状勃姆石结构AlO(OH),拥有极大的比表面积,在402 ℃失去结合水;pH=10~10.5时得到界面清晰、大小不均匀的颗粒状三羟铝石块,分别在297.5 ℃和513 ℃失去结合水。在偏铝酸钠中加入磷酸制备得到的是无定型的磷酸铝,其形貌为球形小颗粒团聚成的聚集体。所制备的铝膜在紫外区吸光度由强到弱的顺序是无定型水合氧化铝>磷酸铝>三水铝石>勃姆石型水合氧化铝。几种铝化合物包覆在二氧化钛表面均能提高其颜料性能,但水合氧化铝会降低二氧化钛的水分散性。
含钒建筑螺纹钢HRB335力学和耐磨损性能研究
毕莹莹, 祈勇
2021, 42(2): 73-78. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.013
摘要(157) HTML (34) PDF(23)
摘要:
进行了含钒建筑螺纹钢HRB335试样的制备,并对试样进行了显微组织、力学性能和耐磨损性能的测试、比较和分析。结果表明:随钒含量增加,试样力学性能和耐磨损性能均先提高后下降;试样内部组织细化、珠光体层片间距减小,但钒含量增至0.05%时珠光体层片出现不平直现象。与未添加钒相比,添加0.04%钒时试样的抗拉强度、屈服强度分别增大4.8%、3.9%,磨损体积减小28.95%,试样力学性能和耐磨损性能显著提高。含钒HRB335建筑螺纹钢试样的钒含量优选为0.04%。
选矿专栏
攀枝花超细粒级钛铁矿磁选富集方法
王丰雨, 徐晓衣, 梁焘茂, 陈俊明, 陈龙
2021, 42(2): 79-85. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.014
摘要(470) HTML (100) PDF(121)
摘要:
攀西地区钒钛磁铁矿中钛铁矿的回收普遍采用“强磁-浮选”作为原则工艺,此选钛工艺技术较为成熟、有一定的适应性,但−38 μm微细粒级钛铁矿尚未实现有效回收,大量的−38 μm粒级物料作为矿泥直接丢弃,造成选钛厂总回收率低、资源严重浪费。为提高钛铁矿的回收率,采用新型ZQS高梯度磁选机,探索了攀钢本部矿样、秀水河矿样、红格矿样三种细粒级试样的磁选富集效果,试验证明新型ZQS高梯度磁选机能高效回收超细粒级钛铁矿,精矿TiO2品位和回收率均较高,三种矿样的−0.038~0.019 mm粒级经一次磁选回收率分别达到了86.80%、82.26%、77.78%。此磁选技术工艺简单,具有良好的工业应用前景。
攀西粗粒级钛铁矿“重选-电选”流程合理电选给矿品位研究
李金, 王洪彬, 张春, 张国华, 罗德强
2021, 42(2): 86-90. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.015
摘要(202) HTML (34) PDF(27)
摘要:
根据攀西某粗粒级钛铁矿的粒度特性,开展了不同电选给矿TiO2品位的“重选-电选”流程试验,并对流程指标和不同给矿规模下的成本效益进行了对比。研究表明“重选-电选”流程合理电选给矿品位应控制在20%<TiO2<25%,为攀西粗粒级钛铁矿“重选-电选”流程合理电选给矿品位的确定提供了技术依据。
攀西地区某钒钛磁铁矿选钛工艺研究
曹玉川, 李辉跃, 李禄宏, 董英择, 安登极, 许海峰, 周瑜林, 王洪彬
2021, 42(2): 91-98. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.016
摘要(331) HTML (82) PDF(64)
摘要:
在查明攀西地区某钒钛磁铁矿多元素分析和目的矿物成分的基础上,针对该矿石的选铁尾矿进行了磁选、重选、电选、浮选工艺研究,揭示了各工艺对不同脉石矿物的去除规律。在此基础上,确定了两种工艺流程,采用粗粒电选-细粒浮选流程,可获得精矿钛品位47.11%、回收率22.17%的指标;采用强磁精全浮流程,可获得精矿钛品位47.05%、回收率22.08%的指标。
细粒橄辉岩型钛铁矿高效选矿试验研究
吴雪红
2021, 42(2): 99-102. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.017
摘要(182) HTML (33) PDF(31)
摘要:
针对攀西地区某选厂细粒橄辉岩型钛铁矿粒度细,橄榄石脉石含量高,常规的螺旋选矿机和强磁无法对其进行高效富集的难点,开发了一种重选组合流程—“新型螺旋+悬振锥面选矿”,对其进行预富集后再浮选。相比强磁作业,新工艺所获得的产率能提高8.24%,浮选给矿TiO2品位提高2个百分点,富集作业尾矿TiO2品位下降4个百分点,浮选作业药剂成本大幅降低,每年能增加钛精矿6万t,从而实现此类型钛铁矿的高效回收。
攀西某钒钛磁铁矿尾矿选钛试验
梁焘茂, 王丰雨, 张超达, 谢宝华, 徐晓衣
2021, 42(2): 103-108. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.018
摘要(269) HTML (70) PDF(42)
摘要:
攀西地区某钒钛磁铁矿选铁尾矿含TiO2 8.25%,矿石中可回收矿物为钛铁矿,主要脉石矿物为辉石和角闪石,脉石磁性较强。矿石粒度和钛铁矿嵌布粒度较细,−38 μm粒级含量达到45.46%,TiO2分布率49.79%。为有效利用钛资源,对其进行选钛试验。结果表明,该矿经弱磁除铁—分级脱泥后,沉砂采用螺旋溜槽一粗一扫选别,细泥采用ZQS高梯度磁选机磁选,获得产率36.45%,TiO2品位15.88%,回收率70.11%的综合钛粗精矿。综合粗精矿经浮选脱硫后,以硫酸和水玻璃为调整剂,YTB-1为捕收剂进行钛浮选,经过一粗四精一扫,中矿顺序返回,最终可获得产率9.57%,TiO2品位47.23%,回收率54.79%的钛精矿,实现了钛资源的高效回收。
某选厂超细粒级选铁尾矿浮选钛精矿试验研究
张敏, 陈树民
2021, 42(2): 109-116. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.019
摘要(182) HTML (30) PDF(26)
摘要:
某厂选钛车间回收工艺为强磁-重选(螺旋)工艺,由于螺旋选矿机对钛铁矿回收粒级的限制,现重选工艺流程对粗粒级钛铁矿回收较好,对细粒级钛铁矿及钛铁矿连生体回收较差,其钛回收率较低,选铁尾矿中钛回收率仅25.3%。为了有效回收钛资源,进行了强磁和浮选条件试验。结果表明,试样经过进一步细磨,再经弱磁除铁后,得到−200目(74 μm)占84%左右的超细粒级选钛试验原料,再采用“两段强磁+浮选”联合流程,最终可获得钛精矿TiO2品位为46.86%、流程精矿总产率为5.93%、流程精矿TiO2总回收率为25.84%的较好指标。
国外某风化型钒钛铁矿选矿试验研究
刘超, 陈志强, 吕昊子, 胡红喜, 饶金山, 刘勇
2021, 42(2): 117-124. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.020
摘要(327) HTML (29) PDF(36)
摘要:
针对国外某深度蚀变氧化型钒钛铁矿,铁矿物与钛矿物难以物理选矿实现分离,脉石矿物的比磁化系数、比重与金属矿物差异较大、易磨矿解离的特征,开展了选矿富集钒钛铁试验研究,对比了磁选回收工艺、分级-磁选回收工艺及重选回收工艺,确定磁选回收工艺为最适宜的回收工艺。磁选回收工艺获得了可市售的含钒铁精矿含Fe 60.52%、V2O5 1.03%,回收率分别为Fe 8.12%、V2O5 8.62%,钒钛铁混合精矿Fe 50.03%、V2O5 0.80%、TiO2 16.01%,回收率分别为Fe 78.61%、V2O5 78.45%、TiO2 82.88%的选别指标,混合精矿钒、钛、铁品位较高,可作为冶金进一步获取钒、钛、铁的原料。
新型SLon-2500TP磁选机提高选钛回收率的应用
胡俊, 崔振红, 王朋杰, 熊大和
2021, 42(2): 125-130. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.021
摘要(186) HTML (34) PDF(33)
摘要:
攀钢兴茂公司采用两段强磁选和浮选精选的流程,从攀钢密地选钛厂排往尾矿库的尾矿中再回收钛铁矿,针对其选钛流程中二段强磁选TiO2作业回收率偏低的问题,研制了新型SLon-2500TP立环脉动高梯度磁选机。该机用于二段强磁选运行7个多月选钛平均指标为:给矿TiO2品位13.19%,精矿TiO2品位17.71%,尾矿TiO2品位5.34%,TiO2作业回收率85.21%。与并列的Φ2500立环强磁选机前期一年多的选钛平均指标比较,TiO2作业回收率提高15个百分点左右,与同期平行取样的平均选钛指标比较,TiO2作业回收率提高26.82个百分点。该机在工业上的成功应用,为提高选钛技术水平做出了积极的贡献。
钢铁冶金与材料
电磁振动场施加对金属粉末注射成形性能的影响
刘瑞洋, 邹黎明, 胡可, 范长增
2021, 42(2): 131-138. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.022
摘要(219) HTML (39) PDF(30)
摘要:
在金属粉末注射成形(MIM)过程中引入电磁振动场后,采用SEM和金相显微镜分析注射生坯和烧结样品的微观组织,系统评价注射生坯和烧结后样品的密度与力学性能。通过对比不同的振动参数对注射生坯性能的影响结果,从而获得最佳的振动参数。研究结果表明当振动场引入MIM注射成形过程后,相比于静态注射会显著提高生坯和烧结样品的密度和性能,且随着振动力场的加强,密度和性能皆出现先上升后下降的现象,这与喂料流动性有关。该工艺为突破目前MIM制备大型零部件困难的技术瓶颈提供了可能。
白云鄂博矿磁场强化还原的矿相演变规律
张旭东, 金永丽
2021, 42(2): 139-145. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.023
摘要(177) HTML (30) PDF(25)
摘要:
以低温直接还原工艺为基础,在1 223 K,B=1.02 T条件下,对白云鄂博含碳球团进行磁场强化还原试验,通过考察铁矿物的还原效率和稀土矿物的矿相演变规律,来研究磁场对白云鄂博矿中铁氧化物还原以及稀土相转变的作用。结果表明:磁场可以促进铁氧化物的还原,还原进行到60 min时,试样金属化率可以达到90.23%,与无磁条件相比,金属化率增加了52.82个百分点;磁场加快了氟碳铈矿以及独居石的分解,同时可以促进CaO·2RE2O3·3SiO2和RE2O3·2SiO2的生成。
CaO-SiO2-FeO-Al2O3-Na2O-TiO2-P2O5渣系的脱磷热力学模型
孙嘉丽, 刘承军, 姜茂发
2021, 42(2): 146-151, 178. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.024
摘要(253) HTML (32) PDF(26)
摘要:
基于分子离子共存理论(IMCT)建立了CaO-SiO2-FeO-Al2O3-Na2O-TiO2-P2O5渣系的磷分配比预测模型,并讨论了组分变化对磷分配比的影响以及各碱性组元对磷分配比的贡献。结果表明,该模型计算的磷分配比与实测值吻合度较好;随着w(CaO)增加,磷分配比先增加后趋于平缓,其中30%是较合适的CaO含量;随着w(Na2O)增加,磷分配比逐渐增加,且Na2O比CaO脱磷作用更强;随着w(FeO)增加,磷分配比总体呈上升趋势;随着w(Al2O3)、w(SiO2)和w(TiO2)的增加,磷分配比均呈下降趋势,且相较于Al2O3,SiO2对渣系脱磷能力的不利影响更明显;熔渣中碱性组元CaO和Na2O对渣系的脱磷能力贡献最大。
轧/锻态高品质特殊钢退火软化工艺与布料方式
闫扶摇, 朱磊, 陈宏涛, 杨莹, 李昱炀, 轩欢欢, 张军, 蔡佑刚, 段丕荣, 李国, 周茂华, 罗定祥, 张雁祥, 闫牧夫
2021, 42(2): 152-160. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.025
摘要(203) HTML (16) PDF(19)
摘要:
针对高品质特殊钢(如CTHQ25、1Cr11Ni2W2MoV、30CrNi4Mo等)现有轧/锻棒料工艺退火后硬度(HB)超标(>270)、同炉硬度不均匀(270~290),退火周期长(不同直径棒料退火40~60 h不等)等难题,开展短周期退火软化工艺及设备工装设计应用研究。以轧/锻态CTHQ25钎具钢为例,基于热力学计算和试验研究,揭示了退火软化机理,设计出一步退火工艺、两步退火工艺,阐明了原始组织、退火温度、退火时间对退火组织和硬度的影响规律。结果表明,采用“低温-高温”两步退火工艺后硬度(HB)由原工艺的276降至240。同时,基于温度场-流场耦合模拟计算,设计工装垫块,将原堆垛式布料优化为平铺式布料,提高了炉温均匀性,保证了同炉产品硬度的均一性(241±4),退火工艺周期缩短20%以上。
GH4169合金高温变形显微组织演变及热加工图
蒋世川, 张健, 何云华, 裴丙红, 付建辉, 韩福
2021, 42(2): 161-166. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.026
摘要(210) HTML (21) PDF(27)
摘要:
在Gleeble-3500D热模拟机上采用单道次等温压缩试验,系统研究了GH4169合金在变形温度为900 ~1150 ℃、应变速率为0.01~10 s−1、变形量为10%~70%条件下的动态再结晶行为,确定了合金在不同变形条件下的完全再结晶条件,绘制了再结晶图,给出了该合金变形的热加工图。研究结果表明:GH4169合金随变形过程温度的升高而再结晶程度增大,变形量越大、应变速率越慢,发生完全动态再结晶的温度区间越宽;在应变速率为0.01 s−1时变形过程中经历了变形-回复-再结晶-晶粒长大的完整过程;而应变速率为10 s−1条件时,仅发生了变形-回复-(完全/部分)再结晶的过程,晶粒还未有充分长大的动力学条件;随着变形量增加,GH4169合金的易加工区间(η)和稳定加工区间(ξ$ \left(\dot{\mathrm{\varepsilon }}\right) $)越宽,在变形量为70%时温度为965~1134 ℃,应变速率0.02~10 s−1范围内, (ξ$ \left(\dot{\mathrm{\varepsilon }}\right) $)大于0,处于加工稳定区。
含钒弹簧钢55SiCrV的轧制工艺模拟研究
叶青
2021, 42(2): 167-171. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.027
摘要(264) HTML (33) PDF(25)
摘要:
以一种实验室冶炼的含钒弹簧钢55SiCrV为原材料,借助CCT曲线绘制、热模拟试验和金相组织观察等手段研究了55SiCrV轧制变形温度和冷却速度对其力学性能和金相组织的影响,分析确定了其合理的轧制及冷却工艺参数范围。结果表明:55SiCrV 的CCT曲线显示其马氏体生成临界冷速约3 ℃/s,马氏体生成温度Ms点约245 ℃;55SiCrV实际轧制过程中的轧制变形温度应控制低于900 ℃且冷却速度不高于5 ℃/s,这样可以避免显微组织中生成马氏体而显著恶化其疲劳性能的同时保证其获得最佳的强度和韧性匹配。
22MnCrNiMo钢疲劳腐蚀性能研究
戴益波, 高平, 郭宇航
2021, 42(2): 172-178. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.028
摘要(179) HTML (27) PDF(28)
摘要:
采用海水挂片试验和腐蚀疲劳试验对R4s (22MnCrNiMo)级钢的耐腐蚀机理和腐蚀疲劳性能进行了研究,腐蚀时间选择为30、60 、90 d。结果表明:腐蚀初期,22MnCrNiMo钢的腐蚀机理为点蚀的局部腐蚀,随着时间的增加转变为点蚀的均匀腐蚀。当腐蚀时间到90 d时,试样表面已完全被花状腐蚀产物覆盖,整个腐蚀过程中,22MnCrNiMo钢的腐蚀速率在0.035~0.045 g/(m2·h)。22MnCrNiMo钢腐蚀疲劳的幂函数表达式为:S=14 000.12×N −0.266 4,其疲劳极限约为190 MPa。在电化学效应和交变应力以及侵蚀性离子的作用下,试样的裂纹扩展速度增加,断裂时间提前。
镁系易切削钢中夹杂物分析
朱强斌, 李杰, 邓向阳, 田钱仁, 曾志崎, 付建勋
2021, 42(2): 179-187, 192. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.029
摘要(246) HTML (54) PDF(73)
摘要:
为了探究Mg处理对易切削钢中夹杂物的影响,以1144高硫易切削钢为试验钢种,采用金相和能谱仪等手段研究了Mg处理对1144易切削钢中夹杂物的形态、尺寸分布和夹杂物成分的影响。结果表明:在易切削钢铸坯中,Mg处理使得易切削钢铸坯硫化物夹杂由Ⅱ类向Ⅲ类、Ⅰ类转变,分布更为均匀,同时使得复合硫化锰夹杂物比例提升。在轧材中,使得钢中夹杂物球化,并且钢中硫化锰夹杂物的尺寸和分布也得到了较好的改善,同时,Mg处理能够有效提高易切削钢的切削加工性能。
HRB400E热轧带肋钢筋黑线成因分析
蔡秀丽, 徐焕钦, 胡志伟, 王二华, 赵艳蕾
2021, 42(2): 188-192. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.030
摘要(151) HTML (28) PDF(13)
摘要:
针对某厂某一批次直径为Φ28 mm的HRB400E热轧带肋钢筋表面出现黑线的现象,利用金相显微镜、扫描电镜和X射线能谱仪对黑线试样进行观察和分析。结果表明,HRB400E钢筋表面黑线的产生,主要是由于结晶器保护渣或中间包覆盖剂卷入连铸坯以及浸入式水口熔损造成的复合型非金属夹杂物分布于钢坯中,钢筋在轧制过程中由于应力作用,在夹杂物边部产生裂纹,并随轧制的进行,裂纹进一步扩展、暴露,进而在钢筋表面形成黑线。经过优化连铸工艺参数,黑线基本得到了控制。