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2021年  第42卷  第4期

钒钛分离与提取
钙法钒渣熟料流态化浸出工艺研究
汪劲鹏, 彭毅
2021, 42(4): 1-5. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.001
摘要(577) HTML (160) PDF(103)
摘要:
利用散式直管流化床进行了钙法钒渣熟料流态化浸出工艺研究,测定了熟料颗粒的粒度分布并分成7个粒级开展试验,首先计算出不同粒级下的临界速率及带出速率,考察了钒渣粒度对表观流化速率、停留时间分布以及钒浸出率的影响。结果表明,不同粒级的临界流化速率和停留时间差异较大,且存在显著的短路或者沟流现象,需分级处理,其中−39 μm颗粒的浸出效果最好,尾渣残钒为0.54%,钒浸出率可达94%。
湿法提钒搅拌反应釜的流场分布
曹小爽, 郑海燕, 王琦, 沈峰满
2021, 42(4): 6-11. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.002
摘要(501) HTML (120) PDF(71)
摘要:
为提高湿法提钒浸出率、掌握机械搅拌反应釜内液相流动和固相分布的规律,使用Fluent软件,基于计算流体力学理论,利用多重参考系法对浸钒搅拌釜内计算区域进行处理,建立多相流欧拉-欧拉模型和标准k-ε湍流模型,研究了搅拌速度v、桨叶离底高度L和带孔挡板对搅拌釜内流场分布的影响。结果表明:随着搅拌速度v的增大,搅拌釜内液相速度先逐渐增大,然后基本保持不变;根据桨叶离底高度L高低对搅拌釜内液相速度分布的影响,将最适宜离底高度选作L=0.4D1;安装带孔挡板有助于消除流场的漩涡现象,改善流场分布。
生物炭还原五价钒的行为研究
彭浩, 伍锡斌, 郑雄攀, 郭静, 黄辉胜, 李兵
2021, 42(4): 12-17. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.003
摘要(512) HTML (156) PDF(43)
摘要:
针对钒化合物随价态升高毒性增加,且其对环境造成的危害也增大的现状,研究采用生物炭对其进行还原实现无害化处置。试验研究了生物炭用量、反应温度、硫酸浓度、反应时间等反应参数对钒还原率的影响。结果表明:五价钒在酸性条件下主要以VO2+、H3V10O283−和H2VO4的形式存在,在短时间内可以被生物炭还原成低价。在合适的反应条件下,即:钒的初始浓度为3 g/L,生物炭用量为3 g,反应温度为90 ℃,反应时间为60 min,硫酸浓度为20 g/L和搅拌转速为500 r/min,钒的还原率可达92.14%。在生物炭将五价钒还原的过程中不会引入其他杂质,该方法进行技术改良后在实现五价钒无害化的同时还可以用来制备低价钒化合物。
钛铁矿直接还原回收铁同步制备钛酸钙的研究
李刚, 寇珏, 孙体昌, 李小辉
2021, 42(4): 23-32. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.005
摘要(431) HTML (51) PDF(58)
摘要:
研究了钛铁矿煤基包埋法直接还原铁同步制备钛酸钙过程中钛的物相转化和钛酸钙的生成机制,阐明了添加剂碳酸钙用量和焙烧温度等因素对还原铁和钛酸钙的影响规律和作用机理。结果表明,含60%碳酸钙的钛铁矿生球团在1400 ℃下煤基包埋法恒温焙烧180 min,可以在制得直接还原铁的同时使钛以纯钛酸钙的形式产出。在添加剂碳酸钙的作用下,焙烧温度>1300 ℃时,钛酸钙开始作为主要含钛物相产出,试验得出的最佳焙烧温度为1400 ℃。随着碳酸钙用量的增加,焙烧产物中黑钛石的含量逐渐减少,钛酸钙的含量逐渐增多。但是碳酸钙用量大会导致还原铁颗粒变细,不利于后续的磨矿磁选分离。实验室条件下通过两段磨矿磁选最终获得还原铁产品TFe品位为81.86%、回收率为91.27%,钛酸钙产品中Ti品位为26.95%、钛酸钙含量为76.37%,钛的回收率为90.15%。
云南某钛铁矿选矿试验研究
胡渝杰, 叶国华, 唐悦, 陶媛媛
2021, 42(4): 33-38. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.006
摘要(435) HTML (74) PDF(62)
摘要:
以云南某低品位钛铁矿为研究对象,原矿含钛(TiO2)仅为5.67%,大部分单独存在于钛铁矿中,占矿石中TiO2总量的83.56%,其余部分以类质同象的形式存在于磁铁矿和辉石中,占16.44%,脉石矿物主要包括石英、绿泥石等。针对该钛铁矿开展选矿试验,目的是通过选矿试验研究,寻求合理的工艺流程,对该资源的开发提供理论依据,可以使钛矿资源得到充分利用。首先查明了该矿石的化学组分、矿物组成,其次进行了磨矿细度、弱磁磁场强度、强磁磁场强度等工艺参数条件研究。在此基础上通过“磨矿-弱磁-强磁-强磁-分级摇床重选-中矿再磨再选”联合工艺流程,最终可获得TiO2品位为45.06%的钛精矿,回收率(对原矿)为53.73%;指标较好,实现了对目的矿物的有效回收。
钒钛材料与应用
Tb改性BiVO4/BiOCl复合光催化剂的制备及性能研究
刘景景, 张泽兰, 赵 伟
2021, 42(4): 39-46. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.007
摘要(346) HTML (96) PDF(29)
摘要:
采用液相沉淀法制备了不同Tb含量的BiVO4/BiOCl复合光催化剂,利用XRD、EDS等对催化剂进行了表征。以罗丹明B为目标降解污染物,采用单因素试验研究了Tb含量、光催化时间、催化剂用量、罗丹明B浓度等因素对样品光降解率的影响,并采用正交试验确定出最优方案。结果表明,纯钒酸铋为单斜晶型BiVO4;Tb含量为2%、4%的样品是单斜BiVO4/BiOCl混合相;Tb含量为6%~12%的样品是单斜相BiVO4/四方相BiVO4/BiOCl混合相,这说明引入稀土Tb能够促使BiVO4由单斜相转化为四方相。与纯BiVO4相比,所有含Tb的BiVO4样品的光降解率显著提高,且Tb元素的最佳含量(摩尔分数)为10%。在罗丹明B浓度为5 mg/L,催化剂用量为25 mg,光催化时间为2 h时,10%样品的光降解率高达100%,其光催化性能提高的原因可归因于稀土Tb的电子捕获效应以及形成的单斜相BiVO4/四方相BiVO4/BiOCl混相p-n异质结,有效提高了光生载流子的分离与传输,大大降低了电子-空穴对的复合,在污染废水处理方面具有极大的潜力和应用价值。
TC4钛合金基于Voce方程的稳定流变本构模型研究
方强, 王莹, 尹晶晶
2021, 42(4): 47-51, 72. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.008
摘要(742) HTML (118) PDF(59)
摘要:
提出了一种包含流变软化的本构的构建方法。通过采用圆柱体试样的热压缩模拟试验,在塑性应变速率为0.1 s−1和20 s−1之间时,观察到TC4钛合金在750~950 ℃范围内均存在流变应力随着塑性应变降低的流变软化现象。采用双Voce方程对试验数据拟合得到了大塑性变形条件下的稳定流变应力。采用Levenberg-Marquardt非线性拟合算法得到了TC4钛合金包含流变软化的本构方程。并且发现Levenberg-Marquardt非线性拟合算法求得的本构方程参数比线性拟合误差更小。结果表明文中提出的流变应力计算方法规避了变形不稳定区域对特征变形抗力判断的干扰,得到了符合指数函数的材料高温稳定流变本构模型,在新型金属材料热加工工艺开发中具有较强的应用价值。
硝酸体系制备缺陷态二氧化钛纳米材料及其在光催化中的应用
刘进, 王丽, 周华, 赵辉
2021, 42(4): 52-56. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.009
摘要(451) HTML (30) PDF(42)
摘要:
以硝酸为形貌控制剂,采用溶胶凝胶法制备TiO2纳米材料。所获得的TiO2纳米材料为锐钛矿型,并具有缺陷态结构,粒径保持在5 nm以下。制备过程中,材料中晶体的生长遵循定向附着(Oriented attachment,OA)机制。将该锐钛矿型TiO2材料应用于亚甲基蓝的光催化降解中,实现了95%的催化降解效果,表现出较好的光催化性能。该工艺过程简单,制备中未使用高温工艺,非常易于工业化生产,为TiO2纳米光催化材料的低成本制备提供了一条简便的技术路径。
磷酸三钠对高钛高炉渣制备微晶泡沫玻璃的影响
王海波, 孙青竹, 张雪峰, 王本菊
2021, 42(4): 57-61. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.010
摘要(265) HTML (24) PDF(33)
摘要:
以高钛型高炉渣和废玻璃粉为主要原料,碳酸钙为发泡剂,硼砂为助熔剂,采用“一步法”烧结在900 ℃低温下制备了微晶泡沫玻璃。借助DSC、XRD、SEM等分析测试手段,研究了磷酸三钠(Na3PO4·12H2O)添加量对制备微晶泡沫玻璃的影响。结果表明,在不同的磷酸三钠添加量(0%~10%,质量分数)下,微晶泡沫玻璃的主要物相变化不显著,均为透辉石Ca(Mg, Al)(Si, Al)2O6,富铁普通辉石Ca(Mg, Fe)(Si, Fe)2O6以及普通辉石CaMgSi2O6;随着Na3PO4·12H2O含量增加,微晶泡沫玻璃抗压强度和导热系数减小,体积密度和吸水率先减小后增大。当磷酸三钠添加量为6%时,微晶泡沫玻璃具有最优的综合性能。
退火温度对Ti-0.3Mo-0.8Ni钛合金板材组织和性能影响
陈容
2021, 42(4): 62-67. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.011
摘要(419) HTML (24) PDF(36)
摘要:
研究了6 mm厚Ti-0.3Mo-0.8Ni钛合金板材不同退火温度对组织和力学性能的影响。结果表明,600~700 ℃时α相主要发生回复再结晶过程,同时沿晶界形成链状Ti2Ni颗粒,屈服强度、抗拉强度逐渐降低,延伸率先增加后减少,650 ℃时,延伸率达到最大值22.5%,随着颗粒物的增加显著降低其力学性能;750~850 ℃时α相由部分再结晶组织转变为完全再结晶组织,β转变组织由条状转变为块状,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率均逐渐降低,850 ℃时大幅下降至最低值,远低于标准要求;适用于6 mm厚Ti-0.3Mo-0.8Ni钛合金板材退火温度范围是600~650 ℃。
钒微合金化对汽车零部件用钢性能的影响
马骊歌, 李显生
2021, 42(4): 68-72. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.012
摘要(296) HTML (39) PDF(39)
摘要:
制备了不同钒含量的钒微合金化汽车零部件用钢42CrMoVxx=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9),分析了钒微合金化对汽车零部件用钢拉伸性能、耐磨损和耐腐蚀性能的影响。结果表明,钒微合金化明显提高了汽车零部件用钢42CrMo的拉伸性能、耐磨损和耐腐蚀性能。随钒含量增加,钢拉伸性能、耐磨损和耐腐蚀性能均先提高后下降。与未添加钒的42CrMo钢相比,添加0.5%钒的汽车零部件用钢42CrMoV0.5的抗拉强度增大66 MPa、屈服强度增大67 MPa、断后伸长率增大3.5个百分点,磨损体积减小18×10−3 mm3,腐蚀电位正移88 mV、腐蚀电流减小了0.771 mA/cm2。汽车零部件用钢42CrMoV中钒含量优选0.5%。
资源环境与节能
SO2对改性活性炭吸附烧结烟气中NO的影响
蔡建宇, 彭兆丰, 宋丽云, 侯环宇, 李坚
2021, 42(4): 73-78. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.013
摘要(321) HTML (108) PDF(44)
摘要:
为探究SO2对改性活性炭吸附法去除烧结烟气中NO效果的影响,减少NOx的排放,降低钢铁行业对环境的污染,采用碳酸钾(K2CO3)浸渍改性的方法制备了改性活性炭吸附剂,并考察了不同浓度SO2对改性活性炭吸附烧结烟气中NO的影响,及SO2对改性活性炭循环吸附脱附性能的影响。结果表明:SO2能够提高改性活性炭初始NO吸附速率,但显著降低NO的饱和吸附容量;SO2通过化学吸附方式占据活性位点,形成的亚硫酸盐及硫酸盐加热难以脱附,造成改性活性炭难以恢复初始吸附容量;SO2影响下改性活性炭吸附容量的衰减速率约为1.41417 mg/g,可以根据衰减速率,配合移动床吸附装置,选择合适的新鲜活性炭投入参数,进而指导改性活性炭吸附去除烧结烟气中NO的应用,有效降低环境污染,实现资源的高效利用。
电炉钢渣微粉取代粉煤灰配制高钛重矿渣混凝土的试验研究
王伟, 汪杰, 梁月华
2021, 42(4): 79-84. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.014
摘要(289) HTML (31) PDF(31)
摘要:
以攀枝花钢渣微粉为研究对象,分析研究了用其取代或部分取代粉煤灰作为混凝土掺和料的可行性和经济效益,并按50%、75%、100%的取代率取代粉煤灰配制强度等级为C30、C40的高钛重矿渣混凝土,测定其拌合物工作性能及28 、192 d抗压强度,并与不掺钢渣微粉的全粉煤灰高钛重矿渣混凝土对比分析。结果表明:钢渣微粉达到用于混凝土掺合料的相关指标要求,可作为掺合料应用到高钛重矿渣混凝土中且具有良好的经济效益;按实际生产用高钛重矿渣混凝土配合比设计强度为C30时,各取代率下高钛重矿渣混凝土拌合物工作性能良好且强度富余值较大,其中50%取代率下效果最好;当在原配合比下降低水泥强度等级时,各取代率、不同设计强度的高钛重矿渣混凝土28 d实测强度略低于设计强度,但后期强度增长较大,其中50%取代率下、设计强度为C30的高钛重矿渣混凝土192 d强度超过39 MPa,且工作性能良好,可用于非结构部位或对前期强度要求不高的构筑物。
链箅机回转窑球团热废气循环工艺及数值模拟研究
何璐瑶, 王鑫, 胡兵, 甘敏, 朱亮, 魏进超, 代友训
2021, 42(4): 85-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.015
摘要(458) HTML (67) PDF(61)
摘要:
针对链箅机回转窑环冷机生产过程中废气外排量大、余热利用率低的问题,在原有废气循环的基础上,提出了一种将过渡预热段的热废气循环到环冷机二段的废气循环工艺,并对新模式下的球团冷却过程进行模拟仿真研究。基于计算流体力学理论基础,结合局部非热力学平衡理论和磁铁矿氧化反应模型,采用CFD软件建立了数值仿真模型,揭示了废气循环对球团冷却的影响规律。研究结果表明,采用新的烟气循环系统之后,冷却二段的废气温度从511 ℃提高到523 ℃,提高了热利用效率。采用该废气循环模式,可减少废气排放11.5%,循环回收热量占球团生产热量总支出的3.45%。为球团生产进一步节能减排提供了新的方向,对于球团清洁生产具有重要意义。
采用机械活化工艺制备建筑用地聚合物的试验研究
郑卫芳, 穆勇攀
2021, 42(4): 92-96, 110. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.016
摘要(268) HTML (24) PDF(11)
摘要:
利用钒钛磁铁矿尾矿制备地聚合物,既减轻了尾矿的污染,又实现了尾矿的高效利用。以承德某钒钛磁铁矿尾矿为主要原料,采用机械活化工艺制备地聚合物,探讨活化时间对尾矿的粒度、结构与地聚合物制品抗压强度的影响。结果表明:延长活化时间减小了尾矿粒度,破坏了矿物的晶体结构,从而增大了尾矿中活性硅与活性铝的浸出浓度,赋予地聚合物较高的抗压强度。当尾矿活化3.0 h后,采用尾矿与高岭土的质量比为6:4,Ca(OH)2和Na2SiO3的掺量均为10%、胶砂比为1∶1.5、液固比为0. 20的工艺条件,可制备出28 d 抗压强度高达50 MPa的地聚合物。样品的重金属离子浸出浓度符合国家标准。无定型的铝硅酸盐凝胶相及少量的沸石结合紧密,赋予制品较高的强度。
钢铁冶金与材料
钒钛磁铁矿球团煤基还原颗粒运动及煤粉喷射燃烧数值模拟
刘鹏, 宇文超, 龚斯宇, 刘秉国, 张利波, 彭金辉
2021, 42(4): 97-104. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.017
摘要(354) HTML (116) PDF(33)
摘要:
开展了回转窑内钒钛磁铁矿球团煤基还原颗粒运动及煤粉喷射燃烧数值模拟研究。结果表明,回转窑内三种颗粒在运动过程中存在分层现象和离散料堆现象。离散料堆现象导致了颗粒数轴向周期性波动分布,并结合反应焓变推导出了单个周期内的平均波动能量为$ \tilde {{E}}$= 25.58 MJ;煤粉喷射燃烧过程中燃料射流在重力作用下会形成反弹效果,作用区间长度约2 m,该区域内传质传热过程被强化,易出现局部过热现象,可通过附着配碳和外配碳球团混合配碳的方式削弱能量波动与局部过热,矿石颗粒的附着配碳量约为18.9 g/kg。
微波强化钒钛磁铁矿直接还原过程研究
赵涛, 余少武, 温靖, 邹志雪, 李林, 姜涛
2021, 42(4): 105-110. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.018
摘要(571) HTML (92) PDF(82)
摘要:
以钒钛磁铁精矿为原料,直接还原工艺为基础,系统比较了不同加热方式对还原过程的影响。结果表明:与传统加热相比,微波加热能加快钒钛磁铁矿还原反应的进行,并且随温度升高效果越显著,在1350℃时铁金属化率可达到91.91%,提高了5.32个百分点;微波加热不会改变还原产物的物相组成,但使还原产物结构致密,气孔减少,晶粒粗大且分布均匀,脉石与金属铁嵌布紧密程度降低,相互之间夹杂的现象减少,有利于后续磨矿磁选过程中金属铁与脉石相的分离;另外,微波加热可以明显去除还原产物中P元素,而对于S元素的去除效果不显著,在1350℃时传统加热获得的产物中P含量为0.077%,S含量为0.29%,微波加热获得的产物中P含量为0.038%,S含量为0.28%。
铁酸钙特征对高碱度烧结矿冶金性能的影响
郝瑞聪, 刘磊, 韩秀丽, 王毅飞, 张策, 王立皓
2021, 42(4): 111-116. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.019
摘要(339) HTML (19) PDF(26)
摘要:
烧结矿中主要粘结相矿物铁酸钙的含量、形态、结晶粒度等特征对烧结矿质量起着关键性作用。采用偏光显微镜对不同质量的现场高碱度烧结矿的矿相结构及铁酸钙特征进行了系统定量研究。结果表明:两种烧结矿金属相均以赤铁矿和磁铁矿为主,黏结相均为铁酸钙、硅酸二钙和玻璃质。不同之处是1#烧结矿以针状铁酸钙交织赤铁矿、磁铁矿形成的交织熔蚀结构为主;2#烧结矿以他形粒状磁铁矿与粘结相矿物相互结合形成的粒状结构为主。1#烧结矿中铁酸钙体积分数约为50%,形态多为针状,粒度范围主要为0.05~0.10 mm;对应的烧结矿还原性(75%)、低温还原粉化率(76.5%)和转鼓强度(81.6%)均良好。2#烧结矿中铁酸钙体积分数约为45%,形态多为板状、柱状,粒度范围主要为0.05~0.10 mm;对应的烧结矿还原性(59.35%)较弱、低温还原粉化率(25.21%)较低和转鼓强度(63.37%)较小。
底吹氩VD钢包炉流场优化的数值模拟研究
刘崇林, 宋思程, 孙彦辉, 安航航, 周律敏, 梁龙清, 龙连
2021, 42(4): 117-123. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.020
摘要(368) HTML (68) PDF(37)
摘要:
以某钢厂150 t VD钢包炉为研究对象,采用商业软件Ansys-Fluent,建立钢包底吹氩气模型,结合正交设计方法,模拟了不同钢液量,两个吹氩口不同吹氩量工艺条件下钢包内流场和流速变化,同时考虑了静置10 min后钢包炉内钢液流动情况。所有试验均监测钢包下部同一位置的速度大小,通过正交设计方法选择最优的生产方案。研究结果表明:钢包内钢液量和底吹氩气量在小范围内变动对钢包内钢液流场和流速影响不大,且钢液量和氩气口吹氩量对静置10 min后钢液内流场流速的影响可以忽略不计。吹氩量过大会导致渣眼开度较大引起卷渣和吸气现象,吹气量过小钢液流速较低则导致形成稳定循环流场所需时间较长。最终通过对比分析得出在钢液高度选用3590 mm,1#和2#氩气口流量均采用0.9 m3/h时钢包炉内综合流动效果较好,减少了钢水受污染程度,提高了生产效率。
助熔剂对CaO-Al2O3基保护渣理化性能的影响
李晨, 亓捷, 刘承军, 姜茂发
2021, 42(4): 124-130. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.021
摘要(258) HTML (18) PDF(19)
摘要:
针对高铝钢用钙铝基连铸保护渣在浇铸过程中存在的渣条严重、粘结漏钢报警频发等问题,通过调整助熔剂含量,考察了以B2O3替代CaF2对保护渣熔化温度、黏度及结晶性能的影响。结果表明,随着B2O3替代CaF2质量分数的增加,保护渣的熔化温度和转折点温度不断降低,高温下的黏度不断提高。而且,CaF2质量分数较高时,保护渣的析晶性能较强,高温处析出Ca12Al14O32F2。随着B2O3取代CaF2质量分数的增加,保护渣的析晶性能受到明显抑制,析晶物相的变化规律为Ca12Al14O32F2 →2CaO·Al2O3·SiO2 →单一液相。B2O3取代CaF2质量分数为10%时,保护渣的析晶性能得到有效抑制,可有效降低粘结报警频率,满足高铝钢种的浇铸需求。
变形高温合金GH4065A的铸态组织及均匀化研究
税烺
2021, 42(4): 131-137. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.022
摘要(333) HTML (40) PDF(24)
摘要:
应用SEM、DSC等试验方法研究了高温合金GH4065A电渣锭不同部位的铸态组织,并设计不同温度和时长的均匀化工艺制度处理样品,随后研究了不同均匀化制度下样品的微观组织演变和残余偏析指数变化规律。结果表明,铸态GH4065A中主要析出相为γ-γ’共晶相,硼化物相和TiN相,偏析较为严重的元素为Ti、Nb、Mo、W。经1160 ℃、10 h均匀化处理可以将析出相消除,并使Ti、Nb、Mo的残余偏析指数降至0.2左右,W的残余偏析指数降至0.4左右,是较合理的均匀化条件。生产现场由于铸锭尺寸较大,在1160 ℃炉内维持20 h左右均匀化时长是一个较为合理的均匀化制度。
Cr对460 MPa级抗震耐火建筑用钢性能影响
杜平, 武凤娟, 曲锦波, 丛菁华, 王学敏
2021, 42(4): 138-143. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.023
摘要(390) HTML (26) PDF(21)
摘要:
设计了两种不同Cr含量460 MPa级抗震耐火建筑用钢,并进行了室温和高温机械性能检测,0.4%Cr和0.8%Cr试验钢的性能均满足抗震钢屈强比≤0.83,并且耐火钢600 ℃保温3 h后屈服强度≥307 MPa的标准。JMatPro热力学软件对460 MPa级抗震耐火建筑用钢的析出相进行计算,采用光学显微镜和透射电子显微镜方法对钢中的析出相进行了分析。结果表明,试验钢随Cr含量的升高,室温抗拉强度升高,屈强比降低,具有更好的抗震性能。Cr的增加,减少了高温稳定性较差的析出相的析出,降低了析出相中Mo的含量,促使Mo更多地溶入基体中,从而提高了抗震钢的高温固溶强化作用和耐火性能。
塑料模具钢NAK80和S136的耐磨性能对比研究
谢毅, 鲜勇
2021, 42(4): 144-148. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.024
摘要(526) HTML (72) PDF(41)
摘要:
以预硬化塑料模具钢NAK80和S136为研究对象,对比研究了两者的显微硬度、金相组织以及不同载荷下的摩擦磨损行为。结果表明: NAK80 钢金相组织为板条状马氏体和粒状贝氏体,S136钢的金相组织为铁素体基体和细小碳化物,显微硬度(HV)分别为405.01 ± 10.63 和354.21 ± 6.14 。NAK80和S136钢的摩擦系数均随着载荷的增加而降低,在60 N时,两者都达到各自最低的摩擦系数(0.34和0.37),当载荷增加至80 N,摩擦系数反而上升。整体而言,S136的摩擦系数高于NAK80。不同载荷条件下,NAK80的磨损行为具有高的载荷敏感性;而S136具有更加稳定的耐磨性。低载荷时,以磨粒磨损和剥层磨损为主,NAK80耐磨性优于S136;高载荷时,以粘着磨损和磨粒磨损为主,S136钢耐磨性优于NAK80。
中空夹层混凝土电杆用高强耐候钢腐蚀行为研究
黄耀, 朱彬荣, 李峰, 李辛庚, 闫凤洁
2021, 42(4): 149-155. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.025
摘要(221) HTML (20) PDF(23)
摘要:
使用室内加速腐蚀试验、XRD分析、电化学方法等测试方法研究了AYNH 420、SQNH 420两种耐候钢的腐蚀行为。使用失重测试的方法确定了两种试验钢的腐蚀速率,研究了试验钢的腐蚀动力学;通过对耐候钢锈层微观形貌、结构的表征,确定了两种钢锈层的成分和结构;并使用动电位极化曲线和交流阻抗谱的方法对耐候钢的腐蚀机制进行了探索。结果表明:同等条件下,SQNH 420的腐蚀速率低于AYNH 420;耐候钢的主要锈层产物是Fe3O4、α-FeOOH、β-FeOOH和γ-FeOOH等。锈层的组织结构分为内外两层,能起到保护作用的是附着性好,结构致密的内层。随着腐蚀时间的延长,腐蚀产物的增多,耐候钢的腐蚀倾向降低,电极反应由电极控制向扩散控制转变。
钛含量对无取向电工钢组织和磁性能的影响
李景才, 辛燕
2021, 42(4): 156-161. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.026
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摘要:
以实验室冶炼的不同钛含量的无取向电工钢为原材料,采用退火炉、透射电镜、金相组织观察和磁性能测试等手段就钛含量对无取向电工钢组织和性能的影响进行了研究。结果表明:试样的晶粒尺寸随其钛含量增加而减小,当钛含量小于0.015%时,试样的晶粒组织呈等轴状,均匀性较高,其中的钛以碳氮化物形式析出,且钉扎于组织的晶界处;随着钛含量提高至0.015%以上,其组织中的晶粒形变明显,钛以铁-钛磷化物形式析出于晶内和晶界上。添加微量的钛( ≤0.015%)可改善电工钢的磁感应强度和铁损,铁损W15/50约4.6~5.2 W/kg,磁感应强度B50约1.74~1.76 T,但需严格避免钛含量的过量添加。
温轧工艺对6.5%高硅电工钢复合板铁损的影响
姬帅, 刘忠军
2021, 42(4): 162-168. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.027
摘要(359) HTML (44) PDF(19)
摘要:
对采用包覆浇铸结合热塑性变形制备的,三层热轧态1.2 mm厚的6.5%高硅电工钢复合板进行450~650 ℃的中温轧制变形,并对温轧后的复合板进行微观结构观察和强磁场环境下的铁损测试,之后对复合板进行加热至1150 ℃保温30 min的扩散退火处理和相同磁场下的铁损测试,并对比了上述两组试验的显微结构变化及铁损变化。结果表明:1.2 mm厚的6.5%高硅电工钢复合板在450~650 ℃内加热,可以通过温轧变形减薄至0.37 mm;温轧工艺对复合板的铁损影响很大,在强磁场环境下差异更加明显;加热至1150 ℃保温30 min的扩散退火工艺可以显著降低温轧态复合板的铁损,最大可以降低98.9%。该课题的研究有助于改良三层6.5%高硅电工钢复合板的磁学性能。
耐候钢Q235NH的高温氧化行为研究
龚黎, 鲍思前, 赵刚, 梅鹏, 曹树卫, 邓杭州, 陈全
2021, 42(4): 169-174. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.028
摘要(342) HTML (20) PDF(26)
摘要:
为了明确含有Si和Cr耐候钢Q235NH的高温氧化行为,对耐候钢Q235NH在700~1200 ℃进行氧化试验,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS) 以及X射线衍射仪(XRD)等手段对氧化铁皮成分进行分析,结合氧化动力学曲线,分析了其氧化结构演变过程。试验结果表明:Q235NH氧化铁皮的生成符合抛物线规律,其激活能为146 kJ/mol。氧化铁皮结构包括最外层较薄的Fe2O3和Fe3O4层,中间层为较厚的FeO和块状先共析Fe3O4组成。此外,当加热温度小于1100 ℃ 时,在氧化铁皮和基体之间还会形成较薄且连续的富硅富铬层,对铁离子的向外扩散有一定的阻碍作用,从而使得氧化更难进行,但当加热温度大于1100 ℃后,硅铬层遭到破坏,这会促进氧化的进行。
电渣重熔对GCr15轴承钢中氧含量及夹杂物的影响
常凯华, 徐涛, 朱春丽, 张龙飞, 苏云龙, 施晓芳, 常立忠
2021, 42(4): 175-181. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.029
摘要(470) HTML (47) PDF(112)
摘要:
电渣重熔对于提高钢的纯净度有明显的效果,但对于低氧含量钢种存在增氧现象。通过采用GCr15轴承钢作为自耗电极,研究在大气环境下和Ar保护下使用不同渣系对轴承钢中氧含量及夹杂物的变化规律。研究发现,采用CaF2-Al2O3-CaO三元渣系在氩气保护下电渣重熔GCr15轴承钢时,电渣锭中的氧含量随渣系中的Al2O3含量下降而降低,而使用不含Al2O3渣系重熔的电渣锭中氧含量最低;氩气保护下重熔的电渣锭中的夹杂物直径均比使用同种渣系在空气中重熔的电渣锭要小。氧含量增加主要是因为电渣重熔过程渣池温度过高,导致渣中Al2O3稳定性变差所致。
电子束熔炼M35高速钢的热变形特征的研究
吴明慧, 王轶农, 王以霖, 谭毅
2021, 42(4): 182-190. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.030
摘要(439) HTML (74) PDF(43)
摘要:
利用Gleeble-3500热模拟试验机对电子束熔炼M35高速钢进行了热压缩试验,研究了其在变形温度为1273~1423 K,应变速率为0.01~10 s−1条件下的热变形行为,研究了其碳化物组织的演变规律,建立了电子束熔炼M35高速钢的热变形本构方程,并通过动态材料模型(DMM)建立了电子束熔炼M35高速钢的热加工图。同时将其与普通熔炼M35高速钢的热变形行为进行比较分析。结果表明,电子束熔炼M35高速钢的真应力-应变曲线符合动态再结晶曲线特征,在高应变速率下曲线出现锯齿特征,流变应力随应变速率的提高和温度的减小而增大。热变形过程中的变形行为可用双曲正弦函数来表征,其平均激活能为504.642 kJ/mol。通过热加工图能展现M35高速钢的热变形失稳区域,得到其热加工的最佳变形条件的区域为:变形温度为1400~1423 K, 应变速率为0.01~1 s−1