Ca和Sr是铸造铝硅合金中最有效的变质元素,一般在浇铸前以中间合金的形式加入.然而在废杂铝熔铸再生工业中,原料中常含有微量的Ca和Sr,预控它们在熔炼过程中的含量变化是它们再利用的前提.本文以工业A356铸锭为原料,实验研究了熔炼温度和保温时间对Ca和Sr质量分数变化规律的影响.结果表明:Ca和Sr质量分数随着保温时间延长均呈Exp3P2规律下降,且随熔炼温度升高质量分数下降速率均逐渐提高.根据热力学和动力学分析可知,在废杂铝熔炼再生过程前期主要发生[Ca]和[Sr]与熔体中的氧发生氧化反应生成CaO和SrO,这些氧化物又会与Al2O3反应生成Al2O3·6CaO和Al2O3·SrO,经扒渣操作后Ca和Sr质量分数下降.在熔炼中后期,[Ca]和[Sr]以扩散至熔体表层还原Al2O3的方式使它们的质量分数降低.计算得出在660~740℃熔炼A356合金时Ca和Sr氧化反应的表观活化能分别为182.6 kJ·mol-1和117.8 kJ·mol-1,两者均受化学反应过程控制.根据Ca和Sr质量分数的变化规律建立了它们的质量分数预报模型,经生产验证表明预报误差均小于10%,可用于预报废杂铝熔炼再生过程Ca和Sr的质量分数

从非开挖水平定向钻进（Horizontal directional drilling，HDD）装备技术、地下生命线工程的探测与信息化、双向对穿HDD技术、大口径HDD技术、HDD回拖力计算模型、地表变形与冒浆6个方面开展了文献调研工作，分析了HDD装备与技术研究应用进展：世界上最大回拖力（20000 kN）的电驱动钻机被设计并研发；电磁感应法被广泛用于既有生命线的空间探测，复杂干扰下的数据解析与精度提高仍是研究重点；基于三维数据，融合建筑信息模型、人工智能、大数据等技术，借鉴美国“811”体系，局部完成了地下生命线的信息化；采用对穿技术完成了长距离的地下生命线敷设；基于过程化的HDD工艺参数、设备参数和控制监测技术被大量应用，有效提升了应用中的风险识别能力；针对不同地层条件下的回拖力计算为设备选型提供了依据，并为HDD多学科融合研究提供了途径；复杂地质条件下的冒浆、卡钻等热点和难点也得到初步探索研究，构建了理论、实验和数值分析模式，为提高HDD的应用效率和质量提供了依据。综合国内外研究进展，进一步分析了HDD的发展趋势

随着矿产资源开采深度的不断增大，地应力、地温和孔隙水压随之显著增大，岩石的非线性力学行为更加凸显。针对高渗透压和不对称围压作用下深竖井围岩损伤破裂问题，构建了流固损伤耦合效应力学分析模型，分析了流固耦合条件下深竖井开挖围岩有效应力，探讨了孔隙水压及地应力场对围岩损伤破裂演化的作用机制。研究结果表明：孔隙水压及孔隙水压梯度越大围岩损伤破裂区面积越大，围岩损伤破裂区面积随围岩渗透率的减小逐渐增大并趋于稳定；地应力场对围岩破裂形态具有重要控制作用，最大水平主应力与最小水平主应力差异较小时，围岩损伤破裂区集中在最小水平主应力方向，以剪切损伤为主，最大水平主应力与最小水平主应力差异较大时，在最大水平主应力方向上会产生拉伸损伤破裂区。值得关注的是，由于孔隙水压的存在，最大有效水平主应力与最小有效水平主应力之间的比值增大，即围岩发生拉伸破坏的风险增大。本文研究表明，竖井选址和设计过程中应避开构造应力大、孔隙水压大的区域，从而保障井筒施工安全

采用轴向应变幅控制的低周疲劳试验研究了总应变幅对4Cr5MoSiV1热作模具钢700 ℃低周疲劳行为的影响，包括循环应力响应行为、循环应力应变行为、循环迟滞回线和应变疲劳寿命行为等。结果表明：随着总应变幅从0.2%增大到0.6%，4Cr5MoSiV1钢在700 ℃时循环应力响应均表现为先循环硬化再循环软化的特性，并且应力幅最大值从220 MPa增大到308 MPa。同时，随着总应变幅的增大，4Cr5MoSiV1钢在700 ℃下的低周疲劳寿命由6750循环周次降低到210循环周次，且其过渡寿命约为1313循环周次。疲劳断口形貌分析结果显示，高温低周疲劳过程中裂纹主要萌生于试样表面处，且随着应变幅增大，裂纹源逐渐增多，疲劳条纹间距变宽，其断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂。透射电镜分析结果显示，循环软化可能与板条结构转变为胞状结构、基体发生位错湮灭、碳化物的析出和粗化有关

影响曲轴锻后组织的主要因素有变形量、终锻温度、金属流动及锻后冷却. 本文采用数值模拟的方法研究了曲轴用非调质钢1538MV的锻造过程,并对轧材原料和曲轴成品的显微组织进行了分析,探讨了模锻变形对曲轴显微组织的影响. 研究结果表明,曲轴较高的锻造温度和较小的变形量使得曲轴的锻后组织较轧材有所粗化. 曲轴变形过程中的温度和应变分布不均导致了曲轴组织的不均匀. 曲轴的铁素体含量和珠光体片层间距都低于轧材,且部分位置出现了贝氏体组织,这说明曲轴锻后的相变区冷速过快,应当进一步优化曲轴锻后冷却制度. 另外,曲轴锻造过程中的偏析区金属流动对曲轴的锻后组织产生了明显的影响,也是造成贝氏体组织产生的原因,应严格控制轧材的质量. 研究结果为轧材质量的提升和曲轴锻造工艺及锻后冷却制度的优化指明了方向

为解决矿山高水充填材料成本较高、粉煤灰等工业废料大量剩余造成资源浪费、环境污染等问题,借助微机控制电子万能试验机(ETM)力学试验系统、扫描电镜扫描装置和X射线衍射分析仪,研究粉煤灰掺量对高水材料物理力学性能的影响规律,并通过物相和微观结构分析探讨其影响机理.结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,高水材料的凝结时间逐渐延长,含水率逐渐降低,容重基本不变;掺杂粉煤灰前后高水材料均是一种弹塑性材料,其变形破坏过程可以分为孔隙压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段;高水材料的峰值强度、弹性模量和变形模量均随粉煤灰掺量的增加略有降低,残余强度却有所提高;综合考虑高水材料的强度、模量和成本,粉煤灰掺量a为15%是最优掺量,此时峰值强度、弹性模量和变形模量仅分别降低了25%、8.6%和10%,残余强度却提高了50%.物相和微观形貌分析结果表明:粉煤灰的掺量影响了β-C2S的水化进程,导致钙矾石生成量减少,其他水化产物生成量增多,进而破坏了钙矾石结构的整体性和均匀性,最终降低了高水材料的抗压强度

热轧支持辊的健康状态在带钢板形质量和轧制稳定性控制中起着关键作用，非线性、强耦合、少样本等特点使得热轧支持辊健康状态的预测复杂，目前各大钢厂仍以定期维护和事后维修为主。本文提出了一种支持辊虚拟健康指数的构建方法以及基于Copula函数的复杂工况健康状态预测模型。首先结合支持辊弯窜辊数据表征支持辊健康状态，再使用K-means聚类方法对支持辊工况进行划分，将各工况下过程数据分别构建Copula预测模型，最后根据实际轧制计划的排布顺序融合各工况模型的预测结果。提出的基于Copula函数的预测模型在某钢厂1780热连轧产线得到应用，结果表明，该模型能够准确有效的按照轧制计划实现支持辊的健康状态预测，以更科学的策略指导支持辊更换维护

铁矿烧结工序作为钢铁行业NOx排放的主要来源，在当前高压环保态势下减少其NOx排放迫在眉睫。烧结过程NOx主要产生于固体燃料燃烧过程，而粗粒级燃料的赋存形态会影响其NOx排放。基于此，本研究采用可视化微型烧结燃烧装置研究裸露型和被覆型粗粒级焦粉的燃烧行为，以及优化其配加模式对NOx排放和烧结固结强度的影响规律，并烧结杯实验研究兼顾NOx减排和烧结产质量指标的适宜粗粒级燃料赋存形态。结果表明，相比裸露型粗粒级焦粉，表面被覆铁酸钙细粉时其NOx排放降低约56%；分加粗粒级焦粉以调控其为裸露型时，NOx排放增加约10%，且烧结矿强度降低，而控制粒度为0.5～3.15 mm以调控其为被覆型时，NOx最大体积分数和N元素转化率分别降低约8%和27%，且烧结各项产质量指标均得到改善

基于炼钢生产过程中残余元素砷较难脱除的特点，并结合以往实验室热态脱砷研究结果。通过钢包精炼炉（Ladle furnace refining furnace, LF炉）钢液脱砷工业试验，研究了LF精炼炼钢过程中有关砷的脱除方法。采用Al–Mg–Ca合金作为脱砷剂，研究发现，LF炉可以实现钢液精炼脱砷，但钢液精炼过程中硫和钙的含量是实现工业条件下脱砷的限制环节。因此，必须控制钢液中硫和钙的含量以保证钢液脱砷效果。LF炉精炼脱砷之前必须将钢液中的硫含量降至低于0.01%，加入Al–Mg–Ca合金后钢液中钙含量需高于0.0055%

以纯Al粉为主要原料,添加Cu单质粉末以及Al-Mg、Al-Si中间合金粉,利用粉末冶金压制烧结方法制备出相对密度98%以上的Al-Mg-Si-Cu系铝合金.研究表明,烧结致密化过程主要分为3个阶段:初始阶段(室温~460℃),坯体内首先形成Al-Mg合金液相,液相中的Mg原子分别扩散至Al或Al-Si粉末中,与Al2O3反应并破除氧化膜,形成Al-Mg-O等化合物;同时,Al-Cu发生互扩散,形成Al2Cu等金属间化合物.第二阶段(460~560℃),Al-Cu、Al-Si液相快速填充颗粒缝隙或孔洞,坯体相对密度显著提高;此阶段的致密化机制主要是毛细管力引起的颗粒重排,以及溶解析出导致的晶界平直化.第三阶段(560~600℃),随温度的升高,液相润湿性提高,晶粒快速长大,使得大尺寸孔洞填充,烧结体基本实现全致密,此阶段的致密化主要由填隙机制控制.在铝合金晶界处发现了MgAl2O4和MgAlCuO氧化物的存在,推测Al粉表面氧化膜的破除机制与合金成分有关.由于Al-Cu液相在Al表面的润湿速率远高于AlN的生长速率,因为在本体系中未发现AlN的存在