回转窑结圈一直以来是制约煤基回转窑直接还原工艺发展的重要因素,以某低品位铁矿回转窑还原结圈物为研究对象,深入研究回转窑结圈物的特性及其形成机制.从结圈物的宏观形貌、物化性能、软熔特性和微观结构入手对某低品位铁矿球团回转窑结圈物的特性进行分析,并结合热力学相图、化学物相及能谱分析研究了结圈物的形成机制.结果表明:结圈物由熔融物包裹球团形成,接近窑壁,其熔融包裹物增多,结圈物中MFe、CaO含量明显增大,软熔温度越低;由球团粉末中FeO与SiO2形成的铁橄榄石及煤灰带入的CaO而形成的钙铁辉石低熔点相是造成结圈的主要原因;低熔点相的存在同时也促进了金属化球团间铁晶粒的相互扩散与迁移,从而加剧了结圈现象

热轧双金属复合板由于其优良性质而得到广泛使用,而如何改善其结合性能也成为业界内的研究热点问题.本文尝试采用分子动力学模拟的方法对316L/Q345R双金属板的高温结合性能进行系统研究.在建立316L/Q345R体系的原子结构模型的基础上,使用MD模拟方法对316L/Q345R体系的热压复合过程进行模拟,其中采用嵌入原子势函数来描述Fe、Cr和Ni之间的相互作用.分析了不同温度与压缩应变率对热压复合变形机制以及扩散层厚度的影响,并探讨了添加金属层对界面结合性能的改善效果.研究表明:温度的提高有利于形成较厚的扩散层,当双金属热压复合温度接近熔点时,此时在双金属复合界面获得的扩散层厚度远大于在较低温度复合时的扩散层厚度;应变率的提高会降低扩散层厚度,这主要因为在达到相同的压缩应变时,随着应变率增大和压缩时间缩短,原子的扩散时间缩短;在双金属之间添加一个晶格厚度的Ni层后,复合界面扩散层厚度比不含Ni复合时增加了134.5%,表明添加镍层能够明显提高扩散层厚度,但添加铬层对提高扩散层厚度的影响不大

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)、室温拉伸等手段, 通过两相区保温-淬火(IQ)、两相区形变后保温-淬火(DIQ)、两相区保温-淬火-配分-贝氏体区等温(IQ&PB)及两相区形变后保温-淬火-配分-贝氏体区等温(DIQ&PB)热处理工艺, 研究高温形变对室温组织、性能、残余奥氏体稳定性的综合影响作用.结果表明, 经15%的压缩形变后铁素体中位错密度由0.290×1014增加至1.286×1014 m-2, 马氏体(原奥氏体)中C、Cu元素富集浓度提高, 高温形变产生位错增殖对元素配分有明显促进作用.DIQ&PB工艺下, 形变后贝氏体板条尺寸变短且宽度增加0.1 μm左右, 贝氏体转变量较未变形时增加14%, 多边形铁素体尺寸明显减小.力学性能方面, 两相区形变热处理后抗拉强度增加132.85 MPa, 断后伸长率增加7%, 强塑积可达25435 MPa·%.形变后残余奥氏体体积分数由7.8%提高到8.99%, 残余奥氏体中碳质量分数由1.05%提高到1.31%

铝脱氧齿轮钢中易生成大量的高熔点Al2O3类夹杂物，容易导致水口结瘤及钢材性能恶化，目前较常采用钙处理将钢中高熔点的Al2O3类夹杂物改性为低熔点的钙铝酸盐类夹杂物。合理的钙处理可以减轻水口结瘤并提高连铸过程钢液的可浇性，工业试验研究了喂钙前钢液中T.Ca含量、喂钙速度、喂钙量、净空高度及渣厚等参数对齿轮钢中钙收得率的影响，并在1.5 m·s?1的喂钙速度条件下研究了不同喂钙量对钙处理过程中齿轮钢中非金属夹杂物改性的影响。研究结果表明，当喂钙前钢液中T.Ca的质量分数小于10×10?6，喂钙速度为1.5 m·s?1，适当降低喂钙量和净空高度和渣厚，钢液中钙收得率均高于20%。当钢液中T.Ca的质量分数高于17×10?6时，钢中生成大量高熔点CaS型夹杂物，三元相图中夹杂物的平均质量分数远离液相区。随着齿轮钢中T.Ca含量的增加，夹杂物的平均尺寸和数密度逐渐增加。热力学计算结果与工业试验钙处理对钢中非金属夹杂物改性效果具有较好的一致性

双相不锈钢2101生产成本低，性能优异，近年来被逐渐重视。采用“电炉+AOD+模铸”的工艺生产2101双相不锈钢，在AOD精炼过程中，研究了温度和主要成分Cr、C、Si的变化情况，结果显示，AOD炉有很好的脱碳效果，能将C质量分数（w[C]）由2.5%脱至0.03%以下，在还原期，Si对Cr有很好的还原效果。精炼过程中，最重要的是脱碳，但将碳脱至0.1%以后，所需要的条件变得苛刻。通过热力学计算公式，研究了双相不锈钢2101去碳保铬的影响因素，结果表明，碳铬平衡主要受CO分压和温度的影响，CO分压越低、温度越高越有利于脱碳。在CO分压一定，w[C]<0.1%时，w[C]越低，碳铬平衡曲线的斜率越大，脱碳需要的温度越高，脱碳越困难，降低CO分压可进一步脱碳。在PCO/P0= 0.4，w[Cr]=21.5%条件下，为将w[C]脱至0.03%以下，需要将炉内温度升到1746.1 ℃以上

为进一步揭示远场条件下金属矿山崩落矿岩运移演化机理，综合利用物理试验、数值模拟和理论分析等手段，构建单口放矿模型开展近?远场崩落矿岩流动特性研究。首次基于离散元软件PFC3D和刚性块体模型构建放矿数值模型，并通过近场放矿物理试验与模拟结果的对比分析，证明了刚性块体模型在崩落矿岩流动特性研究中的可靠性与优越性。在此基础上，对远场条件下松动体形态变化规律、矿岩流动体系内的应力演化规律及其力学机理进行了量化研究。研究结果表明：1）近?远场条件下的松动体形态变化均符合倒置水滴理论。在放矿初始阶段，松动体最大宽度随高度增大呈幂函数形式快速增加；随后，松动体最大宽度随高度增大而近似线性增加。2）崩落矿岩流动过程中存在明显的应力拱效应。随着矿岩散体松动范围不断扩大，松动体外围一定范围内的垂直应力均呈明显下降趋势，水平应力逐渐增大并在松动区域到达前出现激增现象；而松动体内的水平应力与垂直应力则急剧下降至较低水平

在薄壁结构的应用中,屈曲稳定性是影响其承载性能的关键因素,为研究减薄铺层厚度对复合材料薄壁结构局部屈曲行为的影响,本文采用不同厚度(0.125、0.055和0.020 mm)的预浸料制备复合材料薄壁管,实验测试了其在轴压下的局部屈曲行为.实验结果表明,随着铺层厚度减薄,实验采用的正交和均衡两种铺层方式的复合材料薄壁管局部屈曲载荷均随之提高,而屈曲失效模式没有发生改变.力学分析表明,铺层厚度减薄后,管壁弯曲刚度的改变和层间剪切应力分布对薄壁管局部屈曲载荷提高有重要影响.采用薄铺层制备复合材料薄壁结构件能够有效提高其局部屈曲能力

建立了摩擦系数非对称性的轧制过程模型，并与某热轧机传动系统的垂直?水平?扭转结构模型相结合，建立了结构?过程相耦合的动力学模型。利用稳定性准则确定了摩擦系数非对称作用下轧机系统的稳定域，分析了摩擦系数的非对称性对轧机系统振动特性和稳定性的影响规律。通过仿真分析表明，摩擦系数的非对称性对系统的稳定性有显著的影响，随着非对称程度的不同，系统会出现稳定域、水平失稳域和水平扭转失稳域，不同程度的非对称性会造成不同的振动形态。通过对某热轧厂现场测试，得到了轧机系统的振动信号，验证了仿真分析的正确性，同时指出轧制集装箱板和普板（Q235）时的变形抗力不同引起稳定域的差异，从而使得在摩擦系数的非对称程度一样时，轧制集装箱板时落在了水平失稳域，系统出现了明显的水平振动；轧制普板（Q235）时落在了稳定域，系统没有明显的振动

为了探究全进口矿条件下褐铁矿在烧结工艺中的合理配置，实现褐铁矿的高效利用以进一步提铁降本，针对S钢铁公司500 m2大型烧结机实际原燃料条件，基于试验用铁矿粉的常规理化性能和高温烧结基础特性开展了不同褐铁矿配比的烧结杯试验研究，结合Factsage 7.1热力学软件，模拟计算了不同褐铁矿配比条件下的黏附粉含量和理论液相生成量及性能，并采用矿相显微镜分析了烧结矿的显微结构，探明了褐铁矿与赤铁矿和磁铁矿的优化搭配规律。研究表明：澳大利亚褐铁矿具有粒度粗、矿化能力弱，同化温度低、黏结相强度差、吸液性强的特点，当褐铁矿质量分数由45%增加至55%时，提高磁铁精矿OD矿的质量分数至15%，同时降低OC矿质量分数至10%，烧结矿转鼓强度和低温还原粉化性能等指标达到最优，这是由于一方面提高磁铁精矿配比不仅具有增加黏附粉比例、改善液相生成数量和性能的作用，而且可以均匀液相分布，消除过熔现象；另一方面，增加磁铁精矿配比可以改善烧结料球的粒度组成，减少褐铁矿吸液量，提高烧结矿强度。因此，在高褐铁矿配比条件下，增加适宜的磁铁精矿配比有利于稳定烧结矿质量，全面改善烧结矿性能

将甲烷以低能耗的方式直接转化为甲醇等高附加值的化学品一直是可持续化工产业的重要目标和重大挑战。本文制备了三维（3D）ZnO/CdS/NiFe层状双金属氢氧化物（LDH）核/壳/分层纳米线阵列（NWAs）结构材料并将其用于室温、模拟阳光照射下甲烷的光电催化氧化。结果表明3D ZnO/CdS/NiFe-LDH具有优异的光电化学性能及催化活性，甲烷气氛下的光电流密度达到了6.57 mA·cm?2（0.9 V vs RHE），其催化甲烷生成甲醇及甲酸产量分别是纯ZnO的5.0和6.3倍，两种主要产物的总法拉第效率达到54.87%。CdS 纳米颗粒（NPs）的沉积显著提升了复合物对可见光的吸收，促进了光生载流子的分离。而具有三维多孔结构的NiFe-LDH纳米片的引入改善了甲烷氧化表面反应动力学，起到了优异的助催化作用；并且有效抑制了O2?-的产生，防止O2?-进一步将甲醇及甲酸氧化为CO2，提高了甲醇及甲酸的选择性。最后，提出了三维ZnO/CdS/NiFe-LDH复合材料光电催化甲烷转化为甲醇及甲酸的机理，为甲烷低能耗转化为高价值化学品提供了新思路