一、概述 我国经过20多年的改革开放,国民经济得到了持续快速健康发展,综合国力大大增强。2000年国 内生产总值(GDP)达89404亿元,超过10000亿美元,农村居民人均纯收入和城镇居民人均可支配收入 分别达到了2253元和6280元,城乡居民住房、电信和用电等生活条件得到了较大的改善,城镇居民大件 耐用消费品拥有率已基本趋于饱和,从总体上看,人民生活已达到小康水平

利用离散元方法模拟了均匀球形颗粒的随机排列过程.在模拟过程中考虑了重力、颗粒间的接触力、摩擦力以及范德华力(VDWI);颗粒的运动包括平动和转动.研究表明,颗粒间的作用力对球形颗粒随机排列体的结构影响很大.对于粒径为100μm球形颗粒,如果不考虑颗粒之间的摩擦力和范德华力,排列体为随机密排和有序密排的混合体,其排列密度为0.8696;考虑颗粒间的摩擦力和范德华力:排列密度降低为0.8213.描述了排列体几何结构随时间的演化过程、特定颗粒在排列过程中的运动轨迹及颗粒配位数的分布规律.同时给出了不同条件下二元系的排列结果

基于ABAQUS有限元软件建立了薄带材浪形生成与拉伸过程有限元模型,研究了带材在初应变作用下的浪形缺陷生成规律及其在张力拉伸作用下的应力特性及其变形行为,并进一步分析了浪形缺陷拉伸矫直矫平功效的主要影响因素及其影响规律.薄带钢变形过程可分为浪形生缺陷生成、拉伸矫直和弹性回复三个阶段.针对薄钢带弹性后屈曲浪形和铝带弹塑性后屈曲浪形两类典型浪形形式,研究了浪形缺陷在后屈曲和拉伸变形阶段的浪形陡度变化与系统能量变化规律.研究表明:弹性后屈曲浪形在拉伸矫直过程中浪数和浪高均发生变化,而弹塑性后屈曲浪形仅发生浪高的连续变化.弹性后屈曲浪形矫直后的残余应力分布形式与初始应力分布类似,而弹塑性后屈曲浪形的残余应力分布发生显著差异.浪形缺陷的残余陡度随初始浪形陡度增大而增大,随带厚增加而减小,且弹塑性后屈曲浪形缺陷的矫直效果更为显著

利用水力学模型及数值模拟软件研究了倾角式顶吹单孔氧枪对脱磷钢包内熔池流场所造成的影响,并且研究了倾角角度分别为39°、41°、43°、45°和17°的单孔氧枪对熔池的搅拌效果和冲击特性.研究表明:适当的倾斜角有利与熔池脱磷反应的进行,过大及过小的倾斜角会分别减小冲击深度及冲击直径导致熔池脱磷速率降低.当采用43°顶吹氧枪喷头喷吹时,冲击深度及冲击面积适中,熔池混匀时间及死区体积最小,钢液的平均流动速度最大,有利于促进钢包脱磷过程磷元素的扩散,从而提高脱磷效率.工业试验结果表明,43°脱磷氧枪具有更好熔池搅拌能力,在提高脱磷效果的同时降低了冶炼过程中的钢铁料消耗

基于建立的连铸中间包及结晶器内钢液混合过程的物理模型，开发了板坯连铸异钢种连浇过程混浇坯长度及成分变化模型。以某钢厂单流板坯连铸机220 mm×1560 mm断面Q235与Q335Ti钢的混浇过程为研究对象，采用水模型试验结合数值模拟确定模型的关键参数，并通过开展现场试验对混浇坯取样验证模型的准确性。结果证明：混浇坯成分取样与模型预测的成分偏差小于5%，且模型预测的混浇坯长度与人工确定的一致。故采用该模型可跟踪不同混浇工况下中间包内及铸流上钢液的混合行为，准确预测混浇坯的长度以及成分变化规律。采用该模型研究了拉速及中间包内剩余钢液质量对混交坯长度及不同浇注长度铸坯C元素质量分数变化的影响规律。发现当拉速保持不变时，中间包内剩余钢液越多，混浇坯越长；当中间包内剩余钢液质量保持不变时，拉速越大混浇坯越短。相比而言，中间包内剩余钢液质量比拉速对混浇坯长度的影响更大。另外当拉速不变时，随着中间包内剩余钢液质量的增加，C元素质量分数由0.16%变化到0.18%的速率减慢；当中间包内剩余钢液质量不变时，随着拉速的增加，C元素质量分数由0.16%变化到0.18%的速率增加。因此异钢种连浇过程，适当提高拉速以及减少中间包内剩余钢液质量，可有效减少混浇坯长度，成分变化速率降低

在实验室模拟高炉条件下研究了含钒钛铁矿球团的还原过程,采用X射线衍射仪测定含钒钛铁矿球团在不同还原温度下的物相组成,通过光学显微镜和扫描电镜观察含钒钛铁矿球团还原过程中微观结构变化,并结合能谱分析仪研究氧化物中不同元素的分布状况.含钒钛铁矿球团在还原过程中出现的铁钛分离现象会影响含钒钛铁矿球团的还原性,形成的高钛含量钛铁晶石会增加铁氧化物还原难度.高温时形成的密实金属铁球壳会阻碍内部氧化物的还原,导致还原停滞,从而造成含钒钛铁矿球团高温还原性较差.当内部熔融物滴下时,会提高高炉下部氧势,有利于减少Ti(C,N)的生成

以氧化铝溶胶为黏结剂、金属Fe为烧结助剂, 采用冷压-烧结制备出铝电解用Fe-TiB2/Al2O3复合阴极材料, 利用20A电解试验研究其电解性能; 利用能谱仪(EDS) 对电解试验前后的复合阴极材料进行了成分物相分析, 研究电解过程中各种元素迁移行为.研究结果表明: 金属Fe作为烧结助剂在烧结过程中能有效的填充骨料之间的空隙, 使该复合阴极材料的烧结致密度显著提高; 20 A电解试验过程电压稳定, 电流效率93. 2%, 原铝中铝元素质量分数为99. 47%, 杂质元素质量分数为0. 53%.在电解试验后, 铝液能有效润湿阴极表面, 表明Fe-TiB2/Al2O3复合阴极材料具有较理想的可润湿性; 从复合阴极电解后的能谱分析可知, 在电解过程中, 碱金属主要是通过液态电解质渗透进入阴极材料中, 随后又逐渐渗透进入黏结剂相中, 并在骨料之间氧化铝溶胶和金属烧结助剂均未能充分填充的空隙进行富集. K元素较Na元素对黏结相的渗透力更强; 与此同时, 阴极表面生成的Al通过复合材料的空隙进入阴极内部, 而Fe金属会利用材料内部的空隙反向扩散至铝液层中.在试验中, 阴极表面的铝液层的稳定存在是该阴极高效稳定运行的基础

通过热膨胀仪和Gleeble3500热模拟试验机检测X70钢的膨胀系数、高温屈服强度和弹性模量,采用Marc有限元软件计算了热轧带钢在层流冷却中卷取温度分别为500、550和600℃时的温度场、相变体积分数、残余应力随时间的变化.结果表明:层流冷却过程中,在水冷前期带钢边部的应力超过了该温度下钢板的屈服强度,带钢板形会向着边浪发展;水冷结束时,边部应力值再次超过屈服强度并发生了塑性变形,带钢板形会向着中浪发展.在保证X70管线钢性能的条件下,降低卷取温度有利于钢板贝氏体相变的完成和层流冷却阶段残余应力的降低

借助Thermo-calc软件对FeCrAl不锈钢所属的Fe-（18~21） Cr-（3~5） Al-（0~0.03） C-（0~0.2） Si-（0~0.2） Mn多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究.采用Thermo-calc中TCFE7数据库对该体系的垂直截面图进行计算，分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响，并得到FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变路径图.结果表明FeCrAl不锈钢由1600℃平衡冷却至300℃的过程中完整的平衡相变路径为：L→AlN+αδFe→AlN+αδFe+Cr7C3→AlN+αδFe+Cr7C3+Cr23C6→AlN+αδFe+Cr23C6→AlN+αδFe+Cr23C6+σ→AlN+αδFe+Cr23C6+σ+α'→AlN+αδFe+Cr23C6+α'.凝固过程中Cr7C3与σ相是否析出分别取决于体系中C、Si含量；Al含量的提高可扩大αδFe+Cr7C3的稳定区，降低α'相的析出温度，抑制σ相的析出；Cr含量的提高可以减小αδFe+Cr7C3的稳定区，扩大σ相和α'相的稳定区

研究分析了电弧炉炼钢过程的冶金学特征,指出供应能量对电弧炉炼钢的物质转化过程起到了决定性的作用.观察、认识到在炼钢过程中存在着微观、介观、单元操作级和工位级等尺度级的时空多尺度结构.在工位级按能量将供氧、供电两项功率单元进行跨尺度集成,形成了工位级跨尺度能量集成的一般方法,并用数学公式进行了描述.工业试验和工业生产表明:跨尺度集成的理念和方法与炼钢生产相结合可取得较好的生产效果,平均冶炼电耗为271.1kW·h·t-1,氧气消耗为40.4m3·t-1,冶炼周期为52.9min