通过现有铁源利用及碳冶金流程分析,提出了太阳能光伏非碳冶金概念.太阳能光伏非碳冶金研究包括高温冶炼、非碳还原介质的选择及还原-熔融三个方面.自主设计制造了1kg容量的太阳能非碳冶金系统,进行了三类非碳冶金实验.实验结果表明太阳能光伏非碳冶金在技术上可行,自主设计制造的太阳能光伏非碳冶金系统均能满足冶炼要求.高温冶炼实验光伏电池转换率9.8%,钢水热焓占总能量消耗5%;非碳还原制铁实验电解法电流效率平均为85.1%,最高可达97.6%;氢还原Fe2O3还原度影响因素由强到弱依次为:气氛、温度、时间、粒度.根据实验结果,研究还需深化,以寻求太阳能光伏非碳冶金系统更好的经济性、稳定性及可操作性

研究了轴承钢中TiN夹杂物的形成热力学,以及钢中Ti和N的控制理论,并在某钢厂进行了GCr15轴承钢的生产实验.结果表明,在凝固过程中钢中Ti或N的含量越高,TiN夹杂物开始析出温度就越高,析出物的尺寸就越大;使用低Ti合金原料能够有效降低钢中的Ti含量;采用低Ti铁水,初炼渣中的TiO2降到1.0%以下,能有效控制钢水中的Ti含量;采用低钛合成渣过程回钛量显著减少,钢中Ti含量由原来的37×10-6下降至30×10-6;优化改进精炼工艺和大包保护浇铸可以降低钢中N含量为33×10-6;降低凝固偏析,能降低TiN夹杂析出

采用二段式盐浴热处理、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸实验等方法,研究了添加0.025%微合金元素Nb对高Al(1.5%Al)冷轧相变诱导塑性钢(TRIP)组织与性能的影响规律.结果表明:Nb微合金化使高Al冷轧TRIP钢在连续退火后组织得到细化,残余奥氏体含量及其碳含量比无Nb钢均有所升高.含Nb钢在370℃和400℃等温后抗拉强度均大于650MPa,且总伸长率达到35%,具有优异的综合力学性能.Nb微合金化,将本实验所研究的高Al冷轧TRIP钢的最优贝氏体区等温温度由400℃左右扩大到370~400℃,提高了生产的工艺稳定性

使用Gleeble-1500热/力模拟机,对四种V-N微合金非调质钢和一种非V-N微合金化对比钢进行了静态再结晶实验研究.研究结果表明:当钢中C质量分数为0.33%时,V-N微合金钢的静态再结晶要比未V-N微合金化的对比钢有明显滞后,尤以820~880℃温度范围内最为明显,因此钢中V析出物对道次间再结晶过程影响很大.进一步研究表明,V-N微合金非调质钢道次间静态再结晶量受C含量的影响并不呈简单线性关系:在760~880℃温度范围内,道次间静态再结晶量在钢中C质量分数为0.33%时均为极大值,而940℃下所有五种实验钢均完成了静态再结晶;钢中V析出物对道次间静态再结晶的影响机制相当复杂,与其析出时机关系很大.在此C含量下且V和Ti量均近似相同的V-N微合金实验钢中,发现当N质量分数从140×10-6增加到210×10-6时,该温度范围内道次间静态再结晶量下降14%~19%,N含量增加有明显抑制道次间静态再结晶的作用

开展了采用紧耦合气雾化方法制备Al基合金粉末的实验和理论研究.利用X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电镜和透射电镜分析了粉末的表面形貌、显微组织和结构特征,根据气雾化过程中熔滴的破碎模式和冷却行为确定了Al基合金的非晶化临界冷却速率及相应粉末粒径.结果表明:气雾化粉末中存在部分非晶粉末,非晶粉末的粒径小于26μm;Al基合金的非晶化临界冷却速率大致为106K·s-1;雾化中熔体的破碎和冷却是两个相互耦合(矛盾)的过程,快速冷却(大于104K·s-1)极大地阻碍熔体的充分雾化,同时熔滴的破碎模式对其冷却行为具有显著的影响.目前紧耦合气雾化技术还只能制得非晶/晶态混合的Al基合金粉末

采用Gleeble 1500对WC-12Co硬质合金进行不同温度和应力场的压缩疲劳实验,测量疲劳前后合金硬度的变化,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段观察其组织结构的变化并分析其变形失效机理.结果表明:随着实验温度与加载载荷的升高,WC-12Co合金硬度呈下降趋势,WC晶粒发生圆化,WC晶粒骨架的完整程度下降.WC-12Co合金的疲劳变形失效机理为:在较低变形温度和变形载荷下,塑性变形由WC相中的位错滑移和黏结相马氏体转变所提供,随着变形温度和变形载荷的升高,塑性变形则通过硬质相的层错运动和WC/WC的界面滑动形成黏结相条带来实现

针对高温含水条件下非氧化物材料经常面临的性能失效问题,以六方BN粉体(平均粒度为1.2μm)为研究对象,利用高温热重分析、X射线衍射以及扫描电镜等手段,考察了BN粉体在不同温度(1273-1373K)含水条件下f水和空气的体积比为3:7)的反应行为,并与其在干燥空气下的反应行为进行对比.BN粉体在含水条件下的反应有如下特点:在反应初期,试样质量增加率快速增加;在反应后期,试样质量增加率变缓.结合热力学分析探讨了BN材料在高温含水条件下的反应机理:质量快速增加阶段主要发生BN与O2之间的氧化反应,试样质量增加率变缓阶段主要是由于氧化产物B2O3与H2O反应生成了挥发性产物.随着温度的升高,两反应阶段试样的质量增加率均有所提高.利用周模型对BN材料在高温含水条件下的反应动力学进行了较为精确且定量的拟合,结果与实验数据吻合良好

首钢京唐公司采用转炉铁水预处理脱磷工艺作为洁净钢生产平台,通过前期58炉冶炼实验,摸索出一套适和京唐公司生产实际的操作工艺,并在造渣制度、吹炼模式、温度控制等方面取得了重大突破,实现了稳定、高效生产低磷钢、超低磷钢的目标.脱磷炉终点磷的质量分数平均为0.017%,碳的质量分数为3.69%,脱磷炉终点平均温度为1350℃,并有10炉钢的脱磷炉终点磷的质量分数小于0.015%,最低为0.008%,达到了生产超低磷钢的预脱磷要求.对实验中影响脱磷效果的因素,如铁水硅含量,脱磷炉终点温度、终点碳含量、终渣碱度和氧化性等,进行了深入研究.分析表明当铁水硅的质量分数小于0.45%时,可以达到比较好的脱磷效果;脱磷炉的脱磷效果随终点温度的升高而逐渐变差,但为保证脱碳炉有足够的热量,脱磷炉终点温度控制范围为1350~1380℃;脱磷炉合理的碳含量范围应该在3.3%~3.8%之间;碱度控制在1.8~2.2即可满足脱磷炉的脱磷效果;通过增加矿石加入量,保持较高枪位可以提高冶炼过程渣中(FeO)含量,提高脱磷炉的脱磷效率

采用热重法在1173~1373 K、全CO气氛条件下,对首钢烧结矿进行还原动力学实验,确定了还原反应的表观活化能,进而推断在还原反应的前期烧结矿还原速率均由界面反应控制,还原反应后期的控制环节为固相扩散.分别由未反应核模型和固相反应动力学模型,分段给出不同温度下控制环节突变的时间点;通过动力学公式计算,得出不同温度下的反应速率常数和固相扩散系数.利用光学显微镜观察了烧结矿在各还原阶段的微观形貌,验证了烧结矿还原动力学的机理,同时也证明了扩散控制阶段使用体积缩小的未反应核模型与实际情况是吻合的

在镍铬钼铜低合金高强度铸钢的生产中经常因出现异常断口而降低铸件的塑性和韧性。这种断口缺陷无法用热处理办法消除。作为一种冶金缺陷,探讨其产生的原因和消除办法是生产急待解决的问题。本文以扫描电镜为主要工具,对这种断口的性质、特征和产生的原因作了初步探讨。实验的结果认为:铬镍钼铜低合金高强度铸钢中的异常断口为贝壳状断口。它的宏断形貌是淡灰色无金属光泽的碎石状粗晶组织,微观形貌是大小不等的韧窝,属于韧性晶界断裂。产生贝壳状断口的原因是第二类硫化物和氮化钛的沿晶分布,它降低了晶间结合力并作为裂纹的核心,促使晶间断裂的产生和发展。加入稀土和硅钙可以控制硫化物形态和消除贝壳状断口