全废钢连续加料电弧炉内长电弧作为炉内主要的能量来源，对废钢熔化及钢液升温至关重要。采用磁矢量势的磁流体动力学方法建立了电弧炉内电弧的数值模型，并基于该数值模型对电弧炉内电磁场、温度场和流场进行耦合求解，研究了电流大小、弧长对电弧炉内电弧的温度、速度、压力及气体剪切力特性的影响。结果表明，全废钢连续加料电弧炉内电弧等离子体呈“长钟型”分布，电弧柱较细长；随着电流增大，电弧有效作用范围增大，阳极表面电弧压力和气体剪切力增大；随着弧长增加，电弧有效作用范围减小，阳极表面的电弧压力和气体剪切力减小。短弧操作对熔池冲击剧烈，长弧操作熔池较为平稳，合理控制电流和弧长能有效提高电弧热效率

胀断连杆是汽车精密传动用高端产品，需具高强高韧和裂解加工脆性解理断裂特性。连铸化生产高碳易切削胀断连杆用微合金非调质钢是当前的发展方向。基于大方坯连铸生产典型工艺及其铸态组织、成分均匀性分析，研究了胀断连杆加工过程常见断口形貌不合的钢坯遗传性因素。以常用德系C70S6钢为例，采用250 mm×280 mm断面弧形连铸机，解析其在一定结晶器电磁搅拌条件下所浇铸大方坯的铸态低倍结构和枝晶形貌，并分析其不同晶区的成分分布特点。结果表明，当前连铸条件下大方坯中心缩孔和后续热轧棒材探伤合格率可控，但铸坯初凝坯壳凝固前沿发生明显的C、S负偏析白亮带区及其柱状晶偏转现象。金相试样图像分析和相场法凝固模拟表明，铸坯中柱状晶具有逆流生长特征，其偏转角是一次枝晶尖端向旋流方向逆向生长的结果。自铸坯角部至宽、窄面中心，实测柱状晶区的一次枝晶偏转角约在?7°到27°之间。利用X射线能谱分析（EDS）进一步检测了钢中主要合金元素Si、Mn、Mo在铸坯不同晶区的分布，揭示了其铸态偏析特征与差异性。据此，探讨了这种铸态组织和成分偏析对后续热轧棒材和连杆成品组织的遗传性，以及对其胀断加工断口不合的影响，可为源头铸态质量的控制提供依据

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

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

采用基于反向再燃弧电压产生电路的变极性焊接电源为试验平台，研究了电源设备及其控制参数、焊接回路电缆寄生电感和焊接工艺参数对变极性焊接电流换向过程的影响规律. 试验结果表明，提高反向再燃弧电压值能够提升变极性过程的电流变化速率，而较大的焊接回路电缆寄生电感会降低电流变化速率，同时降低变极性结束时的电流值，不利于变极性过程的电弧可靠再引燃和稳定燃烧. 初始焊接电流越小，则变极性过程结束时的电流值越小，增加共同导通时间可以提高变极性结束时的电流值，但同时降低变极性开始时的电流大小. 因此小电流变极性焊接时可采用较大的反向稳压值并适当增加共同导通时间，以增强变极性过程中的电弧稳定性

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

为了减轻铸件顶部缩孔缺陷以降低冒头切除率提高铸锭成材率，基于ProCAST软件建立了铁镍合金真空下凝固数值仿真模型，通过解剖实验验证了模拟参数正确性，进而研究锭模参数对铁镍合金缩孔缩松分布的影响并得到最优锭型.研究表明：数值模拟中，关于真空条件下传热参数的设置较为合理，能较准确地模拟得到与实际生产一致的缩孔缺陷；在本研究条件下，冒口锥度对缩孔高度方向上位置的影响远大于锭身锥度和高径比对其的影响，缩孔位置随冒口锥度减小上移，中心疏松程度随锭身锥度增加而减弱，高径比对缩孔缩松影响不大；优化后的锭型能有效改善缩孔缺陷，将缩孔控制在冒口线以上提高铸锭成材率

从中国两座高炉风口回旋区取出煤粉样研究表明:当喷煤量达到140kg/t.HM(占燃料总量的27%)时,虽然煤早在直吹管内就开始了挥发和燃烧,但煤在回旋区内并不能完全燃烧。不过这一不完全燃烧还不破坏高炉的顺行。用两种方法在实验室内进行了粉煤燃烧动力学研究,一种是用电阻丝加热鼓风,另一种则用等离子火炬。发现煤的燃烧率在40~80μm范围内几乎和煤的粒度大小成反比,它随着风温的提高而提高,直到1475℃;富氧到40%仍很有效。当空气过剩系数降到1.2~1.3以下则煤的燃烧率突然下降。当鼓风旋转时燃烧加快。滴落区内,炉渣和煤灰或未燃尽的半焦的混合并不是提高喷煤量的控制因素。喷煤枪位置、角度和形状影响气固两相分布的研究表明:这些因素对喷入煤粒在助燃空气流中的均匀分布有显著影响,这一研究是采用激波管和纹影法完成的