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中国冶金
2019年 29卷 9期
刊出日期 2019-09-15

技术综述
专题研究
生产技术
节能环保
   
技术综述
1 张海南,罗旭东,路金林,彭胜男,韩露
过渡金属硫化物镁离子电池正极材料研究进展

镁离子电池作为高电压、高能量可充式电池的典范,已成为储能领域的科研重点和市场热点,开发可逆循环性好、与电解液良好兼容的正极活性材料是提升镁离子电池综合性能的关键。经研究发现,过渡金属硫化物(TMDCs)更加有利于镁离子在分子层间的嵌入和脱出,展现出较好的储镁能力。在介绍镁离子电池工作原理及关键材料的基础上,对近年来有关具有层状结构的MoS2和TiS2、块状堆积结构的谢弗雷尔(Chevrel)相以及其他过渡金属硫化物在镁离子电池正极材料方面的应用研究进行了梳理和总结,并对存在的问题和今后的研究重点以及发展趋势进行了阐述,希望能对今后有关提升镁离子电池综合性能研究起到一定的借鉴作用。

2019 Vol. 29 (9): 1-8 [摘要] ( 286 ) [HTML 1KB] [PDF 1242KB] ( 541 )
9 张琳,刘先阳,库建刚
氧化钙在铜渣还原过程中的作用

 铜渣是火法炼铜过程中产生的固体废弃物,其中铁质量分数约为40%,中国每年排放的铜渣量高达1 400万t,因此,研究铜渣还原提铁对资源综合利用具有重要意义。结合铜渣的物相分布,介绍了氧化钙在铜渣还原过程中的促进和抑制两种作用机理。促进作用包括氧化钙可以显著降低铜渣还原体系的反应初始温度、破坏铜渣中铁橄榄石结构、促进渣相中氧化亚铁的释放、降低铁晶粒的成核势垒,并加速铁晶粒的成核。抑制作用为氧化钙与硅氧化物生成高熔点的钙硅酸盐,增加铜渣渣相的固相率,阻碍铁晶粒的聚集、长大。

2019 Vol. 29 (9): 9-14 [摘要] ( 211 ) [HTML 1KB] [PDF 7286KB] ( 460 )
专题研究
15 王璞,李少翔,唐海燕,郑宏光,柳向椿,张家泉
大方坯径向水口旋流效应及其对凝固的影响

通过改变水口侧孔钢水流动方向可以控制结晶器内钢水流动与换热。采用流体动力学与凝固模拟方法对比研究了浸入式四分径向水口不同出流方向对大方坯连铸结晶器内流动、传热和凝固行为的影响。结果表明,侧孔方向对浇注过程结晶器内钢水的流动与凝固行为有显著影响。当水口侧孔水平旋转角度为30°时,结晶器内形成较好的水平旋流,可以有效降低侧孔出流钢水对坯壳的冲刷作用,并有利于结晶器内自由液面过热度的提高。比较不同侧孔出流角度发现,利用普通径向四分水口在一定安装角度下的旋流效应不仅对于初生坯壳的均匀生长以及自由液面的冶金效果产生有利影响,还可能在不改变水口结构条件下获得类似结晶器电磁搅拌的旋流效应。

2019 Vol. 29 (9): 15-22 [摘要] ( 170 ) [HTML 1KB] [PDF 3824KB] ( 533 )
23 陈庆安,张建宇,王艳辉,李河宗,陈亚宇
方坯直轧工艺中头尾温差消除过程数值模拟

方坯直轧工艺有一个难以避免的问题,即钢坯头尾温差问题,当头尾温差过大时,会对产品长度方向上组织性能均匀性产生不利影响。针对方坯直轧工艺下钢坯“头低尾高”的温度特点,提出采用在精轧前进行“头弱尾强”的变水量冷却策略,或在粗轧前进行“头强尾弱”的变功率感应补热策略,并利用有限元法分别对上述两种过程进行数值模拟,根据计算结果对关键工艺参数进行优化设计,为实际应用提供参考。模拟计算结果表明,对于变水量冷却方式,为消除纵向上线性分布的头尾温差,所需水流密度与轧件长度基本呈抛物线关系;对于变功率感应补热方式,所需补热功率与钢坯长度基本呈线性关系。

2019 Vol. 29 (9): 23-28 [摘要] ( 168 ) [HTML 1KB] [PDF 1064KB] ( 504 )
29 李卫东,马光宇,刘常鹏,孙守斌,孙文强
轧钢加热炉蓄热室压力分布试验

蓄热式轧钢加热炉因具有节能环保优势,在钢铁企业应用广泛。然而,强制排烟和供风方式造成炉膛压力高、风机电耗大等负面影响。蓄热室是蓄热式轧钢加热炉的重要部件,弄清楚加热炉蓄热室内压力分布至关重要。与以往冷态试验或数值模拟研究不同,以鞍钢连轧作业区1号加热炉为研究对象,搭建了半工业试验装置,开展了热态试验研究。结果表明,排烟工况下,随着烟气流速增加,蓄热室各点的压力逐渐升高;供风工况下,随着炉膛温度升高,蓄热室各点的压力逐渐增加。对某一固定的蓄热室长度,排烟压力损失均大于供风压力损失;随着蓄热室长度增加,排烟压力损失和供风压力损失均随之升高。

2019 Vol. 29 (9): 29-32 [摘要] ( 124 ) [HTML 1KB] [PDF 849KB] ( 570 )
33 王继红,丰涵,宋志刚,李骥,陈德利,张丽娜
钨含量及固溶温度对022Cr25Ni7Mo3.5WCuN钢耐腐蚀性能的影响

研究了钨含量及固溶温度对超级双相不锈钢022Cr25Ni7Mo3.5WCuN耐点腐蚀性能的影响。通过化学浸泡失重法和电化学极化曲线法,测试了超级双相不锈钢022Cr25Ni7Mo3.5WCuN耐点腐蚀性能,并运用ThermoCalc热力学计算辅助分析。结果表明,固溶温度对超级双相不锈钢022Cr25Ni7Mo3.5WCuN耐点腐蚀性能影响效果显著,在1 100 ℃时,022Cr25Ni7Mo3.5WCuN 的耐腐蚀性能达到最佳;在理想的固溶条件下,钨元素有助于钝化膜的形成,钨含量的增加使得022Cr25Ni7Mo3.5WCuN的耐腐蚀性能增强,在钨质量分数为1.5%时,022Cr25Ni7Mo3.5WCuN获得最佳耐腐蚀性能,若钨含量继续增加,打破了α和γ两相的平衡,则耐蚀性能降低。

2019 Vol. 29 (9): 33-38 [摘要] ( 131 ) [HTML 1KB] [PDF 3987KB] ( 462 )
39 崔桂彬,鞠新华,王泽阳,杨瑞,尹立新
基于BS值的钢中多相组织分相技术

为了对钢中双相或多相组织进行分相定量表征,利用场发射扫描电镜(FESEM)与电子背散射衍射技术(EBSD)中的BS值对其进行了详细的研究与讨论。结果表明,对于单相的铁素体、贝氏体或马氏体,其BS灰度分布图呈近似的正态分布,BS图可以呈现出类似于组织的图像。利用BS值可以很好地对结构相近的双相或多相组织进行分相定量。在分相定量时,需选择适合的拟合函数,定量结果才更为准确。

2019 Vol. 29 (9): 39-44 [摘要] ( 122 ) [HTML 1KB] [PDF 14433KB] ( 481 )
45 康涛,陈斌,赵征志,吴洪,龚红根,彭冲
600 MPa级低合金高强钢的组织调控与工艺优化

为了开发并稳定600 MPa级低合金高强钢的生产工艺参数,利用连续退火模拟机对试验钢进行了连续退火试验,并通过扫描电镜和拉伸试验机研究了均热温度和过时效温度对试验钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着均热温度的升高,试验钢的屈服强度和抗拉强度均逐渐减小,伸长率逐渐增大;随着过时效温度的升高,屈服强度逐渐增大,抗拉强度逐渐减小,伸长率则先增大后减小。试验钢在820 ℃均热、390 ℃过时效时,获得最优的力学性能,其中抗拉强度为627 MPa,屈服强度为493 MPa,总伸长率超过20%。此外,利用透射电镜观察到钢中存在大量的纳米尺度析出物,这些析出物对试验钢强度的提升有较大的贡献。

2019 Vol. 29 (9): 45-49 [摘要] ( 150 ) [HTML 1KB] [PDF 7289KB] ( 469 )
51 姜泽东
镍基高温合金液相扩散焊接头组织及性能

镍基高温合金GH4413在高温下具有较为优异的高温持久强度和抗蠕变性能,在航空发动机和各种工业燃气轮机中得到广泛应用。以BNi2作为填充合金材料使用液相扩散焊对GH4413合金进行了连接,研究了在焊接温度分别为1 030和1 080 ℃、保温时间分别为30和60 min等不同焊接参数下GH4413镍基高温合金的接头微观组织、成分分布和显微硬度。扫描电镜(SEM)以及能谱分析结果表明,当焊接温度为1 080 ℃、保温时间为60 min 时,钎缝组织中形成了性能良好的固溶体,且随着焊接温度的升高和保温时间的延长,钎缝的宽度增加,钎料元素向母材中的扩散深度逐渐增加,在母材近缝区形成了金属间化合物。

2019 Vol. 29 (9): 51-55 [摘要] ( 135 ) [HTML 1KB] [PDF 6844KB] ( 503 )
生产技术
56 罗衍昭,田志红,李向奎,季晨曦,刘延强,赵长亮
超低碳IF钢中夹杂物来源的示踪分析

为了分析超低碳IF钢中夹杂物来源,采用在转炉出钢后及中间包覆盖剂添加示踪剂的方法,确定夹杂物的来源。并在相关工序取钢样或渣样,利用扫描电镜观察分析夹杂物的形貌和成分。研究表明,RH进站顶渣w(TFe)控制为2.54%~4.49%,RH出站顶渣w(TFe)控制为4.56%~5.23%,RH钢包顶渣w(CaO)/w(Al2O3)控制为1.20~1.93,顶渣改质效果良好。正常坯进行分析含有少量的钡,未发现铈元素,在换包时取样第6炉和第7炉中间坯进行分析,可发现含有钡即钢包下渣情况,少量的铈成分。第6炉正常坯w(TO)为0.001 4%,第6炉和第7炉中间坯w(TO)为0.001 6%,第7炉正常坯w(TO)为0.001 5%,可见正常铸坯与交接坯相比w(TO)略有降低。

2019 Vol. 29 (9): 56-59 [摘要] ( 147 ) [HTML 1KB] [PDF 1873KB] ( 536 )
60 任树洋,尹绍江,李行,张阔斌,秦坤
新一代中厚板制造关键技术在唐钢的应用

 为提升唐钢中厚板公司技术水平,提高产品市场竞争力,引入了多项新一代中厚板生产技术。介绍了微合金钢铸坯角部裂纹控制技术、铸坯凝固末端重压下技术等高品质中厚板坯生产技术,实现了优质铸坯的生产;介绍了先进中厚板轧机控制系统集成和MAS轧制板形控制技术等高成材率中厚板轧制技术,提升了板材成材率;介绍了新一代超快冷(UFC)TMCP装备和合金减量化等技术在唐钢的应用,新一代中厚板制造关键技术的应用实现了唐钢中厚板产品升级和品种钢品质提升。

2019 Vol. 29 (9): 60-67 [摘要] ( 212 ) [HTML 1KB] [PDF 9484KB] ( 448 )
68 郭军,陈锋,肖寄光,钟爱武
新标准下热轧带肋钢筋生产工艺的分析

新标准实施后,为了探究热轧带肋钢筋最佳生产工艺,对广东省不同生产工艺的主要钢企生产的钢筋进行了研究。分析表明,采用穿水冷却工艺,试样的强度偏高、韧性偏低,金相组织不合格,部分试样反向弯曲及抗震性能不合格,说明该工艺已严重不符合新标准要求;采用加铬、钼合金化热轧工艺,试样间强度偏差较大,且反向弯曲性能不合格,说明工艺不易控制、产品质量不稳定;采用常规热轧工艺,试样屈服强度偏低,仅高出标准下限1~2 MPa,说明该工艺生产的钢筋强度不够;采用钒氮合金化热轧工艺,试样各项试验指标均良好,当钒质量分数为0.33%~0.36%、氮质量分数为0.022%~0.025%时,产品综合质量最佳。

2019 Vol. 29 (9): 68-72 [摘要] ( 106 ) [HTML 1KB] [PDF 5329KB] ( 428 )
73 赵忠云, 张金旺, 黄斌
冷轧基板起筋成因分析及控制实践

针对1 450、2 032 mm热连轧线生产的冷轧基板在下游工序出现的批量起筋缺陷,结合两条热轧线的装备控制特点,从板形控制、轧制工艺规范管控的变化对其产生原因和机理进行分析,得出热轧带钢凸度控制失稳是导致起筋的重要原因。通过进行HVC板形控制模型的优化及生产工艺管理制度的调整,实现轧制过程的“均匀变形、板凸度一致”控制,保证带钢断面质量及凸度命中效果,冷轧产品起筋缺陷发生率同比下降95.12%,产品质量得到明显改善。

2019 Vol. 29 (9): 73-77 [摘要] ( 154 ) [HTML 1KB] [PDF 1531KB] ( 486 )
节能环保
78 辛海霞,徐玉君,牟文宁,陈欢欢,邱峰,翟玉春
疏松型粉煤灰硫酸水热浸出法提取铝

以内蒙古某电厂疏松型粉煤灰为研究对象,采用硫酸水热浸出的方法提取粉煤灰中的铝,在分析粉煤灰成分、形貌和物相的基础上,研究浸出温度、浸出时间、硫酸浓度、硫酸用量工艺参数对铝提取率的影响,通过X射线衍射对浸出渣的物相进行表征。结果表明,在浸出温度为180 ℃、浸出时间为4 h、硫酸浓度(质量分数)为61%、硫酸用量为理论值的3倍的条件下浸出粉煤灰,铝的提取率可达88%以上。该工艺具有浸出温度低、硫酸浓度低、铝提取率较高等特点,对疏松型粉煤灰的开发利用具有实际意义。

2019 Vol. 29 (9): 78-81 [摘要] ( 115 ) [HTML 1KB] [PDF 2339KB] ( 499 )
82 杨春善,高古忠
转底炉烟气系统堵塞、腐蚀及防腐探索

烟气余热利用系统是转底炉生产工艺重要的组成部分,余热锅炉又是烟气余热利用系统的核心设备。对转底炉烟气特性进行了分析,重点介绍了某钢厂转底炉烟气余热利用系统工艺流程及工艺参数;对烟气余热利用系统堵塞、锅炉管腐蚀原因进行了分析,在实践基础上,提出了烟气余热利用系统防堵、防腐蚀的措施,并对余热锅炉防腐进行了有益探索。通过这些措施的实施,减轻了烟气余热利用系统的堵塞和腐蚀,并在转底炉实际生产中得到了验证,为解决转底炉烟气余热利用系统堵塞、腐蚀提供了有益的借鉴。

2019 Vol. 29 (9): 82-87 [摘要] ( 170 ) [HTML 1KB] [PDF 9817KB] ( 405 )
 

 

 
 
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