TiAl合金高温流变行为及流动应力模型

为了研究TiAl合金的热变形行为,掌握其热加工特性,采用Gleeble-1500试验机对TiAl合金在温度为1 050～1 200℃、应变速率为0. 001～1 s-1条件下的高温变形行为进行了研究,获得了上述变形条件范围内的流变行为数据,建立了适于TiAl合金的本构方程。结果表明:TiAl合金的流变行为对变形速率和温度敏感,在热压缩过程中TiAl合金的流动应力呈现出加工硬化和流变软化的特征。通过电子背散射衍射(EBSD)观测发现,软化机制主要是先在晶界位置发生动态再结晶,然后再结晶向晶内扩展。通过计算,TiAl合金的变形激活能为360 k J/mol。采用最小二乘法得出了TiAl合金的流动应力模型,基于此模型绘制的流变曲线与实验值吻合较好,误差小于±5%,能够对TiAl合金高温流变行为进行较为准确的预测。     

转炉顶吹过程渣-金-气三相作用特性

基于VOF界面追踪技术,建立了氧气转炉顶吹过程渣-金-气多相传输行为的数学模型,研究了渣-金-气三相界面行为,给出了渣/金界面特征的演化过程和熔池内流场变化特征,对冲击坑形态进行了具体的描述,并对穿透深度和冲击坑直径进行了定量化的表征。结果表明:由于冲击坑表面波的传播,冲击坑以及渣/金/气界面具有明显的瞬态特征且熔池是振荡的;钢液熔池内涡旋中心位置随着吹炼时间以及渣的运动而变化;低枪位加强了钢液表面的波动,增加了钢液表面的粗糙度,增大了射流与熔池的接触面积,从而有利于射流向熔池的动量传递,促进熔池的搅拌。     

烟气循环烧结工艺中富氧和焦炉煤气喷吹的优化

利用铁矿石烟气循环烧结的静态工艺模型,研究了富氧、焦炉煤气喷吹及其组合使用对铁矿石烟气循环烧结工艺的固体燃料消耗和污染物排放的影响.结果表明:基准烟气循环烧结工艺中,焦粉单耗为44.284 kg/t,CO_2、SO_2和烟气排放量分别为339.123、1.306和2 060.478 kg/t;采用富氧率为7.0%优化工艺,焦粉单耗减少了0.64%,CO_2、SO_2和烟气排放量分别减少了8.86%、10.34%和20.37%;采用焦炉煤气喷吹量为0.5%优化工艺,焦粉单耗减少了8.69%,CO_2、SO_2和烟气排放量分别减少了3.06%、2.3%和2.74%;采用富氧率为7.0%,焦炉煤气喷吹比例为0.5%的综合工艺,焦粉单耗减少了9.59%,CO_2、SO_2和烟气排放量分别减少了11.84%、9.57%和22.65%.     

采用海绵铁制备部分预合金铁粉试验研究

采用海绵铁为原料制备部分预合金铁粉并对其生产工艺进行了研究。试验表明,与传统的制备方法相比,这种方法对二次还原时的工艺参数要求比较严格,但缩短了生产工艺流程,降低了生产成本,因此,值得进一步研究和中试。     

转炉钢渣在农业生产中的再利用

对转炉钢渣的理化特性进行了简要的介绍,详细论述了其在农业生产上的资源化再利用技术以及施用转炉钢渣肥料后对土壤环境的影响。转炉钢渣应用于农业生产可以使其含有的有益元素得到充分利用,不会对农产品及土壤环境造成危害,而且通过在转炉钢渣中加入添加剂合成新型农业肥料可以有效地提高转炉钢渣肥料的附加值,更好地满足农业生产的高产和优质的需求。     

氢气竖炉内气固热质传递行为的数值模拟

随着对钢铁行业绿色低碳发展要求的日益迫切,氢气竖炉已成为目前涉及氢冶金工艺的研发焦点。由于H₂还原铁氧化物为强吸热反应,氢气竖炉的供气强度主要由还原反应和加热固相炉料对应的物理能需求决定,因此造成炉内物理能与化学能的利用严重不匹配。为定量研究氢气竖炉内复杂的气固两相热质传递行为,基于双流体假设,建立氢气竖炉CFD模型,并利用其考察炉料热装技术的影响。结果表明,炉料常温入炉及所考虑工况条件下,氢气竖炉的炉顶H₂利用率仅为23.7%。由于炉料显热无法得到有效利用,热装技术难以显著改善氢气竖炉内部热状态,也就不能解决物理能与化学能利用的不匹配问题。     

COREX预还原竖炉反应进程的物理模拟

COREX工艺主要由预还原竖炉和熔化气化炉两部分组成,预还原竖炉作为气-固逆流式反应器,炉内铁氧化物的还原情况至关重要,关系到整个流程的生产效益.本文通过建立1∶20的半圆周冷态模型,利用硅胶吸水逐渐变色的特性进行预还原竖炉内气-固反应进程的可视化模拟实验,测定了不同气体流量下填充床内铁矿石的还原情况.结果表明炉内径向铁矿石还原率相差较大,随着气体流量增大而炉内气-固反应进程加快,反应进程在轴向、径向上很不均匀.     

8407模具钢表面渗铝的研究

为了防止模具表面产生热疲劳裂纹,通过冷喷涂在8407钢试样表面形成了一层铝涂层,再进行扩散处理,在试样表面形成了渗层.通过理论分析确定低温渗铝的工艺参数,并与渗铝实验进行检验,重点研究了扩散温度和扩散时间对渗层质量的影响.结果表明,8407钢经过冷喷涂铝后再进行扩散处理能够实现低温渗铝.在550℃下扩散4 h左右形成的渗层质量比较理想.     

竖炉生产直接还原铁过程的数值模拟

采用基于气相和固相的质量和能量的竖炉一球团（块矿）法直接还原炼铁的一维数学模型．含铁原料的还原采用三界面未反应核模型,并考虑了热量损失,得到了各物质的组成和温度在炉内的分布．以Gilmore厂Midrex作为对象进行模拟,模型结果与生产数据相符,验证了模型的准确性．模拟结果表明：Midrex竖炉的绝大部分区域内气利和固相的温度基本保持在还原煤气的入口温度．对高度为9．75m的Midrex竖炉,炉内绝大部分为浮氏体的还原,含铁原料运行约0．5m即可完全变成磁铁矿,运行约2m即可完全变成浮氏体．在竖炉7．0～9．75m深度范围内,随着还原气的上行,H2的体积分数迅速减少,而CO的体积分数变化不大．在竖炉2．0—7．0m深度范围内,H2和CO的体积分数缓慢降低,在竖炉0～2．0m深度范围内,H2和CO的体积分数显著降低．     

板坯中心裂纹产生的原因及防止措施

本文通过对南钢超低头板坯连铸机生产的板坯中夹杂物的研究，结合设备调查结果分析，确定了南钢板坯中心裂纹产生的主要原因，提出了防止板坯中心裂纹产生的措施。