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2022年中國鈦白粉行業(yè)發(fā)展及分析

畢勝

2023, 44(1): 1-3. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.001

摘要(1883) HTML (1228) PDF(729)

摘要:
總結(jié)梳理了2022年中國鈦白粉行業(yè)的各項運行數(shù)據(jù)，如產(chǎn)能、產(chǎn)量、市場表觀需求量、產(chǎn)能分布等，重點分析了近期鈦白粉產(chǎn)能增長趨勢及相應(yīng)鈦礦原料供求關(guān)系的變化。指出，2022年鈦白粉產(chǎn)量、產(chǎn)能繼續(xù)保持增長趨勢，產(chǎn)能集中度進一步提高；同時，現(xiàn)有生產(chǎn)商規(guī)模的進一步擴大，業(yè)外加盟項目的增加，將導(dǎo)致鈦礦供應(yīng)的緊缺。另外，隨著綠色新能源電池材料產(chǎn)業(yè)的興起，大批磷酸鐵或磷酸鐵鋰項目建設(shè)或籌建，將導(dǎo)致鈦白粉產(chǎn)能激增，加劇鈦礦供需矛盾，屆時市場前景和行業(yè)面貌堪憂，各方應(yīng)高度關(guān)注和及時調(diào)整。

鈦液水解過程中偏鈦酸的結(jié)構(gòu)演變對硫含量的影響研究

田從學(xué), 王青鴻, 練宗鑫, 劉稷, 李玫

2023, 44(1): 4-9. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.002

摘要(673) HTML (273) PDF(49)

摘要:
采用外加晶種熱水解工藝從工業(yè)鈦液制得偏鈦酸，研究了偏鈦酸結(jié)構(gòu)演變過程對硫含量的影響。水解過程分為快速水解段和慢速成熟階段，水解率變化滿足Boltzmann模型。隨著水解進行，偏鈦酸結(jié)構(gòu)變化明顯，顆粒聚集與調(diào)整使其結(jié)構(gòu)更緊湊，膠體性質(zhì)減弱，TiO₂含量增大。偏鈦酸顆粒的微孔與介孔結(jié)構(gòu)由其一次聚集體聚集、堆積形成，孔道由硫酸鹽與水等填充。硫酸根通過溶解于吸附水、吸附、鍵合等形式存在于偏鈦酸中，硫含量隨TiO₂含量增大而逐漸減小，二者呈線性關(guān)系。

煅燒晶種加量對鈦白粉質(zhì)量的影響研究

吳健春, 路瑞芳, 孫薔, 石瑞成, 劉嬋

2023, 44(1): 10-14. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.003

摘要(666) HTML (259) PDF(51)

摘要:
以水解偏鈦酸和煅燒晶種為原料，在偏鈦酸中加入不同比例的煅燒晶種，通過調(diào)整煅燒溫度制備金紅石含量98%～99%的鈦白初品,考察煅燒晶種加量對煅燒溫度的影響。然后通過XRD、SEM等手段對鈦白粉的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、粒度分布和顏料性能進行分析。結(jié)果表明：隨著煅燒晶種加量增加，金紅石合格所需煅燒溫度呈現(xiàn)下降趨勢，煅燒晶種加量在4%～6%時對金紅石合格所需煅燒溫度影響不大。隨著晶種加量的增加，初品平均粒徑呈現(xiàn)下降趨勢，離散系數(shù)呈現(xiàn)先下降后增加的趨勢，當(dāng)晶種加量達到6%，離散系數(shù)最小。隨煅燒晶種加量的增加，鋁系和鋅系鹽處理樣品的藍相（SCX）均隨晶種加量的增加呈現(xiàn)增加趨勢，消色力（TCS）均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，煅燒晶種加量在5%左右時，樣品消色力達到最佳值。

有機還原劑對偏鈦酸中氧化鐵的還原過程動力學(xué)

毛雪華, 王俊

2023, 44(1): 15-19. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.004

摘要(464) HTML (168) PDF(27)

摘要:
研究了一種有機還原劑對偏鈦酸中氧化鐵的還原過程動力學(xué)，以探討過程機理，指導(dǎo)實際生產(chǎn)。結(jié)果表明，該還原反應(yīng)有機還原劑的反應(yīng)分級數(shù)為1，氧化鐵的反應(yīng)分級數(shù)為2。在有機還原劑過量的情況下，氧化鐵的還原過程速率大小與反應(yīng)溫度、攪拌強度和體系酸度有關(guān)。還原速率隨溫度的增加而增加，表觀反應(yīng)活化能為51.73 kJ/mol。還原速率隨攪拌強度的增加先增加而后變化不大，表明在一定的攪拌強度下，擴散步驟不是過程的控制環(huán)節(jié)。還原速率隨酸度的增加先增加后減小，這與偏鈦酸中氧化鐵的溶解和有機還原劑的分解有關(guān)。推斷在有機還原劑過量及一定的攪拌強度下，還原反應(yīng)步驟是有機還原劑對偏鈦酸中氧化鐵的還原過程的控制環(huán)節(jié)。

含釩鋼渣浸出礦漿多級連續(xù)逆流洗滌試驗研究

方臣

2023, 44(1): 20-25. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.005

摘要(587) HTML (238) PDF(35)

摘要:
含釩鋼渣浸出礦漿絮凝濃縮提高濃度，然后采用多級連續(xù)逆流洗滌工藝將高濃度礦漿液相內(nèi)的釩離子洗脫至洗液用于后續(xù)回收。通過絮凝沉降試驗對洗滌工藝中的沉降參數(shù)進行研究，確定了釩渣浸出礦漿適用的絮凝劑為APAM-625V，用量40 g/t，最佳初始礦漿濃度10%，各級洗滌礦漿底流濃度62%。利用洗滌各級的物料平衡原理，列出釩離子在各級溶液組分的“一次多元聯(lián)立方程組”，計算出在洗滌液固比為1，洗滌級數(shù)5的條件下，釩離子的理論洗滌效率為97%。以計算出的洗滌工藝參數(shù)進行多級連續(xù)逆流洗滌試驗驗證，釩離子的洗滌效率為96.4%，與理論計算結(jié)果基本一致。

氫氧化鉀對制備金紅石型TiO₂作用研究

馬維平, 孫科, 王海波

2023, 44(1): 26-31. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.006

摘要(423) HTML (337) PDF(37)

摘要:
向水合二氧化鈦中添加一定量的氫氧化鉀，研究從水合二氧化鈦轉(zhuǎn)變至金紅石型二氧化鈦過程中，鉀在體系中的作用機理，鉀對水合二氧化鈦漿料的粒度和粘度、金紅石型二氧化鈦長徑比和粒徑分布的作用。采用拉曼光譜儀、馬爾文粒度儀、XRD和電鏡對樣品進行了表征。結(jié)果表明：氫氧化鉀加入水合二氧化鈦體系中與殘留的硫酸反應(yīng)，生成了硫酸鉀，在從水合二氧化鈦至金紅石型二氧化鈦轉(zhuǎn)變過程中起作用。氫氧化鉀中的OH^?會奪取水合二氧化鈦中的H⁺，引起電位的變化，從而致使粘度先增后降。水合二氧化鈦經(jīng)過煅燒先轉(zhuǎn)化成銳鈦型 TiO₂，然后轉(zhuǎn)化成金紅石型 TiO₂，大量“K⁺”吸附在銳鈦型 TiO₂米勒面101面上，阻礙了二氧化鈦表面的Ti-O構(gòu)晶離子通過表面遷移，從而影響金紅石型二氧化鈦顆粒長徑比和粒徑分布。

V₂O₅/石墨烯納米復(fù)合材料的合成及儲鈉性能研究

鄭浩, 彭毅, 王仕偉, 孟偉巍, 杜光超

2023, 44(1): 32-37. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.007

摘要(744) HTML (295) PDF(60)

摘要:
五氧化二釩(V₂O₅)因其具有層狀結(jié)構(gòu)、高容量、低成本、資源豐富、高的Na⁺離子電導(dǎo)率、Na⁺嵌入/脫嵌時體積變化小、中等電位平臺等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。以V₂O₅和草酸為原料，采用水熱法成功制備了V₂O₅/石墨烯納米復(fù)合材料（V₂O₅/rGO）。結(jié)果表明：石墨烯與V₂O₅納米線相互緊密交織，形成連續(xù)的V₂O₅-石墨烯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；V₂O₅-石墨烯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供了快速的電子轉(zhuǎn)移速度，擴展了電極材料與電解液的有效接觸面積，提高了材料的導(dǎo)電性，緩沖了鈉離子嵌入引起的體積變化，從而使V₂O₅/rGO納米復(fù)合材料的儲鈉性能得到有效地改善（100 mA/g時，100次循環(huán)后，放電比容量為154 mAh/g）。

短時高溫鈦合金熱變形行為研究

王振玲, 于玉城, 韓嘉平, 彭浩

2023, 44(1): 38-43. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.008

摘要(875) HTML (270) PDF(160)

摘要:
采用熱模擬試驗機對鑄態(tài)Ti-6Al-4Sn-8Zr-0.8Mo-1.5Nb-1W-0.25Si短時高溫鈦合金進行熱模擬試驗，研究了其高溫變形行為。試驗結(jié)果表明：該高溫鈦合金熱變形對溫度和變形速率敏感，隨著應(yīng)變速率降低和變形溫度升高，真應(yīng)力顯著降低。利用高溫壓縮應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)繪制了熱加工圖，分析結(jié)果顯示：（α+β）相區(qū)的900～960 ℃、0.035～0.368 s^?1和960～1010 ℃、0.165～0.577 s^?1；β相區(qū)的1010～1020 ℃、0.165～1 s^?1為最適合加工的區(qū)域。經(jīng)計算，（α+β）兩相區(qū)的熱變形激活能為316.229 kJ/mol，并構(gòu)建了該相區(qū)內(nèi)的本構(gòu)方程。

雙級時效對近β高強鈦合金冷軋薄板顯微組織及力學(xué)性能的影響

康煦東, 陳科儒, 王振, 杜趙新, 郭文霞

2023, 44(1): 44-48. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.009

摘要(536) HTML (182) PDF(38)

摘要:
對Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe鈦合金進行雙級時效熱處理，對比研究雙級時效對高強β鈦合金組織與性能的影響。時效溫度選取650 ℃+450 ℃，研究結(jié)果表明雙級時效處理對合金力學(xué)性能提升明顯，650 ℃預(yù)時效時基體先析出較大尺寸的α相，后續(xù)的低溫再時效將繼續(xù)析出尺寸較小的次生α相，兩種尺寸的α相共同作用下，使得雙級時效的合金獲得強度1504 MPa，延伸率10.3%的優(yōu)良力學(xué)性能。

硅藻土/BiVO₄復(fù)合光催化劑的制備及性能研究

劉景景, 閆月娥

2023, 44(1): 49-55. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.010

摘要(556) HTML (164) PDF(26)

摘要:
采用液相沉淀法制備了不同硅藻土含量（5%～80%）的硅藻土/BiVO₄復(fù)合材料，利用XRD和UV-Vis對樣品進行了表征。結(jié)果表明，復(fù)合材料為單斜BiVO₄、四方BiVO₄和SiO₂混合相。升高煅燒溫度可使BiVO₄向單斜相轉(zhuǎn)化，且在較高煅燒溫度時，增大硅藻土的含量，有助于BiVO₄進一步轉(zhuǎn)化為單斜相。硅藻土含量為5%～30%的樣品的光降解率比BiVO₄有不同程度的提升，硅藻土的最佳含量為10%。在煅燒溫度450 ℃，光催化時間2 h，羅丹明B濃度10 mg/L的條件下，復(fù)合材料的去除率和光降解率分別高達100%和60.41%。空穴是材料光降解羅丹明B的主要活性物種，復(fù)合材料光催化性能提升可歸因于硅藻土良好的吸附性、對BiVO₄的分散性以及形成的單斜相BiVO₄/四方相BiVO₄/SiO₂混相p-n異質(zhì)結(jié)，其提升了材料對羅丹明B的吸附，增大了表面活性位點和比表面積，加速了光生載流子的分離與傳輸，在有機污染物廢水處理方面具有較好的應(yīng)用前景。

Ti-Ni系鈦合金箔材在退火過程中的微觀組織演變

唐敏, 邢遠, 王立亞, 楊柳

2023, 44(1): 56-63. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.011

摘要(441) HTML (172) PDF(29)

摘要:
對厚度為0.15 mm Ti-Ni系鈦合金箔材進行不同條件下的退火處理，利用電子背散射衍射技術(shù)(EBSD)系統(tǒng)研究了該箔材在不同退火條件下的微觀組織及織構(gòu)演變。結(jié)果表明，Ti-Ni系鈦合金箔材等溫退火時，隨著退火時間的延長，再結(jié)晶分數(shù)提高，形成等軸無畸變的再結(jié)晶組織，基面ND織構(gòu)消失，雙峰織構(gòu)隨退火時間的延長，由TD向ND方向靠近；等時退火時，退火溫度為500 ℃時，已基本完成再結(jié)晶，隨著退火溫度的升高，再結(jié)晶晶粒長大。織構(gòu)組分不隨退火溫度的升高而發(fā)生改變，織構(gòu)強度隨退火溫度的升高而發(fā)生改變。

Y₂O₃彌散強化TC4鈦合金粉末及其激光熔覆組織性能研究

張成陽, 何思逸, 楊威, 郭雙全, 王寧, 徐軼

2023, 44(1): 64-71. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.012

摘要(889) HTML (234) PDF(33)

摘要:
激光熔覆修復(fù)技術(shù)可用于修復(fù)損傷的鈦合金工件。與鍛造件相比，熔覆件在激光熔覆過程中容易引入氧，導(dǎo)致氧含量偏高和強度偏低的問題。采用等離子旋轉(zhuǎn)電極法（PREP）制備了TC4-xY(x = 0，0.1，0.3，0.5)的預(yù)合金粉末，并使用該合金粉末通過激光熔覆工藝技術(shù)方法修復(fù)TC4合金工件。結(jié)果表明，在釔(Y)引入后產(chǎn)生的彌散體Y₂O₃均勻分布在粉末上，隨著Y含量的增加，粉末的顯微維氏硬度增加。在TC4-xY熔覆層中，其顯微維氏硬度隨著Y含量的增加而增加。然而，由于脆性相析出的影響，熔覆層的拉伸性能呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，其伸長率呈現(xiàn)相反的趨勢，TC4-0.3Y熔覆層的1058 MPa拉伸性能最優(yōu)異，同時伸長率也達到7.2%。通過對Y含量的調(diào)控，能夠促進熔覆層組織改善與力學(xué)性能提升。

熱處理工藝對近α高溫鈦基復(fù)合材料鍛件組織性能的影響

楊棟杰, 楊振博, 孫永剛, 馮弘, 張樹志, 智少勇, 張長江

2023, 44(1): 72-77. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.013

摘要(588) HTML (250) PDF(24)

摘要:
采用掃描電鏡、電子萬能材料試驗機研究了整體鍛造成形的TiBw增強高溫鈦基復(fù)合材料鍛件的組織和性能，以及不同熱處理工藝對鍛件組織和性能的影響。結(jié)果表明：鍛件組織為雙態(tài)組織，在650 ℃時表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫性能，但在700 ℃時其強度出現(xiàn)了大幅下降。對鍛件進行了不同的熱處理，發(fā)現(xiàn)隨著固溶溫度的升高，α相含量和尺寸逐漸降低。另外，其拉伸強度隨著固溶溫度的升高而升高，但其塑性則會降低。當(dāng)固溶溫度為1030 ℃時，可以得到等軸α相含量為18.58%的雙態(tài)組織，此時高溫性能最為優(yōu)異。其屈服強度為514.0 MPa，極限抗拉強度最高為594.0 MPa，延伸率為13.9%。

多向鍛造對汽車用鈦合金組織及性能影響分析

高亞男, 鄭鐳, 張全逾

2023, 44(1): 78-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.014

摘要(495) HTML (160) PDF(31)

摘要:
對汽車制造用Ti80鈦合金進行了多向鍛造試驗和多向鍛造試樣的內(nèi)部顯微組織分析，測試了室溫條件下的力學(xué)性能和耐磨損性能。研究表明，鍛造溫度和鍛造道次對試樣顯微組織、力學(xué)性能和耐磨損性能均產(chǎn)生明顯影響，隨鍛造溫度從880 ℃升高到960 ℃、鍛造道次從2增加到8，多向鍛造試樣的組織先細化后粗化、力學(xué)性能和耐磨損性能均先提高后下降。當(dāng)鍛造溫度為920 ℃、鍛造道次5時，試樣晶粒最細小、第二相呈連續(xù)網(wǎng)狀分布，試樣力學(xué)性能和耐磨損性能最佳，試樣抗拉強度和屈服強度分別為976、892 MPa、磨損15 min后磨損體積僅為7×10^?3 mm³。

鈣基提釩尾渣強化還原-磁選分離鈦鐵技術(shù)研究

高峰, 杜浩, 劉彪, 王少娜, 梁鵬, 張懿

2023, 44(1): 84-91. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.015

摘要(529) HTML (227) PDF(31)

摘要:
采用直接還原-磁選方法從釩鈦磁鐵礦直接提釩尾渣中回收Fe，在還原溫度1250 ℃、還原時間2 h、還原劑用量為尾渣質(zhì)量的20%的條件下，球團的金屬化率為92.71%。在球團中加入5% CaCO₃并延長保溫時間至6 h后，F(xiàn)e晶粒的平均直徑從14.53 μm增加至25.39 μm。通過對Fe晶粒的生長速率擬合發(fā)現(xiàn)，加入CaCO₃后，晶粒生長速率常數(shù)從0.26 μm²/min提高至1.45 μm²/min。加入CaCO₃的直接還原球團經(jīng)過磁選后，可以得到TFe含量為90.72 %的直接還原鐵和TiO₂含量為41.75 %的含鈦渣，F(xiàn)e的回收率達到了91.05%，大幅提高了釩鈦磁鐵礦的資源利用率。

METSIM在含釩鋼渣加壓強化提釩工藝中的應(yīng)用研究

王海旭, 李蘭杰, 白麗, 萬賀利

2023, 44(1): 92-97. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.016

摘要(463) HTML (195) PDF(34)

摘要:
針對提釩工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用METSIM軟件對含釩鋼渣加壓強化提釩工藝進行了工藝建模和物料衡算，得到了整個工藝過程中各物流的質(zhì)量流量以及所包含的物質(zhì)的詳細信息。模擬過程可清晰了解每種物質(zhì)詳細走向，為工藝的設(shè)計及優(yōu)化提供參考。結(jié)合上述模擬結(jié)果和產(chǎn)線實際運行中存在的蒸發(fā)水量較大的問題，設(shè)計了優(yōu)先處理尾渣中釩酸鈣，其次再進行優(yōu)化尾渣洗滌的方式。結(jié)果表明通過模擬分析可進一步優(yōu)化實際工藝方案，模擬結(jié)果使提釩工藝中總用水量減少7552 t/a，蒸發(fā)水量減少7521 t/a，顯著降低了提釩工藝能耗。

釩鈦鐵尾礦復(fù)合膠凝材料的制備及性能

王長龍, 馬錦濤, 楊豐豪, 張高青, 陳敬亮, 荊牮霖, 李鑫, 翟玉新, 劉楓

2023, 44(1): 98-105. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.017

摘要(826) HTML (244) PDF(47)

摘要:
為促進釩鈦鐵尾礦高質(zhì)量、規(guī)模化地有效利用，以釩鈦鐵尾礦為主要原料制備復(fù)合膠凝材料，采用粒度分析、力學(xué)性能測試、X 射線衍射（XRD）及掃描電鏡（SEM）測試等手段，研究了釩鈦鐵尾礦粉磨特性、摻量對復(fù)合膠凝材料性能影響及復(fù)合膠凝材料的水化機理。結(jié)果表明：粉磨30 min的釩鈦鐵尾礦比表面積達到400 m²/kg，其 28 d 活性指數(shù)接近70%；當(dāng)釩鈦鐵尾礦摻量為27%，膠砂比為 1∶3，水膠比為0.4時，所制備的復(fù)合膠凝材料3 d和28 d 抗壓強度分別為14.9 MPa和 32.6 MPa，標準稠度為32.6%，凝結(jié)時間為125 min（初凝）和396 min（終凝），復(fù)合膠凝材料凈漿試樣14 d的收縮值較同齡期P·O 42.5水泥凈漿試樣收縮值低51.8%；在標準養(yǎng)護條件下，復(fù)合膠凝材料的水化產(chǎn)物主要為C-S-H凝膠、Ca(OH)₂、Mg(OH)₂和鈣礬石（AFt），釩鈦鐵尾礦水化反應(yīng)后殘余礦物相石英和透輝石顆粒與水化產(chǎn)物的凝聚效應(yīng)為復(fù)合膠凝材料的強度提供了保障，透輝石水化生成Mg(OH)₂對膠凝體系早期自收縮起到抑制作用。

攀西某低品位鈦鐵礦預(yù)選試驗研究

曹玉川, 安登極, 李輝躍, 楊柳毅, 郭銳

2023, 44(1): 106-110. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.018

摘要(700) HTML (266) PDF(43)

摘要:
攀西某低品位鈦鐵礦含TFe17.14%、含TiO₂ 6.32%，由于原礦鐵、鈦品位低，目前處于待開發(fā)狀態(tài)，為鐵鈦并重、高效開發(fā)該資源，采用預(yù)選工藝，提前拋除部分尾礦，降低入磨量，提高入選品位，達到降低成本的目的，進行了不同粒級的預(yù)選試驗研究，確定了最佳的預(yù)選流程，在?3 mm粒級進行濕式預(yù)選，拋尾產(chǎn)率29.51%，預(yù)選精礦含TFe 20.74%、TiO₂ 7.97%，鐵、鈦回收率分別為86.34%、86.58%。

碳包覆釩鈦磁鐵礦粉非等溫還原動力學(xué)

高一策, 郝素菊, 蔣武鋒, 張玉柱, 薄荷

2023, 44(1): 111-118. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.019

摘要(502) HTML (183) PDF(27)

摘要:
為了準確探究釩鈦磁鐵礦粉碳還原反應(yīng)的動力學(xué)，試驗采用水熱法，在不添加任何改性劑的情況下，以葡萄糖為碳源制備出了碳包覆釩鈦磁鐵礦粉，并利用高溫綜合熱分析儀分別測量了5、7.5、10、12.5、15 K/min五種不同升溫速率下的碳包覆釩鈦磁鐵礦粉的升溫失重曲線。結(jié)合FWO公式和Coats-Redfern（CR）公式計算試驗數(shù)據(jù)，進而計算碳包覆釩鈦磁鐵礦粉的動力學(xué)相關(guān)參數(shù)。結(jié)果表明：在一定溫度區(qū)間內(nèi)碳包覆釩鈦磁鐵礦粉的失重率與碳包覆量和升溫速率成正比，此反應(yīng)中的活化能約為73.533 kJ/mol,其反應(yīng)機理是三級化學(xué)反應(yīng)的模型。

攀鋼高爐不同爐料相互作用機理試驗研究

謝洪恩, 朱鳳湘, 胡鵬, 鄭魁

2023, 44(1): 119-128. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.020

摘要(495) HTML (147) PDF(35)

摘要:
為探究攀鋼高爐不同爐料在軟熔過程中的相互作用機理，進行了單種原料及其混合礦軟熔性能的測定以及由兩種爐料組成的混合礦在特定溫度軟熔性能測定的中斷試驗。在試驗條件下，塊礦的滴落溫度T_d最低。與球團礦相比，燒結(jié)礦的軟化終了溫度T₄₀低、滴落溫度T_d高、軟化溫度區(qū)間ΔT_s窄、熔化溫度區(qū)間ΔT_m寬。與燒結(jié)礦和球團礦相比，混合礦的滴落溫度T_d明顯降低。塊礦軟熔以后在荷重的作用下滲入燒結(jié)礦和球團礦的空隙間，促進其與燒結(jié)礦或球團礦中物相的相互侵蝕和元素在不同物相間的遷移，從而加速混合礦的軟化熔融。

40 t偏心電弧爐底吹工藝數(shù)值模擬及工業(yè)試驗研究

付建輝, 劉庭耀, 陳均

2023, 44(1): 129-134. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.00.021

摘要(560) HTML (437) PDF(40)

摘要:
通過對某鋼廠40 t偏心電弧爐底吹工藝建立數(shù)學(xué)模型，利用流體計算軟件Fluent數(shù)值模擬了不同底吹條件下電弧爐熔池內(nèi)的流體流動特征，分析了不同底吹流量對流體流動的作用規(guī)律。結(jié)果表明：隨吹氣量的增大, 熔池表面平均速度不斷增大，得出最優(yōu)的吹氣量為30～40 m³/h。同時結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，采用底吹攪拌技術(shù)后能加速電弧爐熔池的傳熱和傳質(zhì)速度，縮短冶煉時間，降低生產(chǎn)成本。

C、N含量對鈉冷快堆熱交換器用316H奧氏體不銹鋼組織和性能影響

宋廣懂, 李鑫, 劉萌萌, 李小兵, 李昊澤, 高明

2023, 44(1): 135-141. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.022

摘要(481) HTML (172) PDF(30)

摘要:
316H不銹鋼是我國四代先進鈉冷快堆熱交換器主體結(jié)構(gòu)材料，獲得C、N等關(guān)鍵微量元素的合理控制限是實現(xiàn)其國產(chǎn)化制造的前提。但是ASTM標準對316H合金中C的要求控制范圍較寬，難以兼顧合金的耐晶間腐蝕和焊接性能，尤其對C極易出現(xiàn)偏析的大尺寸管板、法蘭等部件。此外，該標準也并未給出N的控制范圍。試驗研究了C、N含量對合金的晶粒度、室溫和580 ℃拉伸性能、室溫沖擊韌性和耐晶間腐蝕性能的影響。結(jié)果表明，C含量在0.04%～0.06%變化時，316H不銹鋼晶粒度、拉伸性能、沖擊韌性變化并不明顯。盡管該范圍的C含量合金熱軋板材具有良好的耐晶間腐蝕性，但隨著C含量的增加，合金腐蝕速率有所提高。N含量在0.05%～0.07%變化時，316H不銹鋼晶粒度、拉伸性能、沖擊性能變化并不明顯，耐晶間腐蝕速率隨著N含量的增加有降低的趨勢。基于上述結(jié)果，綜合分析并確定了工程化制造的大尺寸316H不銹鋼部件C和N含量的推薦控制限,即C 0.04%～0.05%，N 0.06%～0.07%。

鋼包出鋼階段吹氬攪拌去除夾雜物的模擬研究

李陽, 吳晨輝, 鄧安元, 曾建華, 張敏, 楊曉東

2023, 44(1): 142-150. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.023

摘要(727) HTML (231) PDF(45)

摘要:
針對鋼包出鋼過程建立了鋼液-渣相-氣相-氬氣泡-夾雜物的五相數(shù)學(xué)模型，探索了鋼包出鋼過程中吹氬攪拌去除夾雜物的可行性，以及吹氬流量對流場、渣眼、夾雜物去除效率的影響規(guī)律。結(jié)果表明：吹氬攪拌可強化澆鋼過程中鋼液的流動行為，顯著提升夾雜物的去除率。相較于未采用吹氬攪拌，當(dāng)吹氬流量為100 L/min、出鋼750 s時，夾雜物的去除率由80.74%提升至96.69%，流入中間包夾雜物的數(shù)量減少67.4%；隨吹氬流量增加，渣眼尺寸增大，夾雜物去除速率增加，但去除效率變化不大，推薦吹氬流量為100 L/min。

原位（W&Ti）C復(fù)相顆粒對高鉻鑄鐵磨損行為的影響規(guī)律

王帥, 李英民, 鄭志斌, 王娟, 龍駿, 鄭開宏, 張建, 刁曉剛

2023, 44(1): 151-157. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.024

摘要(536) HTML (143) PDF(23)

摘要:
采用原位法制備出（W&Ti）C復(fù)相顆粒增強高鉻鑄鐵基復(fù)合材料，研究了增強顆粒對材料顯微組織和磨損行為的影響規(guī)律。結(jié)果表明：與高鉻鑄鐵相比，復(fù)合材料顯微組織中WC和TiC顆粒的存在使其洛氏硬度（HRC）從55提高到70。在磨損過程中，高鉻鑄鐵靠近磨損表面的M₇C₃型碳化物在磨料的反復(fù)作用下會產(chǎn)生裂紋并向基體內(nèi)部擴展。破碎的碳化物更容易脫落，無法抵抗磨料對材料表面的犁削作用，從而加速材料的磨損。復(fù)合材料中相對較軟的基體相在磨損時會逐漸被去除，磨損表面會暴露出大量WC和TiC顆粒。表面凸起的增強顆粒會承受來自磨料的主要破壞作用，進而有效地保護周邊的基體材料。對比發(fā)現(xiàn)，在相同磨損條件下復(fù)合材料的磨損性能提高了1倍以上。

Nb-V復(fù)合微合金化對管線鋼再加熱奧氏體影響規(guī)律研究

馬啟林, 賈書君, 陰樹標, 李拔, 劉清友

2023, 44(1): 158-166. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.025

摘要(451) HTML (174) PDF(23)

摘要:
借助光學(xué)顯微鏡（OM）、高分辨透射電鏡（HRTEM）等分析手段，通過熱處理試驗,熱力學(xué)模型計算及therme-cacl軟件分析等，研究了再加熱過程中管線鋼奧氏體晶粒尺寸和微合金元素溶解和析出行為之間的耦合關(guān)系。結(jié)果表明，試驗鋼在再加熱溫度1180 ℃、保溫1.5 h時，此時奧氏體晶粒尺寸存在以下規(guī)律：Nb鋼(61.14 μm±5.59 μm)<Nb-V鋼(63.84 μm±5.52 μm)<V鋼(71.89 μm±6.8 μm)，此時Nb鋼奧氏體中Nb元素的固溶量為0.064%，而Nb-V試驗鋼的固溶量為0.05%，此時兩種試驗鋼在奧氏體中固溶的Nb含量差僅有0.014個百分點。通過建立熱力學(xué)模型計算發(fā)現(xiàn)，在1050~1250 ℃溫度區(qū)間內(nèi)奧氏體晶粒長大激活能關(guān)系為Q_{Nb_鋼}>Q_{Nb-V_鋼}>Q_{V_鋼}，進一步證實在該階段奧氏體晶粒的長大主要與Nb元素固溶量成正相關(guān)。在再加熱溫度1180 ℃、保溫1.5 h下Nb-V試驗鋼和Nb鋼原奧氏體晶粒尺寸、Nb固溶量都在相近的范圍內(nèi)，從再加熱階段進一步驗證了含V管線鋼的可行性。

高品質(zhì)工程機械用鋼生產(chǎn)工藝優(yōu)化

翟冬雨, 張游游, 雷曉榮, 劉帥, 常運合

2023, 44(1): 167-174. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.026

摘要(569) HTML (181) PDF(37)

摘要:
工程機械用熱軋鋼板不僅對產(chǎn)品力學(xué)性能要求嚴格，而且對鋼板表面質(zhì)量要求極為苛刻。南鋼從合金成分設(shè)計著手，通過控制鋼水冶煉過程、降低奧氏體化溫度和二次開軋溫度，成功獲得顯微組織由鐵素體和珠光體組成，拉伸性能穩(wěn)定、低溫沖擊均值高達220 J、晶粒度10級以上無帶狀組織的高品質(zhì)工程機械熱軋鋼板。研究表明：潔凈鋼冶煉技術(shù)提升、低溫奧氏體化技術(shù)結(jié)合低溫軋制冷卻工藝,減少鋼板表面鐵橄欖石生成量，鋼板表面可形成致密穩(wěn)定不易破碎的5 μm厚度的氧化鐵皮，氧化鐵皮的存在避免了鋼板在運輸儲存過程中表面的二次破壞，保證了客戶使用質(zhì)量。在滿足了工程機械用鋼對產(chǎn)品表面及性能的高要求的同時，企業(yè)也獲得了高品質(zhì)工程機械用鋼的工藝研究成果及成套工業(yè)化制造技術(shù)。

低溫板坯加熱Hi-B鋼的組織和織構(gòu)演變

劉磊, 郭飛虎, 時朋召, 喬家龍, 田玉石, 仇圣桃

2023, 44(1): 175-180. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.027

摘要(450) HTML (166) PDF(25)

摘要:
采用光學(xué)顯微鏡和X射線衍射儀對低溫板坯加熱Hi-B鋼的組織、織構(gòu)的特征演變進行了研究。結(jié)果表明：從熱軋板和常化板的表面到中心，組織和織構(gòu)分布不均勻。熱軋板組織分為表層再結(jié)晶區(qū)域、再結(jié)晶和變形晶粒混合區(qū)域和中心變形晶粒區(qū)域，并且熱軋板各層的織構(gòu)類型不同。常化板表層晶粒長大，過渡層和中心層的形變晶粒基本消失，常化板繼承了熱軋板的織構(gòu)特點。冷軋板為纖維狀變形組織，冷軋后形成了以{001}<110>~{111}<110>為主的α 織構(gòu)。脫碳滲氮板的橫斷面和縱斷面的晶粒平均尺寸分別為25.9 μm和25.3 μm，織構(gòu)主要為{111}<112>、{114}<481>和{001}<120>織構(gòu)。成品板晶粒平均尺寸為19.1 μm，成品板為單一的高斯織構(gòu)。

Te對303Cu不銹鋼硫化物及性能的影響

朱強斌, 季燈平, 嚴道聰, 李立, 付建勛

2023, 44(1): 188-196. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.01.029

摘要(516) HTML (271) PDF(22)

摘要:
為研究碲（Te）冶金在303Cu不銹鋼中的工業(yè)化應(yīng)用效果，開展了向303Cu不銹鋼中添加Te的工業(yè)化生產(chǎn)試驗，探究了Te添加對303Cu易切削不銹鋼耐蝕性能的影響，并驗證了Te對303Cu耐蝕性能的影響。通過蔡司金相顯微鏡、掃描電鏡、三維腐刻、表面粗糙度儀、鹽霧試驗、顯微硬度等方法對比分析了303Cu不銹鋼原樣以及303Cu碲改質(zhì)鑄坯和軋材中硫化物的形態(tài)變化、尺寸分布及切削性能、耐蝕性能和硬度變化。結(jié)果表明：303Cu不銹鋼（Te改質(zhì)）鑄坯中硫化物長寬比較小，分布更加均勻，硫化物硬度增加，Te改質(zhì)303Cu軋材后硫化物由長條狀變成紡錘體，有效抑制了硫化物在軋制過程中的形變；Te改質(zhì)、軋材切削后C型屑比例提高且表面粗糙度降低；Te改質(zhì)后，軋材在120 h和240 h中性鹽霧試驗下腐蝕面積相比原樣均有所減小。

留言板

2023年第44卷第1期

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