冶金工程

• 含碳高硅矿球团在H_2-H_2O-N_2和CO-CO_2-N_2气氛下还原过程研究

  马立群;程思远;唐惠庆;

  针对高炉炼铁节能减排的新要求，在H_2-H_2O-N_2和CO-CO_2-N_2气氛下研究碳复合团块的反应行为。通过化学分析法、X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜-能谱（SEM-EDS）分析了复合团块的成分、矿相及微观形貌，对CO-CO_2-N_2和H_2-H_2O-N_2气氛下碳复合团块的还原行为进行了分析，并建立了复合团块反应动力学模型。结果表明，在1 073、1 173、1 273、1 373 K温度下，复合团块在H_2-H_2O-N_2气氛下的还原度和碳气化率均高于CO-CO_2-N_2气氛。对2种气氛下含碳团块在1 273 K时的反应过程进行分析，XRD图谱表明，在H_2-H_2O-N_2气氛下反应20 min后，团块中Fe O相消失；在CO-CO_2-N_2气氛下，一直存在团块中Fe O相，说明复合团块在H_2-H_2O-N_2气氛下还原性更好。对比2种气氛下的扫描电子显微镜（SEM）照片，当反应进行到25 min时，金属铁在复合团块边缘大量聚集。综合考虑气固相之间化学反应的质量守恒和传质行为，建立复合团块反应动力学模型。结合实验结果进行分析，模型拟合结果较好。

  2024年02期 v.44;No.255 71-80页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1459K]
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• 高炉炉缸侧壁碳复合砖残余厚度和热面处保护层厚度传热模型分析

  曹楗;王翠;张建良;焦克新;宋明波;

  山东泰山钢铁集团有限公司（简称泰钢）1号高炉自2019年10月开炉投产以来，炉缸热电偶温度基本保持较低的温度。通过建立一维稳态传热模型计算碳复合砖的残余厚度和热面处保护层的厚度。结果表明，炉缸底部侧壁的碳复合砖侵蚀量较少，炉缸铁口中心线附近碳复合砖侵蚀量较多，高炉炉缸区域未出现“象脚状”侵蚀。高炉炉缸内保护层的厚度随着高度的增加而增大，富铁保护层易在铁口中心线以下形成，富渣保护层易在铁口中心线以上形成。碳复合砖中的主要成分氧化铝几乎不与铁水发生反应，而二氧化硅会与铁水发生反应。铁水渗透进入碳复合砖的临界孔隙为2.030μm，远大于其平均孔隙0.238μm，因此，采用碳复合砖有利于抵抗铁水的侵蚀。

  2024年02期 v.44;No.255 81-88页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1362K]
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• 碱金属对高炉焦炭结构及性能的影响

  周峰;闫立强;闫焕敏;杨庆彬;薛立民;李克江;张建良;吴胜利;

  焦炭在高炉冶炼过程中发挥着重要作用，高炉的大型化发展以及冶炼强度的提高对焦炭的质量提出了更高的标准，高炉入炉原料中的碱金属对焦炭的结构和冶金性能均有显著影响，为了保证高炉稳定顺行，有必要清晰了解焦炭在高炉冶炼过程中的劣化机制，并采取合理的焦炭质量控制措施。本研究采用气相吸附法考察了碱金属钾和钠对焦炭结构及性能的影响，对焦炭的基础性能检测分析，并采用工业计算机断层扫描（CT）观察焦炭的裂纹及气孔等微观结构。结果表明，钾蒸气对焦炭结构的劣化程度大于钠蒸气，并且随着钾蒸气含量增加，焦炭粉化程度增大，焦炭裂纹进一步延展，孔径增大；但是，焦炭吸附5%钠蒸气后，焦炭内部的裂纹及孔隙变化较小。

  2024年02期 v.44;No.255 89-95页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2091K]
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• 304不锈钢氩氧脱碳精炼过程中炉渣成分预测模型

  林文志;李晶;史成斌;蔡俊;

  针对304不锈钢氩氧脱碳（Argon-Oxygen Decarburization,AOD）精炼过程中存在炉渣成分难以测量等问题，本研究综合考虑了顶枪吹氧、供气比例变化、物料熔化速度以及初始渣量对渣-钢反应和精炼炉渣成分的影响，建立了炉渣成分预测模型，并用于计算精炼过程中的炉渣和钢液成分变化。此模型计算的渣成分与钢液硫含量与实测值吻合较好，AOD精炼终点渣中Si O_2含量平均偏差为1.434%,Ca O含量平均偏差为1.848%,Cr_2O_3含量平均偏差为0.080%,Mn O含量平均偏差为0.016%，钢液终点S含量平均偏差为0.002%。

  2024年02期 v.44;No.255 96-105页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1383K]
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• 稀土钇和铈对321不锈钢中钛类夹杂物的改性作用

  何晓妍;胡晓军;

  通过在321不锈钢熔炼过程中分别添加不同含量的稀土元素钇（Y）和铈（Ce），研究321不锈钢中钛类夹杂物的热力学特征，考察了稀土元素种类及含量对钢中钛类夹杂物成分及形貌的影响。结果表明，未添加稀土元素时，321钢液中典型夹杂物为Ti N和以Al_2O_3为核心的Al_2O_3-Ti N复合夹杂物。向钢液中添加稀土元素，当Y添加量为5.0×10~(-6)（质量分数，下同）时，钢液中的典型夹杂物为Al_2O_3-Y_2O_3和部分未被改性的Al-O复合夹杂物，随着Y元素含量增加，Al_2O_3夹杂物被逐渐改性为含钇氧化物，当Y添加量为4.7×10~(-5)时，钢液中的典型夹杂物为Y_2O_3-Ti N复合夹杂物；当Ce添加量为5.0×10~(-6)时，钢液中的夹杂物主要有Ce-O、Ce-Al-O类夹杂物，Al_2O_3夹杂物不再单独存在。钢液中Ti N夹杂物的数量及尺寸随稀土元素添加量的不同而存在差异。添加稀土元素后，Ti N数量减少，尺寸减小，当Ce添加量为1.0×10~(-5)时，Ti N的数量及尺寸均与Y添加量为4.7×10~(-5)时接近，表明在添加量相近的情况下，Ce对夹杂物的改性效果优于Y。

  2024年02期 v.44;No.255 106-115页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1468K]
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• 结晶器电磁搅拌对475 mm特厚板坯表层大颗粒夹杂物控制研究

  闫晟昌;甄新刚;张炯明;尹延斌;雷星;

  特厚板坯已成为基础建设所依赖的重要钢铁材料，广泛应用于军用和民用领域。铸坯表层大颗粒夹杂物是影响铸坯质量的关键因素之一。在475 mm特厚板坯连铸生产过程中，为探究结晶器电磁搅拌（M-EMS）对铸坯表层夹杂物的影响，进行有M-EMS和无M-EMS的对比试验。采用无水电解法提取试样中的大颗粒夹杂物，计算其数量密度和质量密度。结果表明，与无M-EMS时相比，有M-EMS时铸坯表层各尺寸夹杂物质量密度和数量密度均明显减小，其中，尺寸大于150μm的大颗粒夹杂物减少幅度最大，质量密度由3.817 mg/kg减小至1.511 mg/kg，表明M-EMS能有效控制特厚板坯表层大颗粒夹杂物。对夹杂物进行成分分析，结果表明，夹杂物的来源可能是生产过程中产生的脱氧产物（Al_2O_3-Si O_2或单一的Al_2O_3）、浇注过程中卷入的保护渣（含有Na_2O）以及由于钢水冲刷落入钢液中的耐火材料。

  2024年02期 v.44;No.255 116-121页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1188K]
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材料工程

• 多孔钛合金表面处理及生物学性能研究

  路易;罗乙娲;焦树强;

  钛合金具有硬度高，耐磨损，生物相容性好等优点，在骨科植入物和骨组织修复领域的应用越来越广泛。但是，未经处理的钛合金表面通常表现出较差的细胞黏附性，不利于骨整合。为了激发钛合金材料的生物活性，需要对其表面进行改性处理。本研究采用碱热处理（AHT）的方式对由激光粉末床熔合技术（LPBF）制备的多孔Ti6Al4V合金材料进行表面改性，考察了碱溶液浓度和处理时间对钛合金材料表面形貌的影响，并对表面改性后的试样进行了生物相容性测试。结果表明，试样经过酸洗预处理后，在60℃恒温条件下浸泡于7 mol/L NaOH溶液中并保温1 h，经过高温烧结得到的试样表面形成了形态良好、分布均匀的纳米网状钛酸钠涂层，再经过模拟体液浸泡培养10 d，形成磷灰石涂层。采用直接接触的方式将骨髓间充质干细胞（hBMSC）接种在试样上，培养48 h，测得碱热处理且经过模拟体液浸泡试样的细胞相对活性明显高于未经处理的试样。

  2024年02期 v.44;No.255 122-127页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1560K]
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• 超声波电沉积制备Fe-Ni-Co合金箔

  李颖;余瑜;王子铭;钟怡玮;郭占成;

  Fe-Ni-Co合金箔是过渡金属合金的一种重要类型，在储氢和磁性材料领域具有巨大的应用前景。本研究在氨基磺酸盐-氯化物电镀液体系中，采用电沉积法在纯钛基底上制备出铁基Fe-Ni-Co合金箔，考察pH值、温度、电流密度、超声波功率对Fe-Ni-Co合金箔的形貌、化学成分、晶体结构的影响。结果表明，当pH=2.0、温度为60℃、电流密度为50 mA/cm2、超声波功率为45 W时，合金箔表面平整且气孔较少，杂质元素含量低，截面成分分布较均匀；合金是以Ni为溶剂、Fe和Co为溶质的置换型固溶体，为面心立方的γ-(Fe, Ni)相，硬度及耐腐蚀性能均较好。

  2024年02期 v.44;No.255 128-135页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1440K]
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环境工程

• 硫含量对铁水降温过程中石墨析出行为的影响

  顾宇;郭磊;郭占成;

  铁水中析出的片状石墨是一种可持续利用的资源。在一定的温度范围内，采用降温的方式可以从铁水中析出大量石墨并加以回收利用，我国的生铁产量巨大，因此，这种从铁水中回收石墨的方法具有广阔的应用前景。本研究对硫含量不同的铁水进行降温，并采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）等表征手段，研究了硫含量对铁水中片状石墨析出行为的影响。结果表明，随着硫含量增加，铁中的锰与硫结合生成大量的MnS，铁中析出的石墨倾向于在MnS异质晶核上生长，石墨由片状向碎块状转变，结晶度逐渐降低，石墨的表面缺陷增多。因此，低硫含量的铁水通过降温可以析出结晶度较好的片状石墨，并据此提出了一种新的炼铁流程石墨生产工艺，为实现铁水析出石墨工业化提供理论参考。

  2024年02期 v.44;No.255 136-140页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1395K]
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• 基于转底炉工艺的造球参数优化研究

  李卫国;李强;林培芳;佘雪峰;吴佩佩;石建红;王静松;

  转底炉直接还原工艺是目前处理冶金粉尘的典型工艺，能充分回收利用粉尘中的铁、碳和锌等有用组分。本研究首先对粉尘的化学成分和粒径进行了分析与检测，再基于圆盘造球的方法，研究了水分对生球爆裂温度的影响，优化了转底炉的造球参数。结果表明，生球干燥后的水分应控制在4.0%以下，造球时间、黏结剂含量和碳氧质量比对成球率和球团的性能影响显著，当造球时间为12 min、膨润土含量为3.0%、碳氧质量比为0.7时，球团的性能最好，球团合格率为60.32%。

  2024年02期 v.44;No.255 141-146页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1157K]
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• 绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室简介

  <正>绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室,依托北京科技大学于2022年11月经国家科技部批准,在原有“钢铁冶金新技术国家重点实验室”基础上建立。实验室面向国家“碳达峰、碳中和”重大战略需求,以引领钢铁行业绿色低碳高质量发展为目标,贯通绿色低碳钢铁冶金基础理论-关键技术与装备-冶金能源重构-超低碳钢铁流程再造全链条,

  2024年02期 v.44;No.255 66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1093K]
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• 《冶金工艺开发与资源环保》专辑主编推介

  李晶;佘雪峰;

  <正>在当今快速发展的工业时代,冶金行业作为基础材料产业的核心,其技术创新和工艺优化对推动社会进步具有重要意义。随着资源的日益紧张和环境保护要求的提高,冶金行业面临着提高资源利用效率、降低能耗和减少环境污染的双重挑战。北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室联合《江西冶金》期刊发表本专辑,旨在集中展示本实验室近年来在冶金领域取得的重要研究成果,特别是在优化生产工艺、

  2024年02期 v.44;No.255 67-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1085K]
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• 《江西冶金》投稿简则

  <正>《江西冶金》(ISSN 1006-2777;CN 36-1105/TF),1981年创刊,双月刊,公开发行,由江西理工大学和江西省金属学会共同主办。本刊以促进冶金行业的技术创新和科技进步为宗旨,主要刊登矿山、焦化、耐材、冶炼、轧钢、理化检测、自动控制、冶金设备等方面具有应用前景的创新性基础科学研究和创造性科研技术成果,介绍冶金领域的新发现、新理论、新方法、新技术、新产品及相关科技信息,

  2024年02期 v.44;No.255 147页 [查看摘要][在线阅读][下载 1093K]
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