纯铁液凝固过程的分子动力学模拟

为了研究纯铁熔液体系在凝固过程中的演变行为,采用分子动力学方法和带有范德瓦尔斯项的长程F-S势函数对液态Fe凝固过程的结构和能量演变进行模拟。径向分布函数、原子均方位移函数和Fe原子的聚集状态变化图像显示,凝固过程是Fe原子由无序向短程有序再向长程有序的变化过程,其中的短程有序结构可能是Fe原子组成的团簇结构;凝固过程中体系的总能量变化呈逐渐降低,Fe单质完美晶体的凝固温度约为2400 K。     

静止钢液中影响钢包孔口处底吹气泡的因素

运用气泡形成的两阶段模型,分析在一定气体流量下,静止钢液中通过钢包孔口连续溢出气泡的形成过程。通过MATLAB编程计算得到气泡的脱离直径。对影响气泡脱离尺寸的气体流量、孔口直径和表面张力因素进行分析,并将气泡直径的理论计算值与数值模拟结果进行比较。从理论计算结果以及与数值模拟对比得出:随着气体流量的逐渐增大,气泡的脱离直径总体变化趋势为由缓慢增大到迅速增大;在较小的气体流量下,气泡脱离直径受孔口直径和表面张力影响显著,随着流量的增加其影响越来越小;孔口边缘的润湿性对气泡脱离尺寸的大小起决定性作用。     

外加纳米粒子强化钢铁材料研究的新进展

基于钢中二相粒子对钢的强化作用理论,向钢液中直接加入纳米氧化物粒子强化钢铁材料成为研究热点。目前国内的研究主要集中于粒子的添加方法、种类、影响等方面,但都回避了纳米粒子在钢中能否均匀分散的问题,也未见工业化应用的报道。国际上,研究主要集中于纳米粒子的制备及处理方法等方面,定性分析了粒子的分散性问题。为了使粒子能够均匀分散,粒子的制备和添加方法依然是难点,有关纳米粒子在钢液中的运动行为,热力学稳定性等问题还有待于进一步深入研究。     

高温纯铁熔体中外加氧化铝纳米粉的研究

在工业纯铁熔体中加入纳米Al2O3颗粒,熔炼后得到铸锭试样. 用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)研究了铸锭金相试样中夹杂物的存在状态及成分. 采用非水溶液电解法分离、收集铸锭中的非金属夹杂物,用SEM及EDS分析了夹杂物的形貌、大小和元素组成. 结果表明,外加的纳米Al2O3颗粒能够在纯铁熔体中稳定存在,并与杂质元素所生成的夹杂物发生复合,复合夹杂物的尺寸为5～10 μm. 纳米Al2O3颗粒一般存在于复合夹杂物的内部. 未发现纳米Al2O3团聚烧结成大于10 μm颗粒的现象. 从热力学和颗粒运动行为方面进一步分析了纳米Al2O3在纯铁熔体中的稳定性和团聚烧结成大颗粒的可能性.     

多元体系下镁处理钢中夹杂物研究进展

钢中刚性夹杂物对钢的品质有很大影响,采用镁处理可以对钢中有害夹杂物进行改性。本文总结了镁脱氧反应热力学与镁处理夹杂物动力学,镁处理钢中夹杂物研究进展以及镁加入方法。镁处理可明显改善钢中刚性夹杂物MOx(M=Al,Ti)的形状,将其由不规则形状改质为近似球形,尺寸明显减小,从而减轻了夹杂物在钢中的危害;钢液中加镁的方法主要为镁蒸气加入和镁合金方式加入,在实验室以及工业生产中取得了一定的进展。     

GCr15轴承钢中TiN复合夹杂物形成机理

在GCr15轴承钢扫描电镜观察中发现有两类复合TiN夹杂物,分别为:TiN-MnS和TiN-MgO-MgAl_2O_4-MnS。热力学计算表明,GCr15轴承钢中TiN夹杂物在固液两相区析出,MnS在固相区析出,Mg元素部分来源于炉衬中MgO被钢液中溶解的碳侵蚀还原,[Mg]与[O]将已经形核的Al2O3改质为MgAl_2O_4。TiN-MgOMgAl_2O_4-MnS的析出顺序依次为:MgAl_2O_4、MgO、TiN、MnS。MgO可作为TiN的形核质点;MgAl_2O_4若作为MgO、TiN、MnS的形核质点,取决于其周围元素的类型以及析出温度。     

铁液中纳米Al2O3粒子的运动行为

研究了粒径为20~40nm的Al2O3纳米粉在铁液中的运动行为.结果表明,经分散后加入铁液中的Al2O3纳米粉,在铁液中保持60min后,Al2O3粒子没有产生明显的团聚或聚集成微米级或更大尺寸的粒子,粒子尺寸为20~60nm,呈现较好的弥散分布状态.采用布朗运动理论描述纳米粒子在铁液中的运动行为.纳米粒子在铁液中不易发生碰撞和聚集,理论分析与实验结果一致.纳米Al2O3在铁液中不易团聚或聚集的行为与钢液中一般的Al2O3夹杂物易碰撞聚集而长大的行为不同.     

用空气直接氧化游离二价锰离子制备高纯四氧化三锰

一定温度下,根据锰离子浓度变化严格控制溶液pH的条件下,研究了用空气直接氧化游离二价锰制备高纯四氧化三锰的新方法. 结果表明,碱式硫酸锰的氧化速度比氢氧化锰慢,碱式硫酸锰的包裹夹带是造成四氧化三锰产品中硫含量高的根本原因. 该法与用空气直接氧化锰的水解物制备四氧化三锰的方法相比较,前者能大幅度降低四氧化三锰产品中的钙、镁和硫含量,部分解决了锰盐氧化法制备四氧化三锰过程中钙、镁和硫分离的难题.     

转炉留渣-双渣操作前期脱磷影响因素

为实现转炉高效脱磷同时减少渣料(主要是石灰)消耗,对国内某钢厂的80 t转炉进行了留渣-双渣操作试验。通过引入经验公式对前期脱磷的影响因素进行了热力学计算,并与现场实验结果进行了对比,得出转炉吹炼前期脱磷较佳的工艺条件:炉渣碱度R控制在1.2~1.8左右,一次倒渣温度控制在1 325~1 355℃,渣中FeO质量分数控制在15~17%。统计生产数据表明,留渣-双渣操作比单渣操作,石灰加入量每吨钢减少6.9 kg。     

GCr15轴承钢中MnS-Al_2O_3复合夹杂物析出行为

对于钢液铝脱氧精炼过程产生的Al_2O_3夹杂物严重影响钢的性能,而在钢液凝固过程中MnS夹杂物容易包裹着Al_2O_3夹杂物形成复合夹杂物,这种复合夹杂物改善钢材的性能有重要意义。通过场发射扫描电镜和能谱对国内某钢厂连铸坯中夹杂物形貌以及组成进行观察与分析,发现大量MnS包裹Al_2O_3复合夹杂物。同时通过理论热力学阐述MnS包裹Al_2O_3复合夹杂物的析出机理,计算得出:Al_2O_3夹杂物在钢液中形成,Mn S夹杂物在钢液凝固过程中形成,由于Al_2O_3夹杂物先析出,Mn S夹杂物可以在先析出的Al_2O_3夹杂物进行形核与长大,为钢中MnS包裹Al_2O_3复合夹杂物生成提供了理论依据。