钢坯加热的数值模拟

借助CFD仿真手段,模拟蓄热式加热炉内钢坯加热的实际状况,研究了钢坯长度、宽度方向上下表面和中心温度的温度分布,提出钢坯存在上下温差、四角边缘温度高和靠近出钢口钢坯温度低等问题。同时,研究了炉内不同厚度钢坯与加热时间的基本关系,比较了仿真计算结果与实际炉内加热时间,通过数值拟合,得出钢坯厚度与加热时间的拟合公式,可在生产实际中使用。上述研究结果可为加热炉钢坯加热制度的制定和优化提供依据。     

Ni-Cr-Mo-Cu合金的高温氧化特性

运用静态等温氧化法研究了自制Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金在600、800、1 000℃下的氧化特性,采用X射线衍射对氧化层进行了相的分析,并用电子显微镜对氧化层形貌进行观察.结果表明,Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金氧化时先发生选择性氧化生成Cr2O3,随后发生分层氧化生成NiO和NiCr2O4,在高温长时间下Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金表现出较不锈钢更为优越的抗氧化性能.     

高温钢坯三维尺寸在线测量的研究

首次提出用一台面阵ＣＣＤ摄像机测量运动高温钢坯的三维尺寸．建立了测量系统的数学模型，分析了系统误差与结构参数之关系，求出俯视角θ的最佳值范围．     

富氧燃烧气氛中钢坯的氧化过程

为了研究在冶金轧钢加热炉富氧燃烧条件下炉内钢坯的氧化状况,自行设计搭建了可控气氛钢坯传热传质过程实验平台,研究富氧燃烧气氛对钢坯氧化传质的影响规律及不同温度下氧化层的形貌特征。结果表明：钢坯的氧化过程可以分为快速氧化阶段和慢速氧化阶段。在高温环境中,随着氧化温度的提高,CO2和H2 O的浓度变化对钢坯氧化的影响逐渐加强,随着CO2和H2 O浓度的提高,钢坯的氧化烧损程度也变得越来越严重。钢坯氧化层主要是由Fe3 O4和FeO组成。     

700MPa级高强钢水蒸气条件下的高温氧化行为

采用高温同步热分析仪(TGA)对高强钢的高温氧化行为进行了系统研究,分析了不同相对湿度条件下氧化质量变化规律,并采用场发射电子探针(EPMA)表征氧化铁皮厚度、截面形貌及元素分布,同时采用X射线衍射(XRD)分析氧化层的物相组成.实验结果表明,在1000℃的不同相对湿度条件下,氧化质量变化曲线由线性规律转变为抛物线规律...     

取向硅钢板坯高温抗氧化涂料

为了提高取向硅钢板坯的抗高温氧化性能,采用浆料法制备MgO-Cr2O3系的取向硅钢用高温抗氧化涂料.通过氧化增重、X射线衍射和电子扫描电镜等测试方法,研究涂层保护下的取向硅钢在不同温度下的氧化增重规律以及1400℃下氧化产物截面形貌、元素分布特征.结果表明,该涂料对于取向硅钢具有良好的高温防护功能,且具有宽泛的抗氧化区域.     

实验分析12CrMoV高温合金在外拉伸力作用下的高温氧化规律

在大量实验的基础上,对12CrMoV合金钢在外加拉伸力时的高温氧化过程进行试验研究。比较分析了在相同温度条件下有外加拉伸力和没有外加拉伸力时的12CrMoV合金钢的高温氧化反应速率、高温氧化导致的裂纹、氧化层脱落,从而发现了外加拉伸作用力对12CrMoV合金钢高温氧化过程的影响规律。     

Inconel718合金高温氧化行为

为探究电渣重熔冶炼Inconel718合金过程中电极氧化机理,研究了Inconel718合金在1 150℃下的高温氧化行为。结果表明,在1 150℃下,Inconel718合金氧化动力学曲线遵循线性关系。在高温氧化期间,Cr和Ni等合金元素会快速氧化形成富Ni和Fe及Cr的Cr_2O_3、Fe_2O_3、3Cr_2O_3·Fe_2O_3和含Ni的尖晶石Cr_2O_3·NiO。随着氧化时间的增加,Ti元素发生氧化形成TiO_2,Ti元素向外扩散的同时在氧化层间形成孔隙,加速氧元素向基体内部扩散,进而加速了其他合金元素的氧化。     

20g钢在高温下氧化行为的研究

通过20g钢分别在600℃,800℃高温条件下的氧化实验,用静态增重法测出氧化动力学曲线,其近似于三条斜率不同的直线,且随温度的增加氧化速率变大;对氧化膜进行X-Ray衍射,SEM以及能谱分析,结果表明,其氧化膜的氧化物为Fe3O4.O,呈针状及片状,且发现其氧化物晶粒开始形成的位置是随机的,氧化初期的氧化速率较大,随后趋于平缓,并且氧化一直从表层开始发生。     

高温氧化处理气氛的热力学分析与控制

应用势力学原理,对高温氧化处理气氛中气体组元进行分析和计算,确定了气氛中控制的关键参量－氧分压,从而解决了高温氧化处理工艺的控制技术。     

高温下无黏结预应力混凝土中钢绞线预应力的损失

对高温作用下无黏结预应力混凝土中钢绞线的预应力损失进行了试验研究,根据试验结果分析了高温作用下产生预应力损失的主要因素,并建立了高温作用下无黏结预应力混凝土结构预应力损失的计算模型.结果表明:在高温作用下,预应力混凝土结构会产生预应力损失,钢绞线的预应力损失随温度的升高而增大;试件完全冷却后,钢绞线的预应力损失会有所恢复,但钢绞线经历的温度越高,其恢复值就越小.受高温作用的预应力构件产生附加预应力损失的主要因素有高温作用下预应力钢筋的松弛和蠕变、混凝土的高温徐变和钢筋与混凝土的热膨胀差.高温作用下无黏结预应力混凝土结构预应力损失的计算模型可为无黏结预应力混凝土结构的抗火设计和火灾后预应力混凝土结构的评估提供参考.     

耐热钢高温抗冲蚀磨损性能试验

通过自行设计的气流喷砂式高温冲蚀磨损试验机对304和310s耐热钢进行了高温冲蚀磨损试验。对比了2种材料的抗冲蚀性能及其磨损机制。比较分析了温度、冲蚀角度和试样表面氧化膜等因素对冲蚀磨损率的影响规律。结果表明:310s钢的耐冲蚀磨损性能优于304钢,试样表面氧化膜在400℃时抑制了磨粒对试样表面的冲蚀,磨粒对试样表面的微切削是2种材料冲蚀磨损质量损失的主要机制。     

热处理对奥氏体不锈钢00 Cr24 Ni13铸坯高温热塑性的影响

采用热处理实验方法,同时结合热模拟压缩和热模拟拉伸试验,研究了热处理对奥氏体不锈钢00Cr24Ni13铸坯高温热塑性的影响。实验结果表明：热处理能够明显改变实验钢铸坯中δ铁素体的形貌;经1200℃保温3 h空冷后,原始铸坯中存在的大面积连续网状δ铁素体完全转变为弥散分布的细小颗粒状组织。具有颗粒状δ铁素体的热处理试样与热处理前相比,不同温度压缩时的变形抗力略有增加,但并没有急剧恶化;热模拟抗拉强度基本保持不变;相同温度下的断面收缩率( Z)显著提高,其中Z≥60%的温度区间由1150~1280℃扩展为1050~1300℃,高塑性(Z≥80%)温度范围在150℃左右(1150~1300℃)。     

冷却速率对耐候钢高温力学性能的影响

铸坯高温力学性能是铸坯受力过程中决定裂纹产生的关键因素。在Gleeble热/力模拟实验机上模拟测试1.65, 5,10 ℃/s ３个冷却速率下耐候钢Q450NQR1铸坯高温力学性能。在1 050 ℃,3个冷却速率下试样都出现奥氏体动态再结晶;在850 ℃,塑性值都达到最低点,断面收缩率接近23%;随着冷却速率的增大,铸坯易产生裂纹的第III塑性区扩大,且向低温段扩展,塑性凹槽变深;增大冷却速率钢的各种强度降低,但增大到一定程度后强度不再降低;小的冷却速率下,奥氏体晶界上很少析出网状或薄膜状铁素体、微合金的     

HTRB600级高强钢筋高温下的力学性能

为研究600 MPa级高强钢筋高温下的力学性能,对HTRB600级热处理高强钢筋进行高温下的拉伸试验,分别测得其在20,200,300,400,500,600,700及800℃高温下的弹性模量、比例极限、屈服强度、极限强度及应力-应变曲线.试验结果表明:HTRB600级高强钢筋高温下屈服强度、极限强度、比例极限与弹性模量均随着温度的升高而显著降低.500℃时其高温下的弹性模量、比例极限、屈服强度与极限强度降低为不足常温下的50%,800℃时已不足常温下的10%.高温下HTRB600级高强钢筋应力-应变曲线随温度的升高逐渐趋于圆滑,当温度达到200℃时,屈服台阶就已消失.600 MPa级钢筋高温下屈服强度和极限强度的降低程度明显大于其他钢筋500 MPa以下强度的钢筋.最后提出了适用于HTRB600级高强钢筋的高温下应力-应变曲线简化计算模型.     

高渗透水泥浆高温高压流变性研究

随着油气开采难度的增大,对固井质量和固井水泥浆添加剂的要求越来越高,需要研制开发出新型高渗透水泥浆体系。借助美国产Fann50流变仪,研究了温度和压力对高渗透水泥浆流变性的影响,并与常规水泥浆进行了对比。分析结果表明,一定压力下,高渗透水泥浆的动切力、表观粘度随温度的升高而逐渐降低,流性指数减小;一定温度下,压力对高渗透水泥浆体系流变参数的影响不如温度明显。高渗透水泥浆比常规水泥浆体系具有更好的热稳定性。运用宾汉、幂律、卡森、赫切尔巴尔克莱(H B)、带剪切稀释系数等5种模式对实验数据进行了拟合分析,结果表明,H B模式是描述高渗透水泥浆高温高压流变性的最佳模式。     

加热温度及保温时间对结构钢内部裂纹愈合的影响

目的研究加热温度及保温时间对钢内部裂纹愈合的影响,为钢内部裂纹愈合处理提供理论依据,以促进钢材的智能化、提高其使用寿命。方法用钻孔压缩法在试样内部引入裂纹,然后对含内部裂纹的试样进行不同加热温度和不同保温时间的空冷处理,采用金相显微镜及扫描电镜观察分析裂纹愈合程度。结果裂纹愈合区是由铁素体构成的细晶愈合带,随加热温度升高及保温时间延长愈合带变窄。结论随加热温度升高及保温时间延长裂纹愈合程度增加;温度是影响裂纹愈合的主要因素,而加热时间的影响次之;裂纹愈合存在临界温度,此临界温度应大于该材料的最低再结晶温度。     

高温后方钢管混凝土钢材和混凝土的本构关系

对常温下方钢管混凝土（CFSST）中的钢材和混凝土的受力情况分别进行了分析,在此基础上,总结了常用的本构关系模型：介绍了高温后CFSST中钢材和混凝土的本构关系模型;提出了一种新的,考虑钢材侧向约束作用的,恒高温后CFSST中钢材和混凝土的本构关系模型;用实验验证了该模型的有效性。结果表明理论计算和实验结果吻合良好,所提模型是合理有效的。     

冷变形316 L不锈钢在高温高压水中的应力腐蚀

采用恒应力强度因子K=33 MPa·m1/2的加载方法,利用直流电压降方法在线监测核辅管道316L不锈钢在高纯水中应力腐蚀裂纹扩展速率。对比200、250、280和325℃温度下,氩气除氧和含有2 mg·L-1溶解氧的水化学环境中材料的裂纹扩展速率发现：溶解氧为2 mg·L-1时的裂纹扩展速率明显比氩气除氧时的裂纹扩展速率高。氩气除氧时,裂纹扩展速率在250℃时有一个最高点;溶解氧为2 mg·L-1的条件下,裂纹扩展速率随温度的升高而升高。     

高温时H13钢中初生碳氮化物的分解研究

利用光学显微镜、扫描电镜和电子探针研究了H13钢中初生碳氮化物高温分解时的形貌、尺寸、成分变化规律.原始初生碳氮化物主要为10~30μm的长条状(Vx,Mo1-x)(Cy,N1-y)及少量方形的(Tix,V1-x)(Cy,N1-y).在1200℃保温2.5 h后碳氮化物边缘变为凹凸不平的锯齿状,然后形成细小的分解颗粒,10 h后碳氮化物平均长度减小为12.9μm,主要为(Tix,V1-x)(Cy,N1-y).当经过1250℃ ×5 h保温后87%的碳氮化物发生分解,(Vx,Mo1-x)(Cy,N1-y)溶解消失,碳氮化物长度在20μm以下,当保温时间延长到10 h后碳氮化物长度均在10μm以下,70%为方形并且93%分解形成细小颗粒,未分解的碳氮化物为(Tix,V1-x)(Cy,N1-y).电子探针分析(Tix,V1-x)(Cy,N1-y)的分解与Fe元素扩散有关,高温时Fe在(Tix,V1-x)(Cy,N1-y)中含量逐渐增加而Ti、V减少,优先在边部曲率半径较小部位或缺陷处分解,形成0.1~1μm的细小分解颗粒,并由外向内以区域溶解方式使原始碳氮化物逐渐消失.双亚点阵模型分析两种碳氮化物的平衡溶解温度和组成有关,试样中大部分(Tix,V1-x)(Cy,N1-y)平衡溶解温度在1200~1246℃之间,与实验吻合较好.