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钢中TiN表面性质及Fe原子吸附的第一性原理研究

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热加工工艺 2024年

作者：陈伟陈思李耀孙风杰张庆军华北理工大学冶金与能源学院华北理工大学综合测试分析中心河北省高品质钢连铸工程技术研究中心

为研究钢中钛系粒子Ti N对氧化物冶金的作用，基于第一性原理，研究了Ti N的表面性质及Fe原子在Ti N低指数面的吸附构型性质。然后从Ti N表面能、电子结构、态密度、分态密度及Fe原子在Ti N表面的吸附能等方面展开计算分析。结果表明，... 详细信息

为研究钢中钛系粒子Ti N对氧化物冶金的作用，基于第一性原理，研究了Ti N的表面性质及Fe原子在Ti N低指数面的吸附构型性质。然后从Ti N表面能、电子结构、态密度、分态密度及Fe原子在Ti N表面的吸附能等方面展开计算分析。结果表明，依据能量越低表面结构越稳定原则，Ti N的（001）表面结构最稳定。在3种Fe原子吸附模型Fe-Ti位、Fe-N位和Fe-bridge位中，Fe-N位吸附结构吸附能绝对值最大，结构最稳定，Fe-N位为最佳吸附原子位置。因此，本文为钢中Ti N粒子细化晶粒作用提供了理论基础，同时为钢中Ti N粒子与钢基体的界面结合分析提供了理论依据。

关键词： Ti N粒子第一性原理表面能电子结构吸附能

Mn_(2)O_(3)/AC微波处理烧结烟气协同脱硫脱硝研究

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冶金能源 2024年第4期43卷 59-64页

作者：王健雄石焱胡长庆孟令一郝克华北理工大学冶金与能源学院河北省现代冶金技术重点实验室

利用浸渍法制备了孔隙结构丰富、Mn_(2)O_(3)负载良好的活性炭(Mn_(2)O_(3)/AC),通过微波脱硫脱硝实验探究了Mn_(2)O_(3)/AC在不同温度、氧气含量和水含量条件下对烧结烟气微波脱硫脱硝的影响。实验结果表明,在180~420℃区间内,脱硫脱... 详细信息

利用浸渍法制备了孔隙结构丰富、Mn_(2)O_(3)负载良好的活性炭(Mn_(2)O_(3)/AC),通过微波脱硫脱硝实验探究了Mn_(2)O_(3)/AC在不同温度、氧气含量和水含量条件下对烧结烟气微波脱硫脱硝的影响。实验结果表明,在180~420℃区间内,脱硫脱硝率随着温度的升高而增高,420℃时脱硫率为98.2%,脱硝率为80.25%,高温下Mn_(2)O_(3)/AC能够维持较高水平的脱硫性能;烧结烟气中的氧和水对脱硫脱硝有一定的促进作用,但含湿量过大对脱硫不利。Mn_(2)O_(3)/AC能够满足烧结烟气复杂成分微波脱硫脱硝要求,在O_(2)和H_(2)O(g)共存条件下脱硫脱硝率可维持在95%以上。Mn_(2)O_(3)/AC微波脱硫脱硝时不仅生成单质S和N 2,还生成了硫酸盐与硝酸盐等副产物,进而降低了负载活性炭的性能。

关键词：微波浸渍法 Mn_(2)O_(3)/AC 烧结烟气脱硫脱硝

贝氏体轨道钢连铸凝固过程中溶质微观偏析模型及分析

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金属学报 2024年第7期60卷 990-1000页

作者：高新亮巴文月张正席仕平徐东杨志南张福成燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004 洛阳轴承研究所有限公司洛阳471039 河北工程大学河北省高品质冷镦钢技术创新中心邯郸056038 华北理工大学冶金与能源学院唐山063210

为揭示贝氏体轨道钢凝固过程中的溶质再分配规律,本工作综合考虑钢液凝固过程中δ/γ相变和枝晶粗化的影响,建立了贝氏体轨道钢凝固过程中溶质元素微观偏析模型,分析了冷却速率、C含量、Mn含量、S含量、P含量对钢液凝固过程中枝晶间溶... 详细信息

为揭示贝氏体轨道钢凝固过程中的溶质再分配规律,本工作综合考虑钢液凝固过程中δ/γ相变和枝晶粗化的影响,建立了贝氏体轨道钢凝固过程中溶质元素微观偏析模型,分析了冷却速率、C含量、Mn含量、S含量、P含量对钢液凝固过程中枝晶间溶质元素微观偏析行为、零强度温度(ZST)和零塑性温度(ZDT)的影响。结果表明,枝晶间S、P元素偏析严重;在不同固相率时,冷却速率对溶质元素微观偏析的影响存在一定差异。C含量主要影响钢的凝固方式,进而影响凝固过程钢中溶质元素的微观偏析行为;Mn、P、S含量对其余溶质元素微观偏析影响不大。C、Mn含量的增加导致ZST和ZDT均降低;随冷却速率、S和P含量增加,ZST变化不大,ZDT明显降低。

关键词：贝氏体轨道钢凝固微观偏析连铸

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烧结系统智能制造的发展现状与展望

烧结球团 2024年第1期49卷 27-34页

作者：李福民侯炬才刘小杰李欣李宏扬李红玮华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 华北理工大学河北省现代冶金技术重点实验室河北唐山063210

为提升烧结工艺的智能制造水平,本文以大数据为核心线索,全面探讨了参数预测、图像识别、过程控制和系统平台等在烧结工艺中的应用。工艺参数预测有效提高了生产效率,保障了烧结矿质量;图像识别技术赋予机器“感知”能力,使其能够科学... 详细信息

为提升烧结工艺的智能制造水平,本文以大数据为核心线索,全面探讨了参数预测、图像识别、过程控制和系统平台等在烧结工艺中的应用。工艺参数预测有效提高了生产效率,保障了烧结矿质量;图像识别技术赋予机器“感知”能力,使其能够科学有效地对信息进行规划分类;烧结智能控制系统的水分、配料和终点控制应用显著提高了生产效率和产品质量,为烧结工艺智能化发展和钢铁工业可持续进步奠定了坚实基础;烧结大数据平台的实时数据分析确保数据的实时性与有效性,为企业烧结生产提供科学依据,提高了精准度和运行速度。在大数据的引导下,烧结工艺的智能制造水平得到显著提升,企业生产效率和烧结矿质量均得到有效保证。智能控制技术的快速发展使得钢铁工业迈向智能制造的转型升级成为必然趋势。

关键词：烧结系统智能制造参数预测图像识别智能控制

联合工艺制备钢表面高熵合金-陶瓷涂层复合材料及其力学性能（英文）

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稀有金属材料与工程 2024年第10期53卷 2735-2746页

作者：李慧陈庚张胜梁精龙霍东兴杨宇华北理工大学冶金与能源学院现代冶金技术教育部重点实验室华北理工大学机械工程学院华北理工大学综合测试分析中心

提出了一种制备低碳钢表面AlCrFeNiTix高熵合金-TiN陶瓷涂层复合材料的联合工艺（熔盐电脱氧+真空热压烧结），其中氮化物来自石墨模具和高熵合金粉末之间的BN隔离剂。探究了Ti含量对材料显微组织、极限抗拉伸强度、硬度和耐磨性能的影... 详细信息

提出了一种制备低碳钢表面AlCrFeNiTix高熵合金-TiN陶瓷涂层复合材料的联合工艺（熔盐电脱氧+真空热压烧结），其中氮化物来自石墨模具和高熵合金粉末之间的BN隔离剂。探究了Ti含量对材料显微组织、极限抗拉伸强度、硬度和耐磨性能的影响，并对其结合机理进行了探究。结果表明，该复合材料具有优异的硬度和耐磨性能。随着Ti含量的增加，涂层复合材料的硬度显著提高。极高的耐磨性能是由于TiN的极高熔点和高热硬度能够有效防止磨损表面的氧化变形。

关键词：高熵合金陶瓷涂层熔盐电脱氧真空热压烧结力学性能

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大线能量焊接船板钢DH36凝固组织模拟

连铸 2024年第4期 21-29页

作者：陈伟屈海珍李耀孙风杰杨改彦朱立光华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 河北省现代冶金技术重点实验室高品质钢连铸工程技术创新中心河北唐山063009 河北科技大学材料科学与工程学院河北石家庄050091

为提高大线能量焊接用钢母材的强韧性,基于氧化物冶金技术将微合金化应用于船板钢DH36的开发,探究微合金化对铸坯凝固组织改善的机理及工艺优化措施。通过建立凝固传热及组织数学模型,研究微合金元素与工艺参数对凝固组织细化的影响,利... 详细信息

为提高大线能量焊接用钢母材的强韧性,基于氧化物冶金技术将微合金化应用于船板钢DH36的开发,探究微合金化对铸坯凝固组织改善的机理及工艺优化措施。通过建立凝固传热及组织数学模型,研究微合金元素与工艺参数对凝固组织细化的影响,利用真空感应炉冶炼试验钢并使用金相显微镜观察试验钢显微组织验证模拟结果。研究结果表明,Mo质量分数为0.040%~0.050%细化效果明显;Nb质量分数从0.030%增加到0.040%过程,凝固组织细化效果较好;Mg质量分数在0.002%~0.003%内增加细化效果明显;V含量增加对凝固组织的影响较小;Ti质量分数在0.015%~0.016%范围更有利于晶粒细化。过热度适当减小有利于组织细化,低拉速更有利于铸坯质量提高。在生产2 400 mm×400 mm断面船板钢DH36铸坯时,为获得优良的钢液凝固组织及细化晶粒,根据本研究应采用的最佳工艺参数为:拉速为0.58~0.60 m/min、过热度为25℃、Mo质量分数为0.050%、Nb质量分数为0.040%、Mg质量分数为0.003 0%、V质量分数为0.003 5%、Ti质量分数为0.015%。结果显示,此工艺条件下凝固组织的等轴晶区域较常规合金含量铸坯提高11个百分点,优化率为35%,晶粒细化效果显著。在试验和计算分析基础上,提出的改善铸坯母材性能的微合金添加含量范围及工艺参数优化措施,可为大线能量焊接船板钢连铸过程工艺优化提供可靠的理论指导。

关键词：大线能量焊接船板钢微合金化凝固组织细化优化措施 DH36

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FeCl_(3)改性活性炭脱硫性能研究

矿产综合利用 2024年第1期45卷 167-173页

作者：胡谦刘然赵俊吕庆华北理工大学冶金与能源学院教育部现代冶金技术重点实验室河北唐山063009

这是一篇环境工程领域的论文。实验采用浸渍法,以FeCl_(3)作为改性剂对活性炭进行改性,研究其脱硫能力。实验研究了改性剂浓度、焙烧温度、反应温度对改性活性炭脱硫性能的影响。研究表明,随着改性溶液浓度的增加,活性炭表面附着的Fe_(2... 详细信息

这是一篇环境工程领域的论文。实验采用浸渍法,以FeCl_(3)作为改性剂对活性炭进行改性,研究其脱硫能力。实验研究了改性剂浓度、焙烧温度、反应温度对改性活性炭脱硫性能的影响。研究表明,随着改性溶液浓度的增加,活性炭表面附着的Fe_(2)O_(3)随之增加,改性活性炭的比表面积和总孔容均降低,平均孔径增加;随着焙烧温度升高,活性炭表面附着的Fe2O3数量持续增加,焙烧温度超过300℃时,活性炭表面的孔隙结构出现烧结现象,降低改性活性炭的脱硫性能;随着反应温度升高,FeCl_(3)/AC-0.15的吸附性能先升高再降低。当FeCl_(3)改性溶液浓度为0.15mol/L,焙烧温度300℃,反应温度为60℃时,改性活性炭的脱硫效率最高。

关键词：环境工程活性炭改性脱硫浸渍法

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高炉炼铁智能化发展的研究现状与展望

钢铁研究学报 2024年第5期36卷 545-559页

作者：刘小杰张玉洁刘然张智峰李欣陈树军华北理工大学冶金与能源学院河北省现代冶金技术重点实验室河北唐山063210 河钢集团有限公司承德分公司河北承德067002

长期以来,传统的高炉炼铁工艺存在着能源消耗高、污染严重等问题。随着“双碳”目标政策的提出,如何利用智能制造技术实现高炉冶炼高效、环保的可持续发展已经成为高炉工作者的研究重点。从高炉炼铁智能化发展现状作为切入点,详细地从... 详细信息

长期以来,传统的高炉炼铁工艺存在着能源消耗高、污染严重等问题。随着“双碳”目标政策的提出,如何利用智能制造技术实现高炉冶炼高效、环保的可持续发展已经成为高炉工作者的研究重点。从高炉炼铁智能化发展现状作为切入点,详细地从智能预测、模拟仿真、专家系统以及互联网平台几个方面进行了阐述。即以高炉炼铁现场数据为基础,分别探讨高炉运行状态预测和模拟仿真在高炉中的应用,为高炉炼铁智能化控制提供决策支持;建立高炉炼铁工业可视化平台,实现高炉炼铁生产过程的全面监控和管理;最后,综合当前研究现状,结合大数据技术和炼铁工艺,从高炉炼铁数据治理、专家知识库的建立、智能化平台的建立等几个角度进一步展望了高炉炼铁智能化的发展。

关键词：高炉炼铁数据驱动人工智能大数据智能化

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基于ELM的H型钢组织预测专家系统

锻压技术 2024年第1期49卷 241-248页

作者：刘亚玓马劲红王小巩华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 华北理工大学现代冶金技术教育部重点实验室河北唐山063210

采用极限学习机建立了H型钢组织预测专家系统,可根据H型钢的化学成分、工艺参数及冷却速度来预测轧后钢种的微观组织、晶粒等级和平均冲击功。以某钢厂H型钢的生产数据为专家系统的数据库,批量预测了H型钢的微观组织、平均冲击功和晶粒... 详细信息

采用极限学习机建立了H型钢组织预测专家系统,可根据H型钢的化学成分、工艺参数及冷却速度来预测轧后钢种的微观组织、晶粒等级和平均冲击功。以某钢厂H型钢的生产数据为专家系统的数据库,批量预测了H型钢的微观组织、平均冲击功和晶粒等级,预测结果表明,决定系数R2较高,拟合程度好;平均绝对百分比误差较小,精度高。为验证专家系统的可行性,采用与预测相同钢材、相同轧制工艺参数的H型钢进行金相实验和夏比冲击实验,由实验得到的微观组织占比、平均冲击功及晶粒等级与预测值基本一致。结果表明:基于ELM建立的H型钢组织预测专家系统,其预测结果精度高,对实际生产有较好的参考价值。

关键词： H型钢极限学习机专家系统微观组织平均冲击功晶粒等级