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底吹氩钢包内废钢熔化行为的数值模拟

工程科学学报 2024年第5期46卷 822-834页

作者：张利超方庆周文浩王家辉余刚张华倪红卫武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室武汉430081 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湘潭411101

以某厂70 t钢包为研究对象,采用数值模拟的方法对比了吹氩量对钢包内不同比表面积和预热温度的废钢熔化行为.结果表明:废钢熔化速度随着比表面积的增加而加快;底吹氩气可显著加速废钢熔化,但随着比表面积的增加吹气的促进效果逐步减弱.... 详细信息

以某厂70 t钢包为研究对象,采用数值模拟的方法对比了吹氩量对钢包内不同比表面积和预热温度的废钢熔化行为.结果表明:废钢熔化速度随着比表面积的增加而加快;底吹氩气可显著加速废钢熔化,但随着比表面积的增加吹气的促进效果逐步减弱.有底吹氩时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢中心温度上升速率相较于无底吹氩时分别提高了7.06、6.51和3.73 K·s^(-1),熔化速率分别增加了0.92、0.88和0.28 cm^(3)·s^(-1),熔化时间分别缩短了17、15和3 s.板形废钢初始温度由300升到1000 K时,其熔化速度由2.97提高到3.26 cm^(3)·s^(-1),熔化时间缩短了3 s.底吹氩流量显著影响废钢熔化速度,当氩气流量由100增至200 L·min^(-1)时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢熔化时间分别由44减小到35 s、42减小到34 s及34减小到31 s.

关键词：钢包废钢熔化底吹氩比表面积数值模拟

挡板构型对含钒页岩浸出槽内多相流行为的影响

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化工进展 2024年第2期43卷 619-627页

作者：李京方庆周文浩吴国良王家辉张华倪红卫武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南湘潭411101

搅拌浸出槽是石煤提钒浸出过程中的关键设备,搅拌槽的结构优化对提高固液悬浮性能具有重要意义。本文对不同构型挡板的某厂含钒页岩搅拌槽进行数值模拟,通过比照搅拌槽流场与相分布、死区分布等模拟结果,剖析不同构型挡板对含钒页岩搅... 详细信息

搅拌浸出槽是石煤提钒浸出过程中的关键设备,搅拌槽的结构优化对提高固液悬浮性能具有重要意义。本文对不同构型挡板的某厂含钒页岩搅拌槽进行数值模拟,通过比照搅拌槽流场与相分布、死区分布等模拟结果,剖析不同构型挡板对含钒页岩搅拌槽内固液两相流的影响。结果表明:安装挡板对搅拌过程中钒页岩颗粒充分扩散有利。分段挡板条件下整体流速约为0.65m/s,相较于标准挡板更快,增幅约为15.00%。分段挡板与标准挡板对钒页岩颗粒在搅拌槽内的扩散优化效果相似,两种挡板均能缩小钒页岩颗粒的死区区域,其中标准挡板低浓度区域减少约99.14%,分段挡板沉积区域减少约91.21%。此外,分段挡板相较于标准挡板能够节省20.00%的搅拌功率。分段挡板在能获得与标准挡板相同搅拌效果的同时更加节能,具有较高的应用推广价值。

关键词：浸出槽挡板计算流体力学混合数值模拟

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氧气反应模式-电感耦合等离子体串联质谱法测定转炉石墨球中痕量铊

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冶金分析 2024年第6期44卷 11-17页

作者：朱诗文贾进李小君沈真陈泽仁杜登福湘潭钢铁集团有限公司湖南湘潭411100

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定转炉石墨球样品中痕量Tl时,其含有的Hg、Pb和稀土元素(Ir、Os、Re等)会以氢化物多原子离子(^(1)H^(204)Hg^(+)、^(1)H^(204)Pb^(+))和稀土化合物离子(^(12)C^(193)Ir^(+)、^(14)N^(191)Ir^(+)、^(16)O^(189)Os^(+)、^(18)O^(187)Re^(+))形式对^(205)Tl^(+)的测定产生多原子离子质谱干扰。将样品于750℃灼烧1 h后用10 mL HCl-10 mL HNO_(3)-5 mL HF-3 mL HClO_(4)体系溶解样品;在串联四级杆(MS/MS)模式下,设置一级质量过滤器(Q1)的质荷比(m/z)为205,使得^(205)Tl^(+)与^(12)C^(193)Ir^(+)、^(14)N^(191)Ir^(+)、^(16)O^(189)Os^(+)、^(18)O^(187)Re^(+)等进入碰撞反应池;同时,在反应池中通入O_(2),使^(205)Tl^(+)和O_(2)反应生成^(205)Tl^(16)O^(+),而干扰离子不与O_(2)发生反应;将二级质量过滤器(Q2)的m/z设置为221,只有^(205)Tl^(16)O^(+)通过并进入检测器中,从而消除了质谱干扰。据此,建立了氧气反应模式-电感耦合等离子体串联质谱法(ICP-MS/MS)测定转炉石墨球中痕量Tl的方法。对O_(2)流量进行了优化,选择O_(2)流量为0.5 mL/min;考察了基体效应和内标校正的效果,结果表明,基体效应可忽略,选择5μg/L In为内标校正可克服仪器信号漂移对测定的影响。方法线性范围为0.01~1.00μg/L,线性相关系数为0.9998,检出限为0.00065μg/g,定量限为0.0020μg/g。按照实验方法对转炉石墨球样品中Tl进行加标回收试验,回收率在95%~105%之间。采用所建立的方法对转炉石墨球样品中Tl进行测定,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为1.6%~2.4%,测定值与石墨炉原子吸收光谱法测得结果基本一致。

关键词：转炉石墨球铊电感耦合等离子体串联质谱法(ICP-MS/MS) 氧气反应模式

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氮化物对齿条钢强度及冲击韧性的影响

钢铁 2024年第1期59卷 124-131页

作者：冯赞高海亮脱臣德王振湖南华菱湘潭钢铁有限公司技术中心湖南湘潭411101

钢锭冶炼齿条钢时,由于浇铸过程中吸氮,钢中的氮含量偏高,影响钢中固溶硼含量,降低了钢板淬透性,影响了钢板心部性能。为了提高钢锭轧制齿条钢的心部强韧性,通过添加铝或者钛元素消耗钢中的氮,确保钢板中有足够的固溶硼,提高钢板淬透性... 详细信息

钢锭冶炼齿条钢时,由于浇铸过程中吸氮,钢中的氮含量偏高,影响钢中固溶硼含量,降低了钢板淬透性,影响了钢板心部性能。为了提高钢锭轧制齿条钢的心部强韧性,通过添加铝或者钛元素消耗钢中的氮,确保钢板中有足够的固溶硼,提高钢板淬透性,增加钢板心部的回火索氏体比例。通过钢板性能与组织对比发现加铝和加钛均能提高钢板的淬透性和强度,加钛的钢板淬透性更好,强度更高,但是钢板的低温冲击吸收能量下降。分析钢板的冲击断口发现钢板中有大颗粒的TiN夹杂物,夹杂物与基体之间或者夹杂物本身就存在裂纹,成为冲击试验的裂纹源,降低了钢板的韧性。对比加铝与加钛钢板中尺寸为2μm以上夹杂物,加钛钢中存在大量的大颗粒TiN夹杂,最大夹杂物尺寸超过15μm,加铝钢板中仍有少量的TiN夹杂,但是TiN夹杂物数量和尺寸变小,同时AlN并未明显增加。对加铝钢板中铝元素与加钛钢板中钛元素进行原位分析对比,发现铝元素为心部负偏析,并且偏聚程度较低,钛元素为心部正偏析,并且钛元素的均匀性更差,存在局部偏聚。热力学计算表明,通过钛元素固氮时,将在凝固前沿析出TiN,析出温度较高;而采用铝固氮时,若铝的质量分数不小于0.08%,AlN在固态中析出,析出温度高于BN,能够保证钢板中的固溶硼含量,确保钢板的淬透性,并控制钢中TiN析出物的尺寸。

关键词：齿条钢 AlN TiN 冲击韧性原位分析

加热、轧制、缓冷工艺对60Si2Mn弹簧钢脱碳特性的影响

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锻压技术 2024年第10期 105-111页

作者：袁林杨奇军罗景贤刘智王旭冀湖南湘潭钢铁有限公司

60Si2Mn弹簧钢的脱碳特性与加热、轧制、缓冷工艺紧密相关,通过金相法分析测量60Si2Mn弹簧钢在加热温度为1000～1250℃、加热时间为60～300 min、上冷床温度为700～900℃、缓冷速率为0.5～3.0℃·s-1的工艺条件下的脱碳层深度,并结合硬... 详细信息

60Si2Mn弹簧钢的脱碳特性与加热、轧制、缓冷工艺紧密相关,通过金相法分析测量60Si2Mn弹簧钢在加热温度为1000～1250℃、加热时间为60～300 min、上冷床温度为700～900℃、缓冷速率为0.5～3.0℃·s-1的工艺条件下的脱碳层深度,并结合硬度分析得到了最佳工艺路线。同时,建立了部分脱碳层深度与加热时间的计算模型。结果表明:部分脱碳层深度随着均热段加热时间的增加而增加,当均热段加热时间为60 min时,部分脱碳层深度在1150℃时出现极大值,为48.1μm;当均热段加热时间>75 min时,加热温度为1200和1250℃时的部分脱碳层深度均大于加热温度≤1150℃时。部分脱碳层深度随着上冷床温度的降低而降低,缓冷速率对脱碳的影响较小,但随着缓冷速率降低基体热轧布氏硬度降低。得出的最佳工艺为:均热段加热时间为60 min、加热温度为1050℃、上冷床温度为700℃、缓冷速率为0.5℃·s-1,此时基体组织为铁素体和珠光体,部分脱碳层深度为26μm,硬度为281 HBW。研究结果有助于提高60Si2Mn弹簧钢的生产效率及生产质量。

关键词： 60Si2Mn弹簧钢脱碳特性加热轧制缓冷脱碳层深度

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能耗感知的云制造服务选择与调度优化方法

计算机集成制造系统 2024年第8期30卷 2697-2707页

作者：彭高贤文一凭刘建勋康国胜周旻昊湖南科技大学知识处理与网络化制造湖南省普通高校重点实验室湖南湘潭411201 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南湘潭411201

云制造服务选择与调度(CMSSS)问题在优化资源配置和满足用户需求方面被广泛关注。然而,大多数现有方法对制造设备的预热过程考虑不足,导致了能源的浪费。为了降低制造能耗并保证服务质量(QoS),建立了CMSSS的多目标优化模型,通过任务衔... 详细信息

云制造服务选择与调度(CMSSS)问题在优化资源配置和满足用户需求方面被广泛关注。然而,大多数现有方法对制造设备的预热过程考虑不足,导致了能源的浪费。为了降低制造能耗并保证服务质量(QoS),建立了CMSSS的多目标优化模型,通过任务衔接度模型量化制造服务设备的预热能耗,并提出一种能耗感知的云制造服务选择与调度优化方法(ECAM)。该方法根据QoS指标为任务选择复合服务,根据制造服务占用情况将子任务调度到空闲时段,并最大化任务衔接度,以降低制造设备的预热能耗。结果表明,在6种评价指标权重下,ECAM比以往的可行调度生成方案(FSGS)具有更好的适应度。在具有预热过程的云制造场景中,ECAM能获得与FSGS基本一致的QoS满意度和更好的能耗经济性。

关键词：云制造服务选择与调度任务衔接度预热能耗进化算法

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湘钢3号高炉提产降耗的措施及成效

炼铁 2024年第1期43卷 25-29页

作者：孙永清王周勇潘玉柱湖南湘潭钢铁有限公司炼铁厂湖南湘潭411100 湖南湘潭钢铁有限公司生产管理部湖南湘潭411100

对湘钢3号高炉提产降耗的措施及成效进行了总结。3号高炉装料制度采用中心加焦模式,由于优质自产焦炭量不足,大量使用质量较差的外购焦炭后,日产量受到限制,焦比和燃料比较高。通过采取改善焦炭质量、优化操作制度、精细化操作等一系列... 详细信息

对湘钢3号高炉提产降耗的措施及成效进行了总结。3号高炉装料制度采用中心加焦模式,由于优质自产焦炭量不足,大量使用质量较差的外购焦炭后,日产量受到限制,焦比和燃料比较高。通过采取改善焦炭质量、优化操作制度、精细化操作等一系列措施,3号高炉煤气流分布更合理,操作炉型更稳定,主要技术经济指标逐步改善,提产降耗成效明显。2023年1-2月,3号高炉日产量上升到5600/d以上,利用系数达到3.11V(m^(3)·d),焦比降低至355kg/t,燃料比降至515kg/t以下。

关键词：高炉日产量燃料比焦炭质量操作制度

59 mm×100 mm矩形52CrMoV4弹簧扁钢轧制工艺及失效分析

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锻压技术 2024年第5期49卷 109-114页

作者：袁林罗景贤陈阳张群琥刘兵湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南湘潭441200

针对59 mm×100 mm矩形52CrMoV4弹簧扁钢易扭转、尺寸不稳定的问题,进行了孔型设计和轧制工艺优化,并采用化学成分分析、显微组织分析、力学性能试验等方法对发生断裂的弹簧扁钢的失效原因进行了分析。结果表明:材料的化学成分符合要求... 详细信息

针对59 mm×100 mm矩形52CrMoV4弹簧扁钢易扭转、尺寸不稳定的问题,进行了孔型设计和轧制工艺优化,并采用化学成分分析、显微组织分析、力学性能试验等方法对发生断裂的弹簧扁钢的失效原因进行了分析。结果表明:材料的化学成分符合要求;力学性能指标中,抗拉强度为1511/1494 MPa、屈服强度为1362/1344 MPa、断后伸长率为11.5%/9.0%、断面收缩率为37.0%/36.5%、表面硬度在42.4~42.9 HRC之间分布;表面脱碳层深度为0.24~0.28 mm,奥氏体晶粒度为7.5~8.0级;未发现大型夹杂物等冶金缺陷;材料经热处理后的主要基体组织为回火索氏体+少量贝氏体;断口起源于表面,疲劳源区域表面存在明显压痕,而其他位置未发现压痕,表明表面压痕是导致材料疲劳寿命降低的直接原因,瞬断区微观形貌为沿晶+撕裂韧窝。

关键词： 52CrMoV4弹簧扁钢疲劳寿命断裂夹杂物脱碳层

中Mn高Ti耐磨钢中残余奥氏体调控及对其耐磨性能的影响

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轧钢 2024年第3期41卷 11-20页

作者：杨建华湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南湘潭411101

对于工程机械用耐磨钢,不仅要求其具有较高的耐磨性,同时还应具有良好的塑韧性。通过中Mn合金成分设计及采用两相区退火工艺,在高Ti马氏体耐磨钢中引入残余奥氏体,使耐磨钢获得了良好的塑韧性和耐磨性能。研究结果表明:随着在630℃两相... 详细信息

对于工程机械用耐磨钢,不仅要求其具有较高的耐磨性,同时还应具有良好的塑韧性。通过中Mn合金成分设计及采用两相区退火工艺,在高Ti马氏体耐磨钢中引入残余奥氏体,使耐磨钢获得了良好的塑韧性和耐磨性能。研究结果表明:随着在630℃两相区退火保温时间的增加,残余奥氏体含量增加,保温8 h后试样可以获得体积分数为32.1%的残余奥氏体,其伸长率为17%。拉伸过程中,两相区退火试样的加工硬化率曲线先下降后略微增加,然后维持稳定,最后开始降低直至试样发生断裂,加工硬化率的上升与应变诱导马氏体转变有关,高的加工硬化率有利于提高钢的伸长率。相对于轧态试样,两相区退火保温8 h试样的硬度降低了120HV,但是相对耐磨性提升了23%。两相区退火试样的磨损形貌为沟槽和剥落坑,而轧态试样的磨损形貌中除了沟槽和剥落坑,还具有较多的塑变疲劳剥落。因为轧态试样的伸长率低,塑性和耐疲劳性能较差,实验钢在反复变形过程中容易因为塑变疲劳发生剥落。此外,在磨损过程中两相区退火试样中的残余奥氏体会发生相变,产生相变诱导塑性效应,提高加工硬化率。拉伸后期的加工硬化率对实验钢磨损性能的影响较大,加工硬化率越高,其耐磨性能越好。X射线衍射结果表明,磨损后两相区退火试样的残余奥氏体体积分数都会下降50%以上。

关键词：中Mn高Ti马氏体耐磨钢残余奥氏体两相区退火耐磨性能加工硬化率