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基于Box-Behnken響應(yīng)面法的鈦鐵礦浮選工藝優(yōu)化研究

戴川, 陳攀, 孫偉, 王洪彬, 楊耀輝

2023, 44(5): 1-7. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.001

摘要(389) HTML (118) PDF(31)

摘要:
針對(duì)鈦鐵礦浮選分離的難題，對(duì)鈦鐵礦粗選進(jìn)行了詳細(xì)的單因素變量試驗(yàn)，確定了影響鈦鐵礦浮選的主要參數(shù)及其最佳工藝條件。為了解浮選時(shí)各參數(shù)的交互作用并進(jìn)行優(yōu)化，采用響應(yīng)面法進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果表明，試驗(yàn)建立的精礦TiO₂品位及回收率響應(yīng)面模型可靠，硫酸與柴油的交互作用對(duì)精礦TiO₂品位及回收率具有顯著影響。在優(yōu)化后的最佳工藝條件（硫酸用量為1.61 kg/t、MOH用量為2.82 kg/t，柴油用量為0.81 kg/t）下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到TiO₂品位為32.58%，回收率為77.60%的鈦粗選精礦，這一結(jié)果與模型預(yù)測值相吻合。在粗選的基礎(chǔ)上進(jìn)行全流程開路浮選試驗(yàn)，得到了TiO₂品位為47.21%，回收率為49.28%的鈦精礦。

鈦鐵礦浮選動(dòng)力學(xué)測試及分析

馬寵涵, 樊學(xué)賽, 陳飛飛

2023, 44(5): 8-14. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.002

摘要(425) HTML (100) PDF(14)

摘要:
磁選加浮選逐漸成為鈦鐵礦綜合回收的最佳工藝流程，浮選回收面臨著礦石比重大、粒度粗、礦漿濃度高（約65%）、作業(yè)產(chǎn)率大等特點(diǎn)。針對(duì)某廠現(xiàn)有浮選流程，進(jìn)行了選鈦浮選機(jī)浮選動(dòng)力學(xué)測試及分析。空氣分散度測試表明各臺(tái)浮選機(jī)空氣分散度偏小，空氣在槽體截面上分散不均，同時(shí)吸漿槽浮選機(jī)空氣分散度明顯小于直流槽，空氣分散效果不理想；氣泡負(fù)載率測試表明粗粒級(jí)礦物上升運(yùn)輸過程中脫落概率大，回收效果較差；礦漿懸浮能力測試表明浮選機(jī)均存在明顯的礦漿分層現(xiàn)象，即距溢流堰1100 mm以下礦漿濃度相差不大，隨著距溢流堰深度減小，濃度明顯下降，近溢流堰區(qū)域的礦漿濃度明顯小于葉輪區(qū)域；浮選機(jī)氣含率分布不均勻，表明浮選機(jī)操作過程中缺乏規(guī)律，不能夠保證礦物顆粒與氣泡間的碰撞、粘附概率。

新疆某低品位釩鈦磁鐵礦鐵、鈦綜合回收試驗(yàn)研究

馬東林, 楊耀輝, 鄧建, 嚴(yán)偉平, 王洪彬

2023, 44(5): 15-22. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.003

摘要(498) HTML (113) PDF(40)

摘要:
針對(duì)新疆某低品位釩鈦磁鐵礦資源，進(jìn)行了鐵、鈦選礦高效綜合回收試驗(yàn)研究，根據(jù)礦石特性，開發(fā)了階磨階選回收鐵—強(qiáng)磁預(yù)富集+浮選回收鈦的鐵、鈦綜合回收技術(shù)工藝流程。選鐵流程最終獲得產(chǎn)率16.43%，TFe品位57.08%，F(xiàn)e回收率53.24%的鐵精礦產(chǎn)品；選鈦預(yù)富集最終獲得產(chǎn)率23.35%，TiO₂品位16.30%，回收率50.22%的鈦鐵礦入浮物料產(chǎn)品；浮選選鈦?zhàn)罱K獲得產(chǎn)率25.60%，TiO₂品位48.02%、TiO₂作業(yè)回收率為75.62%的鈦精礦產(chǎn)品。指標(biāo)良好，為該地區(qū)低品位釩鈦磁鐵礦的鐵、鈦資源回收提供了技術(shù)參考。

油酸與苯甲羥肟酸對(duì)鈦鐵礦浮選作用的差異

楊招君, 謝寶華, 梁燾茂, 王豐雨, 鐘森林

2023, 44(5): 23-27. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.004

摘要(352) HTML (88) PDF(11)

摘要:
從鈦鐵礦界面性質(zhì)研究出發(fā)，通過單礦物浮選試驗(yàn)、捕收劑吸附量、接觸角及ζ電位測定，對(duì)比研究了油酸、苯甲羥肟酸對(duì)鈦鐵礦浮選作用的差異。認(rèn)為油酸、苯甲羥肟酸在礦漿中均與鈦鐵礦表面發(fā)生了物理吸附和化學(xué)吸附，但主要以化學(xué)吸附為主。且苯甲羥肟酸對(duì)鈦鐵礦的浮選性能優(yōu)于油酸，為新型鈦鐵礦捕收劑的研發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。

青海某低品位難選鐵礦選礦試驗(yàn)研究

羅云波, 肖金雄, 石云良, 謝寶華

2023, 44(5): 28-35. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.005

摘要(332) HTML (112) PDF(11)

摘要:
針對(duì)青海某難選鐵礦石鐵品位較低，磁鐵礦嵌布粒度細(xì)，與脈石礦物關(guān)系復(fù)雜的特點(diǎn)，采用干拋—階段磨礦—階段磁選的工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)研究，該工藝流程的主要特點(diǎn)是在干拋和一段磨礦作業(yè)時(shí)可以拋掉大量的尾礦，大幅度降低后續(xù)磨礦作業(yè)的入磨量。結(jié)果表明，經(jīng)過四段磨礦，在最終磨礦細(xì)度?0.025 mm占95.15%時(shí)，可以獲得含TFe 64.10％，TFe回收率為70.45%的鐵精礦，較好地實(shí)現(xiàn)了該低品位難選鐵礦的回收。同時(shí)，分析了四段鐵精礦中的磁鐵礦仍有少部分呈鐵的貧連生體產(chǎn)出，其組成是影響鐵精礦品位難以進(jìn)一步提高的主要原因。

國外某難選鈦鐵礦選礦試驗(yàn)研究

謝寶華, 羅云波, 王豐雨, 梁燾茂, 楊招君

2023, 44(5): 36-40. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.006

摘要(379) HTML (86) PDF(19)

摘要:
針對(duì)國外某鈦鐵礦礦物組成復(fù)雜，有價(jià)礦物之間共生關(guān)系密切，且鈦鐵礦嵌布粒度細(xì)等問題，采用階段磨礦—階段選別的磁選—浮選工藝流程對(duì)該難選鈦鐵礦礦石進(jìn)行了選礦工藝試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，對(duì)含TFe 55.36%、TiO₂ 9.91%的原礦，采用該工藝后，可獲得TFe品位64.50%，回收率81.70%的鐵精礦和TiO₂品位為47.22%、回收率為50.55%的鈦精礦。該工藝為開發(fā)利用該礦產(chǎn)資源提供了技術(shù)支撐。

基于Mathews和FLAC^3D的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究

李翠, 張良兵, 陳濤, 羅少琛

2023, 44(5): 41-47. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.007

摘要(454) HTML (163) PDF(13)

摘要:
以攀西某地下礦山為例，基于Mathews穩(wěn)定圖法和經(jīng)驗(yàn)類比法估算采場暴露面積，推薦采場頂板允許暴露面積為800～1200 m²，礦體側(cè)幫允許暴露面積為4000～5000 m²。基于FLAC^3D數(shù)值模擬分析優(yōu)化采場結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)果表明，隨采場長度和階段高度增大，采場周圍的最大拉應(yīng)力、最大壓應(yīng)力和最大剪應(yīng)力都呈增加趨勢(shì)。結(jié)合礦山現(xiàn)有開拓系統(tǒng)，推薦攀西某地下礦山階段高度為60 m，采場長度為60 m。

攀西某鐵礦山無底柱分段崩落法覆蓋層厚度分析與研究

張良兵, 冷建勇, 李翠, 陳濤, 羅少琛

2023, 44(5): 48-52. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.008

摘要(340) HTML (161) PDF(16)

摘要:
針對(duì)攀西某鐵礦山露天轉(zhuǎn)地下崩落法開采覆蓋層合理厚度的確定問題，采用相似模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方式，分析研究了放礦過程中不同厚度覆蓋層顆粒的運(yùn)動(dòng)速度、軌跡及覆蓋層整體的沉降變化情況。結(jié)果表明，數(shù)值模擬結(jié)果與室內(nèi)相似材料試驗(yàn)匹配程度高，覆蓋層35、40 m時(shí)，表面起伏角度小，結(jié)構(gòu)完整，均能滿足礦山安全生產(chǎn)需要。結(jié)合安全規(guī)程，覆蓋層厚度取40 m更安全、合理。

加氧對(duì)碳化渣低溫氯化選擇性影響的熱力學(xué)分析

岳東, 溫良英, 陳榮, 王建鑫, 楊仰軍

2023, 44(5): 53-60. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.009

摘要(374) HTML (136) PDF(33)

摘要:
利用Factsage熱力學(xué)軟件及數(shù)據(jù)庫，計(jì)算分析了引入氧氣對(duì)碳化鈦渣中TiC和鈣鎂氧化物氯化的影響，以及加氧選擇性強(qiáng)化碳化渣中TiC氯化反應(yīng)的同時(shí)減少或抑制鈣鎂氧化物氯化反應(yīng)的調(diào)控方案。結(jié)果表明，加氧低溫氯化可促進(jìn)渣中TiC的氯化反應(yīng)進(jìn)程，提高TiC的氯化率；當(dāng)?shù)蜏芈然磻?yīng)溫度為500 ℃時(shí)，在Cl₂/TiC摩爾比為1.80～3.50范圍內(nèi)，MgO不發(fā)生氯化反應(yīng)，氧氣的引入可以使CaO氯化反應(yīng)受到抑制，降低CaO氯化率；氯氧氣體摩爾比為4.00:1.00，氯化反應(yīng)使碳化渣中TiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小至4.02%時(shí)，可將氯化氣體切換為氯氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w，進(jìn)一步氯化渣中殘留的TiC直至2.50%以下；此加氧分步氯化與不加氧直接氯化相比，氯氣總消耗量可減少25.69%，CaO總氯化率可減少37.74%。

Ti-55511合金熱變形行為及組織演變研究

牟芃威, 呂書鋒, 楊培杰, 康煦東, 杜趙新

2023, 44(5): 61-67. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.010

摘要(289) HTML (188) PDF(19)

摘要:
通過等溫?zé)釅嚎s模擬方法在溫度為700～950 ℃和應(yīng)變速率為0.001～10 s^?1的工藝下研究了Ti-55511合金的熱變形行為。結(jié)果表明，合金的軟化機(jī)制對(duì)熱加工參數(shù)的變化很敏感，在高應(yīng)變速率及低變形溫度的匹配下，合金因動(dòng)態(tài)回復(fù)/再結(jié)晶所造成的軟化行為在與形變硬化的競爭中占據(jù)主導(dǎo)地位，表現(xiàn)為流變應(yīng)力的降低。此外，再結(jié)晶軟化與形變硬化在高變形溫度與低應(yīng)變速率的匹配下達(dá)到平衡狀態(tài)。對(duì)比功率耗散因子（η）可以發(fā)現(xiàn)，低應(yīng)變速率條件下的η值較高，組織分布較為均勻，熱加工性能良好。

后處理對(duì)退火態(tài)Ti75合金組織與性能的影響

尹艷超, 李龍騰, 呂逸帆, 孫志杰, 余巍, 蔣鵬

2023, 44(5): 68-75. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.011

摘要(316) HTML (112) PDF(25)

摘要:
為了研究后處理對(duì)退火態(tài)Ti75合金性能的影響，采用不同后處理溫度和冷卻速率對(duì)退火態(tài)Ti75合金進(jìn)行處理，利用OM、SEM分析了顯微組織演變，并研究了顯微組織對(duì)拉伸、沖擊性能的影響。結(jié)果表明，后處理溫度較低時(shí)，等軸α相的體積分?jǐn)?shù)無明顯變化；當(dāng)溫度升至足夠高時(shí)，等軸α相開始溶解，其體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高逐漸降低。退火態(tài)Ti75合金經(jīng)750～950 ℃處理后空冷的強(qiáng)度、沖擊韌性變化趨勢(shì)與爐冷基本相同。屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度隨后處理溫度的升高呈現(xiàn)先降低后升高又降低的趨勢(shì)，強(qiáng)度升高的主要原因是β轉(zhuǎn)變組織中數(shù)量較多的細(xì)小α相難以變形；沖擊韌性在低溫區(qū)無明顯變化，而后隨溫度的升高而逐漸升高。退火態(tài)Ti75合金經(jīng)相同溫度處理后空冷的強(qiáng)度高于爐冷；在低溫區(qū)，空冷后的沖擊韌性高于爐冷，高溫區(qū)則呈現(xiàn)相反的規(guī)律。

焊后熱處理對(duì)鈦合金對(duì)接板疲勞壽命影響的數(shù)值模擬

羅家元, 張宇翔, 呂晨軻

2023, 44(5): 76-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.012

摘要(342) HTML (137) PDF(14)

摘要:
基于有限元軟件建立了考慮蠕變應(yīng)力松弛效應(yīng)的30 mm厚TC4鈦合金對(duì)接板的熱—彈—塑性有限元模型，采用該模型模擬了TC4鈦合金對(duì)接板電子束焊接過程中的溫度場與應(yīng)力場，對(duì)比了3種焊后熱處理工藝下對(duì)接板內(nèi)部殘余應(yīng)力分布情況，得出最優(yōu)的焊后熱處理工藝。通過疲勞分析軟件fe-safe分析了焊后熱處理對(duì)于對(duì)接板疲勞性能的影響。結(jié)果表明，數(shù)值模擬得到的殘余應(yīng)力分布情況較為準(zhǔn)確。對(duì)接板經(jīng)過700 ℃$ \times $2 h焊后熱處理，其內(nèi)部橫向、縱向殘余應(yīng)力基本完全消除，峰值分別為28、46.3 MPa。蠕變效應(yīng)在焊后熱處理消除殘余應(yīng)力的過程中起重要作用，經(jīng)過焊后熱處理，對(duì)接板焊縫與熱影響區(qū)的疲勞安全系數(shù)由0.192提升至0.7左右。

鈦鋁基多元合金氮化層的耐磨性能研究

張倩, 馬蘭, 楊紹利, 朱奎松

2023, 44(5): 84-92. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.013

摘要(233) HTML (111) PDF(11)

摘要:
以攀枝花酸溶性鈦渣、鋁粉、氧化鈣為原料制備鈦鋁基多元合金，并將鈦鋁基多元合金在不同溫度不同時(shí)間條件下直接氮化處理，得到氮化層。采用掃描電鏡、X射線衍射儀、顯微硬度計(jì)、摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、三維形貌儀等對(duì)制得的氮化層的性能進(jìn)行檢測分析。結(jié)果表明，在不同條件下對(duì)鈦鋁基多元合金進(jìn)行直接氮化，均能提高合金的表面硬度及耐磨性。氮化溫度對(duì)合金硬度及耐磨性能的影響較大，氮化時(shí)間為2 h時(shí)，適宜的氮化溫度為800 ℃，此時(shí)氮化層的平均硬度（HV）高達(dá)698.8，平均摩擦系數(shù)為0.120，往復(fù)摩擦的磨損率為19.44 mm³/（N·m），表面粗糙度為0.731 μm；氮化溫度為900 ℃時(shí)，適宜的氮化時(shí)間為3 h，此時(shí)得到的氮化層硬度（HV）為682.6，平均摩擦系數(shù)為0.059，往復(fù)摩擦的磨損率為9.48 mm³/（N·m），表面粗糙度為0.601 μm。

二氧化鈦用于硅負(fù)極材料表面包覆改性的研究

王仕偉, 鄭浩, 孟偉巍

2023, 44(5): 93-97. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.014

摘要(496) HTML (120) PDF(32)

摘要:
以TiCl₄為鈦源，商用納米Si為硅源，采用水解法制備了核—?dú)そY(jié)構(gòu)的硅@二氧化鈦（Si@TiO₂）納米復(fù)合材料。借助XRD、SEM、TEM和電化學(xué)性能測試等對(duì)材料進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果顯示，堅(jiān)固的TiO₂外殼在充放電過程中極大緩解了硅的體積膨脹，使得Si@TiO₂展現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能，其在1600 mAh/g大電流密度下的放電比容量為614.3 mAh/g。電流密度500 mA/g，循環(huán)100次后仍有877 mAh/g的放電比容量，容量保持率為51.8%。

含鋅粉塵氫還原低碳高值化新路線構(gòu)建

滕飛, 郭培民, 朱德慶, 龍紅明, 李凱, 王磊, 孔令兵

2023, 44(5): 98-104. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.015

摘要(302) HTML (111) PDF(20)

摘要:
對(duì)國內(nèi)外鋼廠的含鋅粉塵綜合利用理論及技術(shù)進(jìn)行了分析，火法還原工藝基于以煤為載體的高溫碳冶金，能耗高、碳排放量大、污染嚴(yán)重是其難以回避的共性問題，同時(shí)還帶來次氧化鋅回收利用產(chǎn)生的能耗高、環(huán)境負(fù)荷大等新問題。根據(jù)團(tuán)隊(duì)以往研究經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合目前國內(nèi)外對(duì)低碳冶煉的新要求，提出了含鋅粉塵氫還原低碳排放高值化利用技術(shù)思路：通過氫還原，將含鋅粉塵中的鐵和鋅、鉛、鉍等有價(jià)金屬還原，還原后的鋅、鉛、鉍以氣體形態(tài)被氫氣載體帶走，實(shí)現(xiàn)金屬鐵與有色金屬的分離，含氫煙氣再通過梯級(jí)冷凝分離鋅、鉛等有色金屬。同時(shí)開展了含鋅粉塵制備球團(tuán)、氫還原理論和試驗(yàn)、含鋅蒸汽分離理論分析及金屬鐵磁選等研究工作，為該技術(shù)思路的實(shí)施提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。新技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)鋼廠含鋅粉塵的低碳化冶煉，同時(shí)還可以得到附加值更高的金屬鋅及其它金屬產(chǎn)品。

攀西某釩鈦鐵精礦提質(zhì)降雜試驗(yàn)研究

李碩, 陳福林, 蔡先炎, 黃立雨, 王志杰, 吳寧, 黃延

2023, 44(5): 105-110. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.016

摘要(315) HTML (94) PDF(17)

摘要:
攀西某釩鈦鐵精礦TFe為55.88%，主要雜質(zhì)元素化學(xué)成分為TiO₂、SiO₂、Al₂O₃、MgO、CaO，粒狀鈦鐵礦及脈石礦物等雜質(zhì)組分占比達(dá)14.26%，鈦鐵礦主要以客晶形式嵌布于鈦磁鐵礦基底中，粗、細(xì)粒鐵精礦中雜質(zhì)組分及嵌布特征差異顯著。針對(duì)該樣品，在實(shí)驗(yàn)室開展了“預(yù)先分級(jí)—粗粒再磨磁選”“預(yù)先分級(jí)—粗粒再磨磁選—細(xì)粒磁選”“深度磁選—分級(jí)—粗粒再磨磁選”3種工藝對(duì)比試驗(yàn)，以及電磁濕法鼓式磁選機(jī)、高頻諧波磁選機(jī)、磁選柱3種磁選設(shè)備對(duì)比試驗(yàn)，并對(duì)提質(zhì)前后鐵精礦的主要化學(xué)成分及礦物組分進(jìn)行了對(duì)比分析。研究表明，以電磁濕法鼓式磁選機(jī)為選別設(shè)備，采用“預(yù)先分級(jí)（0.074 mm）-粗粒再磨（?0.074 mm占96.50%）磁選—細(xì)粒直接磁選”工藝的提質(zhì)效果最優(yōu)，該釩鈦鐵精礦經(jīng)提質(zhì)后TFe提升3.36個(gè)百分點(diǎn)，雜質(zhì)組分占比累計(jì)降低了6.92個(gè)百分點(diǎn)，TFe/TiO₂提高了3.44個(gè)百分點(diǎn)。

北方某鐵尾礦浮磷試驗(yàn)研究

榮一陽, 葉國華, 亢選雄, 朱思琴, 宋昌溆, 項(xiàng)新月, 張?jiān)?/a>

2023, 44(5): 111-115. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.017

摘要(309) HTML (122) PDF(12)

摘要:
北方某選鐵尾礦含P₂O₅2.93%，多數(shù)為晶質(zhì)磷灰石，屬于低品位磷資源。為了實(shí)現(xiàn)鐵尾礦中磷的高效回收，針對(duì)其性質(zhì)特點(diǎn)，進(jìn)行了浮磷試驗(yàn)研究，并分析了主要因素的影響。最終，在最佳條件下（以氧化石蠟皂為捕收劑，用量為1200 g/t；碳酸鈉為pH調(diào)整劑，用量為2 000 g/t；水玻璃為抑制劑，用量為200 g/t）采用“一粗—三精”的大開路小閉路流程，獲得了理想的技術(shù)指標(biāo)，磷精礦含P₂O₅達(dá)33.19%、回收率達(dá)82.98%。

硫酸法鈦白廢酸濃縮工藝研究

王海波, 孫科

2023, 44(5): 116-121. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.018

摘要(418) HTML (152) PDF(24)

摘要:
為了提升廢酸濃縮效率，以現(xiàn)場廢酸為原料，在實(shí)驗(yàn)室采用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀模擬現(xiàn)場廢酸真空蒸發(fā)濃縮，開展廢酸濃縮工藝單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)，然后以實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果為依據(jù)，在現(xiàn)場開展了廢酸濃縮工藝優(yōu)化工業(yè)試驗(yàn)。結(jié)果表明，在相同的硫酸濃度條件下，廢酸相對(duì)純硫酸密度大，且隨著硫酸濃度的增加，兩者密度差逐漸減少；隨著廢酸濃縮時(shí)間、濃縮溫度及濃縮真空度的增加，廢酸濃縮濃度均逐漸增加，影響廢酸濃縮濃度的關(guān)鍵影響因素為濃縮時(shí)間、濃縮真空度、濃縮時(shí)間×濃縮真空度、濃縮溫度，重要度排序?yàn)闈饪s時(shí)間＞濃縮真空度＞濃縮真空度×濃縮時(shí)間＞濃縮溫度。工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)廢酸濃縮時(shí)間、濃縮溫度及濃縮真空度分別由2.06 h、108 ℃及30 kPa提升至2.68 h、112 ℃及45 kPa時(shí)，一級(jí)濃縮酸濃度均值由29.5%提升至38.5%。研究結(jié)果為硫酸法鈦白生產(chǎn)企業(yè)提升廢酸濃縮效率提供了重要的數(shù)據(jù)及理論支撐。

功率超聲作用下鋼液中空化泡尺寸的演變特性

王順, 陳敏, 郭慶, 程偉浩

2023, 44(5): 122-129. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.019

摘要(293) HTML (99) PDF(14)

摘要:
利用四階龍格庫塔法，通過Matlab軟件求解功率超聲作用周期T與空化泡半徑R之間的函數(shù)關(guān)系，研究了聲壓幅值、頻率、初始平衡半徑和氣體多變指數(shù)對(duì)鋼液中空化泡尺寸的影響。結(jié)果表明，1～2P₀范圍內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)空化，頻率和初始平衡半徑的增加均使空化泡的峰值半徑增大，初始平衡半徑由5 μm增加至50 μm時(shí)，空化泡的峰值半徑分別增加了0.35 μm和90.75 μm；頻率由20 kHz增加至80 kHz時(shí)，空化泡的峰值半徑僅增加了0.84 μm。3～100P₀范圍內(nèi)產(chǎn)生瞬態(tài)空化，初始平衡半徑由5 μm增加至20 μm時(shí)，空化泡的峰值半徑由423.01 μm增加至896.12 μm，而初始平衡半徑增加至50 μm時(shí)，空化泡的峰值半徑減小為544.16 μm；頻率為20 kHz時(shí)，空化泡經(jīng)歷2次膨脹與收縮過程后崩潰，空化泡的峰值半徑為488.05 μm。氣體多變指數(shù)對(duì)穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)空化條件下的空化效應(yīng)影響較小，當(dāng)氣體多變指數(shù)由1增加至1.65時(shí)，空化泡峰值半徑分別減小了1.6 μm和0.35 μm。

釩含量對(duì)X80管線鋼顯微結(jié)構(gòu)及強(qiáng)塑性影響研究

李龍飛, 林騰昌, 孟華棟, 張陽

2023, 44(5): 130-138. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.020

摘要(317) HTML (102) PDF(24)

摘要:
借助高分辨透射電鏡、掃描電鏡、電子背散射衍射技術(shù)等手段分析了四種不同釩含量（0.036%，0.075%，0.110 %，0.150 %）X80管線鋼中析出相和顯微組織結(jié)構(gòu)特征及對(duì)鋼強(qiáng)塑性等性能的影響。結(jié)果表明，隨著釩含量的升高，鋼中納米級(jí)析出相的數(shù)量和體積分?jǐn)?shù)均呈增高趨勢(shì)，四種試驗(yàn)鋼中析出相尺寸主要集中在0～20 nm，且隨著鋼中釩含量的升高，尺寸小于10 nm的析出相數(shù)量增多，無論是晶內(nèi)還是晶界附近析出的納米級(jí)第二相顆粒均多為含釩的碳化物。四種不同釩含量試驗(yàn)鋼的顯微組織均由塊狀鐵素體及粒狀貝氏體組成，內(nèi)部大角度晶界比例分別為23.27%、20.69%、23.13%和16.24%，釩含量最高的4^#鋼中的大角度晶界最少。隨著釩含量由0.036%增加到0.075%，試驗(yàn)鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均有明顯的提高，然而釩含量進(jìn)一步升高對(duì)試驗(yàn)鋼的強(qiáng)度影響較小，甚至屈服強(qiáng)度還有一定的下降。試驗(yàn)鋼強(qiáng)度的增加主要是納米級(jí)析出相沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的共同作用，試驗(yàn)鋼的塑性受釩含量變化的影響不大。

Nb-Ti高強(qiáng)鋼中第二相粒子固溶行為及奧氏體晶粒長大規(guī)律研究

楊建偉, 楊欽, 吳靜, 鄭亞旭, 汪云輝

2023, 44(5): 139-145. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.021

摘要(400) HTML (177) PDF(23)

摘要:
采用透射電子顯微鏡、光學(xué)顯微鏡以及熱力學(xué)計(jì)算，對(duì)Nb-Ti微合金化鋼中納米碳化物在高溫加熱過程中的固溶行為及奧氏體晶粒長大規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在Nb-Ti微合金鋼中，奧氏體晶粒尺寸和析出相的大小均受加熱溫度和保溫時(shí)間的影響，奧氏體的晶粒尺寸隨溫度升高和保溫時(shí)間延長而逐漸增大。與保溫時(shí)間相比，加熱溫度對(duì)晶粒粗化率的影響更大。溫度從950 ℃加熱到1300 ℃，奧氏體晶粒尺寸從28.4 μm長大到94.6 μm，晶粒長大迅速；當(dāng)加熱溫度達(dá)到1200 ℃，保溫時(shí)間由10 min逐漸延長至120 min，奧氏體晶粒尺寸從79.4 μm逐漸增加到88.5 μm，晶粒長大速度緩慢。Nb-Ti微合金鋼中的小尺寸析出相隨著加熱溫度的升高逐漸溶解到奧氏體中，鋼中碳化物總數(shù)量減少。未溶的析出物均為較大尺寸的(Ti,Nb)C。鋼中未溶碳化物中Ti/Nb的原子比隨加熱溫度的升高而增大。就熱穩(wěn)定性而言，碳化物中的Ti高于Nb，其回溶溫度更高。隨著溫度的升高，Nb、Ti和C的固溶量逐漸增加，Nb-Ti微合金鋼中析出相的體積分?jǐn)?shù)逐漸降低。隨著加熱溫度的升高，鋼中細(xì)小的第二相粒子溶解，大大削弱了其對(duì)奧氏體晶界的釘扎強(qiáng)度，因此奧氏體晶界開始遷移，奧氏體晶粒開始迅速粗化。

基于材料計(jì)算下淬火配分鋼的貝氏體設(shè)計(jì)

吳萌, 胡智評(píng), 劉仁東, 林春青, 顧興利, 徐鑫

2023, 44(5): 146-150. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.022

摘要(238) HTML (111) PDF(13)

摘要:
將材料熱、動(dòng)力學(xué)與中試試驗(yàn)相結(jié)合，針對(duì)商用淬火配分（Q&P，Quenching and Partitioning）鋼的貝氏體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。基于試驗(yàn)膨脹數(shù)據(jù)建立Bohemen切變模型，充分考慮淬火配分工藝下過時(shí)效等溫階段的組織演變復(fù)雜性，特別是回火階段馬氏體中碳化物析出特性以及對(duì)膨脹結(jié)果的影響，通過合理化數(shù)據(jù)對(duì)Bohemen模型進(jìn)行修訂，建立等溫貝氏體相變動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)貝氏體相變的精準(zhǔn)預(yù)測。結(jié)合修訂的Bohemen模型計(jì)算結(jié)果分析淬火配分鋼中貝氏體/馬氏體交互作用對(duì)殘余奧氏體保留及穩(wěn)定性的影響。結(jié)果顯示，低淬火溫度下馬氏體板條間的殘余奧氏體含量高，占據(jù)變形過程中的主導(dǎo)地位；反之，高淬火溫度下貝氏體中的殘余奧氏體含量高。由此形成基于材料計(jì)算下淬火配分鋼的貝氏體優(yōu)化設(shè)計(jì)。

Cr含量對(duì)500 MPa級(jí)高強(qiáng)抗震鋼筋?yuàn)W氏體化的影響

王聞濤, 劉星, 曹建春, 陳偉, 陰樹標(biāo)

2023, 44(5): 151-157. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.023

摘要(245) HTML (85) PDF(16)

摘要:
應(yīng)用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡等手段觀察顯微組織，研究了不同Cr含量鋼筋在不同鑄坯再加熱溫度和保溫時(shí)間下奧氏體晶粒的變化，探討了Cr含量對(duì)500 MPa級(jí)高強(qiáng)抗震鋼筋?yuàn)W氏體化的影響。結(jié)果表明，不同再加熱溫度范圍內(nèi)，Cr含量對(duì)試驗(yàn)鋼奧氏體晶粒的影響規(guī)律不同。在950～1050 ℃溫度區(qū)間時(shí)，含Cr鋼奧氏體晶粒的生長速率慢，隨鋼中Cr含量的增加，奧氏體晶粒尺寸減小；高于1050 ℃時(shí)，奧氏體晶粒生長速率加快，隨鋼中Cr含量的增加，奧氏體晶粒尺寸增大。相同再加熱溫度下，隨保溫時(shí)間的延長，奧氏體晶粒長大。當(dāng)Cr含量較高時(shí)，隨著再加熱溫度的升高或保溫時(shí)間的延長，Cr元素在晶界處偏聚減弱，導(dǎo)致奧氏體晶粒更容易長大和粗化。在再加熱溫度為1050 ℃、保溫時(shí)間為30 min條件下含Cr試驗(yàn)鋼可得到細(xì)小均勻的奧氏體組織。

高溫、高應(yīng)變率下9Cr18Mo不銹鋼流變行為及本構(gòu)模型研究

賈海深, 沈建成, 羅文翠, 易湘斌

2023, 44(5): 158-166. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.024

摘要(339) HTML (97) PDF(15)

摘要:
在UTM5305萬能試驗(yàn)機(jī)和剖分式 Hopkinson 壓桿試驗(yàn)裝置上，對(duì)9Cr18Mo不銹鋼進(jìn)行了壓縮試驗(yàn)研究，獲得準(zhǔn)靜態(tài)（應(yīng)變率為0.001～0.1 s^?1）及動(dòng)態(tài)下（溫度范圍為25～650 ℃，應(yīng)變率范圍為800～4000 s^?1）的應(yīng)力—應(yīng)變曲線關(guān)系。由獲取的應(yīng)力—應(yīng)變曲線，探討了其高溫度、高應(yīng)變率下的流變行為。依據(jù)所得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行了J-C、P-L兩種本構(gòu)模型參數(shù)的識(shí)別，并對(duì)比分析了兩種本構(gòu)模型的相關(guān)系數(shù)（R）和平均相對(duì)誤差（AARE）。結(jié)果表明，9Cr18Mo不銹鋼具有應(yīng)變率敏感性和顯著的溫度軟化效應(yīng)，即其流動(dòng)應(yīng)力隨著應(yīng)變率的增加而增加，隨著溫度的升高而顯著下降。兩種本構(gòu)模型的相關(guān)系數(shù)（R）分別為0.9697、0.9896，平均相對(duì)誤差（AARE）分別為2.77%、1.85%，即P-L本構(gòu)模預(yù)測精度要高于J-C本構(gòu)模型，更能精確地描述其高溫、高應(yīng)變率下的流變行為。

鈦微合金化高強(qiáng)大梁鋼高溫?zé)崴苄阅苎芯?/a>

宋裕, 高智君, 汪水澤, 尹晶晶

2023, 44(5): 167-175. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.025

摘要(381) HTML (143) PDF(22)

摘要:
通過高溫拉伸試驗(yàn)研究了600～1300 ℃溫度范圍內(nèi)不同Ti含量的鈦微合金化高強(qiáng)大梁鋼熱塑性規(guī)律，基于Thermo-calc熱力學(xué)計(jì)算軟件對(duì)不同試驗(yàn)鋼中主要析出相的析出區(qū)間進(jìn)行計(jì)算，利用光學(xué)顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）對(duì)熱拉伸斷口形貌、斷口析出物、顯微組織特征進(jìn)行觀察和討論。結(jié)果表明，隨著四種試驗(yàn)鋼中Ti含量的增加，低塑性區(qū)逐漸向下移動(dòng)，低塑性區(qū)間寬度增加，含Ti量最高的950L鋼熱塑性顯著下降。主要原因是沿晶界析出的網(wǎng)膜狀鐵素體弱化了晶界強(qiáng)度，為裂紋的萌生和擴(kuò)展提供了條件。此外，在應(yīng)力的作用下，鋼中存在的微米級(jí)TiN顆粒及其析出物易于與基體間形成產(chǎn)生微孔，微孔聚集形成裂紋，從而降低試驗(yàn)鋼的熱塑性。因此，提出在保證矯直溫度的前提下適當(dāng)提高鋼水冷卻速率，抑制薄膜狀先共析鐵素體的析出及第二相析出，可有效改善試驗(yàn)鋼在第III脆性區(qū)間的高溫?zé)崴苄浴?/span>

在線固溶處理對(duì)2507雙相不銹鋼組織及性能的影響

徐海健, 韓楚菲, 郭誠, 喬馨, 劉留, 沙孝春

2023, 44(5): 176-179. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.026

摘要(399) HTML (95) PDF(16)

摘要:
利用熱軋?jiān)囼?yàn)機(jī)組、Zeiss光學(xué)金相顯微鏡及透射電子顯微鏡（TEM）研究了在線固溶處理工藝及軋后待溫時(shí)間對(duì)其組織和性能的影響。結(jié)果表明，在線固溶處理與離線固溶處理相比鐵素體含量更高，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度較高，塑性和低溫韌性降低較為明顯，隨著軋后待溫時(shí)間的增加，鋸齒狀?yuàn)W氏體含量逐漸降低，并最終轉(zhuǎn)變?yōu)閸u狀?yuàn)W氏體。TEM分析表明，在線固溶處理的鐵素體相內(nèi)分布大量位錯(cuò)。隨著待溫時(shí)間增加，鐵素體和奧氏體的相界處有Cr₂N相析出，造成鋼板的塑性和耐蝕性能降低，考慮到脆性相析出數(shù)量及奧氏體形態(tài)演變，軋后鋼板應(yīng)快速入水。

重軌鋼連鑄大方坯V型偏析形成分析

李紅光, 徐明麗, 馮元超, 曾武

2023, 44(5): 180-187. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.027

摘要(413) HTML (101) PDF(22)

摘要:
針對(duì)重軌鋼連鑄大方坯V型偏析，檢測了V型偏析的宏觀形貌特征和凝固組織，計(jì)算對(duì)比了理論收縮體積與實(shí)際V型體積。通過凝固末端壓下工藝對(duì)比、鋼種對(duì)比及凝固組織調(diào)控試驗(yàn)，探究了V型偏析形成的影響因素。結(jié)果表明，重軌鋼大方坯V型偏析分兩步形成，首先是凝固前沿捕捉的晶核充分長大成粗大球化等軸晶組織后發(fā)生搭接，搭接產(chǎn)生封閉的富集溶質(zhì)微區(qū)而形成初始V型偏析，進(jìn)一步在鋼液靜壓力和凝固收縮的負(fù)壓抽吸等綜合作用下發(fā)生組織滑移產(chǎn)生中心凹陷，導(dǎo)致V型偏析的宏觀形貌進(jìn)一步改變（減小V型角）而形成最終的V型偏析。建立了協(xié)同改善重軌鋼大方坯V型偏析和中心偏析的關(guān)鍵工藝，實(shí)現(xiàn)了連鑄坯V型偏析和中心偏析協(xié)同改善。

CMT熔釬焊工藝對(duì)鋁/鋼異種金屬焊接接頭組織及性能的影響

余騰義, 李偉, 喻高揚(yáng), 李巖, 陳樹海, 劉珂

2023, 44(5): 188-194. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.028

摘要(441) HTML (98) PDF(16)

摘要:
采用厚度均為2 mm的Q235鋼與5052鋁合金板進(jìn)行CMT電弧對(duì)接熔釬焊，研究焊接速度、送絲速度對(duì)接頭焊縫成形、界面微觀組織與力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在送絲速度為5.6 m/min、焊接速度為0.48 m/min時(shí)背部成形良好，釬料在母材的潤濕鋪展較好。界面處生成了平均厚度小于10 μm的金屬間化合物層，其成分以針狀向鋼側(cè)生長的Fe₂Al₅和靠近鋁側(cè)的較為均勻的FeAl₃為主。當(dāng)釬料潤濕鋪展較好且有背部成形時(shí)，接頭強(qiáng)度較高，接頭在鋁母材處發(fā)生頸縮，接頭承載強(qiáng)度可達(dá)158.3 MPa。其余試樣均斷裂在鋁/鋼界面處，隨著界面處金屬間化合物厚度的降低，強(qiáng)度有所提高。銑除余高后，接頭強(qiáng)度明顯降低，接頭最高抗拉強(qiáng)度僅為67.9 MPa。

鑄坯與鋼軌成品表面缺陷繼承關(guān)系研究

陶功明, 朱軍, 鄧峰, 孫進(jìn)

2023, 44(5): 195-200. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.029

摘要(365) HTML (151) PDF(12)

摘要:
通過在無超標(biāo)缺陷的鑄坯表面的軋制滑移區(qū)域和軋制穩(wěn)定區(qū)域分別制作人造缺陷，采用正常的加熱、軋制、矯直工藝，并依據(jù)軋制延伸系數(shù)在鋼軌成品對(duì)應(yīng)人造缺陷處取樣、打磨，采取渦流探傷儀等無損檢測設(shè)備分析缺陷形貌，判斷鑄坯與鋼軌成品表面缺陷明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)，通過分析鋼軌缺陷形貌及分布，推斷鑄坯缺陷的演變規(guī)律，擬合鑄坯與鋼軌成品表面缺陷的繼承關(guān)系，利用該繼承關(guān)系成功將鋼軌上的缺陷溯源回鑄坯上，缺陷溯源形貌對(duì)應(yīng)度高達(dá)90%，缺陷溯源定位誤差±2‰。可以幫助技術(shù)人員快速準(zhǔn)確地定位鑄坯上的缺陷位置，預(yù)估鑄坯上的缺陷形貌及產(chǎn)生區(qū)域，即時(shí)選取合適的應(yīng)對(duì)策略，進(jìn)行缺陷消除，有效提升鋼軌良品率。

GB/T 3623-2022《鈦及鈦合金絲》標(biāo)準(zhǔn)解析

解晨, 魏佳琦, 張偉, 馮永琦, 馮軍寧, 馬忠賢, 胡志杰, 陶海林

2023, 44(5): 201-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.030

摘要(1062) HTML (544) PDF(35)

摘要:
主要介紹新版標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3623-2022的修訂背景、歷史演變以及標(biāo)準(zhǔn)解析，以期為標(biāo)準(zhǔn)在后續(xù)引用、生產(chǎn)、驗(yàn)收過程提供指導(dǎo)，加深對(duì)新版標(biāo)準(zhǔn)的理解，從而更全面、系統(tǒng)地掌握和應(yīng)用新版標(biāo)準(zhǔn)。

留言板

2023年第44卷第5期

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