- 杨祎晗;刘鹏;李茂生;丁佳文;兰孝宇;
建立了一个瞬态三维矿热炉数学模型，分析镍铁矿热炉熔炼过程中电磁-热-组分多物理场间的相互作用机理.利用用户自定义函数(UDFs)同时求解了矿热炉内部的电热转换、多相间传热传质和还原反应，揭示了镍铁矿热炉熔炼过程中不同时刻多物理场的分布规律，并研究了不同时刻氧化镍和铁氧化物的转化率.结果表明：不同时刻的多物理场具有耦合性和不均匀性；受温度分布的影响，氧化镍和铁氧化物的还原反应主要集中在电弧下方至矿料层底部，以及3个电弧之间的高温区域；熔炼至40 min时，氧化镍和铁氧化物的反应区体积分别为138.7 m~3和43.1 m~3,反应量分别为2.542 t和13.332 t,且与铁氧化物相比，氧化镍的反应速率更大.
2025年04期 v.24;No.102 322-331页 [查看摘要][在线阅读][下载 3012K] - 侯东杰;秦勤;于庆波;
结合传热学理论和电场基本原理,针对用于生产石墨颗粒的石墨化炉(产量27 t),建立了该炉的三维几何模型和电热耦合数学模型,研究了电极结构对其电热特性的影响,并通过改变电极直径d、电极插入深度h、同侧电极间距D等结构参数,分析炉内电场强度E的分布,以及功率密度P和温度T随时间τ的变化.结果表明:电极附近及正负电极间的区域是炉内的主要发热区,物料升温速率前期小后期大;随着电极直径的增加,炉内平均功率密度P增大,物料升温速率变大,当电极直径为0.6 m时,该炉电热性能达到最佳;随着电极插入深度的增加,炉内平均功率密度明显增大,同时温度显著升高,物料升温速率大幅增加,最大电极插入深度为0.6 m;同侧电极间距对炉内平均功率密度和平均温度的影响较小,但对高温区的分布影响较大,其合理取值范围是1.8～2 m.
2025年04期 v.24;No.102 332-339页 [查看摘要][在线阅读][下载 2366K] - 罗家志;江中块;姜嵇银;
为保障倒角板坯连铸高质量生产，立足于某钢厂连铸生产实际，建立了考虑保护渣膜与气隙动态分布的倒角结晶器内坯壳凝固热-力耦合有限元模型，探究其凝固传热行为.结果表明：当连铸生产包晶钢结晶器窄面锥度为1.1%时，铸坯角部及倒角面区域易因坯壳收缩而集中分布厚保护渣膜与气隙，致使铸坯宽面偏离角区域和倒角面中心区域产生高温热点；当窄面锥度增加至1.3%时，铸坯宽、窄面偏离角区域以及倒角面区域的保护渣膜及气隙的厚度均减小，坯壳凝固均匀性得到提高，实现了最高拉速1.5 m/min、铸坯角部横裂纹率≤0.31%的稳定化生产.
2025年04期 v.24;No.102 340-348页 [查看摘要][在线阅读][下载 2841K] - 黄义鹏;闵定伟;杨凤丽;陈功;
采用循环伏安法研究石墨阳极上的电化学行为，探究氧化铝质量分数和阳极钝化电位的关系，并结合X射线光电子能谱技术对恒流电解后的阳极表面产物进行表征，分析电化学反应中间产物类型，探究铝电解中非阳极效应阶段的全氟化碳(简称PFC,主要包括CF_4和C_2F_6)排放机制.结果表明：当氧化铝质量分数从0增加至3%时，阳极钝化电位从2.4 V(vs. Pt)增加到3.5 V(vs. Pt),这表明氧化铝质量分数对阳极钝化具有显著影响；在所研究的氧化铝质量分数范围内(0～3%),电解后的石墨阳极表面均存在不同结构的C—F键和CF_x基团，但当氧化铝质量分数较大(3%Al_2O_3)时，未发现电化学活性低的C—F共价键，而C—O键占比(原子数分数)达到51.07%,这表明氧化铝质量分数对非阳极效应阶段的PFC排放有重要影响.
2025年04期 v.24;No.102 349-355页 [查看摘要][在线阅读][下载 2098K] - 高菲;史新宇;唐晓佳;孟庆臻;
系统研究了低品位菱镁矿煅烧物中主要元素在硫酸溶液中的浸出特性及动力学.当浸出时间为15 min,浸出温度为40℃,硫酸浓度为1.5 mol/L,液固比为15 mL/g时，镁的浸出率达到90.47%,钙的浸出率为84.45%,硅的浸出率为12.18%,铁的浸出率为55.47%,铝的浸出率为10.34%.动力学研究结果表明：镁、钙、硅的浸出由化学反应和灰烬层扩散混合控制，活化能E_a分别为30.20,33.56,36.46 kJ/mol;铁和铝的浸出由灰烬层扩散控制，活化能E_a分别为5.05,14.06 kJ/mol;硅、铝等元素形成的灰烬层是主要的传质扩散阻力.
2025年04期 v.24;No.102 356-361+369页 [查看摘要][在线阅读][下载 1693K] - 彭程;杨策;姜周华;
以金属化率为60%的低品位金属化球团为研究对象，使用热力学软件FactSage 8.3分析了其熔分过程，熔渣的熔点和黏度，以及熔渣与耐火材料间的相互作用.结果表明：金属化球团熔分的温度应高于1 515℃;每加入1 t金属化球团进行熔分时，应额外添加43.6 kg碳粉；随着留钢量的增大，金属化球团熔分后的铁收得率升高，但均低于80%,仍需配加碳粉以促进球团深度还原.根据CaO-SiO_2-Al_2O_3相图，确定了金属化球团熔渣调质的目标成分，即每熔分1 t金属化球团时，应添加6.31 kg Al_2O_3,2.66 kg SiO_2和12.64 kg MgO,调质后熔渣的熔点为1 405℃;当熔炼温度为1 600℃时，调质后熔渣的黏度为0.164 Pa·s.以调质后的熔渣为基准，随着MgO添加量的增大，熔融热解炉炉衬受到的侵蚀减弱.
2025年04期 v.24;No.102 362-369页 [查看摘要][在线阅读][下载 2279K]
- 袁长波;侯世耀;王帅;张阳;赵阳;陈礼清;
设计了一种含镍的中碳中硅弹簧钢，并研究了热处理工艺对其力学性能和微观组织的影响.结果表明：合适的淬火温度能够细化弹簧钢的晶粒和马氏体板条尺寸，但力学性能对淬火温度不敏感；在回火过程中，主要发生马氏体基体的回复和碳化物的析出.当回火温度为350～380℃时，马氏体基体回复程度较低，同时基体中析出大量的碳化物，钢的强度略有降低.当回火温度为440℃时，马氏体基体发生过度回复，碳化物明显长大并粗化，钢的强度大幅度降低；由于碳化物在晶界和板条界上的析出、粗化，晶界强度显著降低，钢的冲击吸收功也逐渐降低.先在900℃保温1 h后油淬，随后在380℃保温2 h后水冷，此工艺下实验钢可以获得最佳的力学性能，抗拉强度为2 040 MPa,屈服强度为1 793 MPa,伸长率为9.3%,断面收缩率为50.2%,冲击吸收功为27.7 J.
2025年04期 v.24;No.102 379-386页 [查看摘要][在线阅读][下载 2074K] - 马廷威;王平;王玉红;郝宪朝;雷腾;
对3种不同氮含量(0.005%,0.020%,0.050%,均为质量分数)下的12%Cr铁素体耐热钢微观组织和冲击性能进行观察与测试，研究了氮含量对其微观组织和冲击性能的影响.结果表明：当试验钢中氮的质量分数从0.005%增加到0.050%时，其马氏体板条尺寸从468 nm减小到264 nm, MX相(即钒的氮化物)的摩尔分数从0.03%增加到0.26%;当试验钢中氮的质量分数从0.005%增加到0.020%时，第二相析出强化作用明显，其韧脆转变温度升高了10.2℃,高阶能减小了29.8 J;当试验钢中氮的质量分数从0.020%增加到0.050%时，细晶强化作用显著，其韧脆转变温度降低了7.6℃,高阶能增加了19.1 J.
2025年04期 v.24;No.102 387-392页 [查看摘要][在线阅读][下载 1848K] - 曹健
;刘立忠
;李耀威
;刘双
;
利用数据驱动的机器学习方法，将成形工艺和化学成分作为输入特征，对材料的屈服强度、抗拉强度和伸长率进行预测.采用局部离群因子(LOF)法对样本进行有效的异常值检测剔除，建立支持向量机回归、随机森林、极限梯度提升和多层感知机4种机器学习算法，并对算法进行网格搜索超参数及5折交叉验证.结果表明，除支持向量机回归外的3种算法均表现出较好的拟合效果.结合沙普利可加性模型解释(SHAP)方法和特征重要性分析，为机器学习算法的预测过程增加可解释性，分析样本特征对合金钢拉伸性能的影响.
2025年04期 v.24;No.102 393-402页 [查看摘要][在线阅读][下载 3526K] - 魏翔;李佳靖;孙浩;杨瑶琦;张冬依;郑济森;孙栋;张峻嘉;
利用XRD,SEM,TEM,导电和力学性能检测等手段，系统研究了冷轧态Cu-1.8Ni-0.7Co-0.6Si合金(质量分数，%)深冷循环分级时效处理后组织与性能的变化.结果表明：深冷处理可以促进循环后高温时效过程中(Ni, Co)_2Si相的形核，使析出相尺寸呈与循环次数相关的多尺度梯度分布；分级时效可以充分挖掘合金的析出潜力，使析出更加彻底.深冷循环分级时效处理后，合金展现出了优异的综合性能，硬度(HV)为254.73,抗拉强度为791.6 MPa,电导率为48.5%IACS(国际退火铜标准).
2025年04期 v.24;No.102 403-412页 [查看摘要][在线阅读][下载 3324K]