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2010年  第32卷  第4期

資源與環境
基于Hoek-Brown準則的Morgenstern-Price法在邊坡穩定性分析中的應用
喬蘭, 丁新啟, 屈春來, 李遠
2010, 32(4): 409-412,437. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.023
摘要:
針對目前邊坡穩定性計算中破壞準則均為Mohr-Coulomb破壞準則的情況,根據相關準則和原理,推導了基于Hoek-Brown準則的Morgenstern-Price法計算公式.該法克服了一般巖體邊坡穩定分析中巖體強度參數純經驗取值的缺點,使計算更為精確、合理.采用具體算例進行對比,探討了不同準則下邊坡穩定性計算的差異原因,并運用基于Hoek-Brown準則的Morgenstern-Price法對安家嶺露天礦北端幫滑坡進行了分析.
冶金與材料
預氧化在攀枝花鈦鐵礦固態還原過程中的作用
郭宇峰, 呂亞男, 姜濤, 邱冠周
2010, 32(4): 413-419. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.001
摘要:
研究了預氧化對攀枝花鈦鐵礦還原行為的影響.結果表明:預氧化加快了鈦鐵礦鐵氧化物的還原速率,提高了還原產物鐵的金屬化率.其作用機理是:鈦鐵礦在預氧化過程中形成了假金紅石、三氧化二鐵、金紅石和三價鐵板鈦礦等新的物相,破壞了原有礦物結構,顆粒內部形成了大量孔隙,有利于增大顆粒的比表面積,改善還原過程氣體的擴散條件;經預氧化處理的鈦鐵礦在預氧化過程中形成的新物相將被重新還原,新生鈦鐵礦活性高,還原產物的顯微結構也得到了進一步的改善.
含砷低品位硫化銅礦生物堆浸工業試驗
溫建康, 姚國成, 武名麟, 阮仁滿, 陳景河, 鄒來昌
2010, 32(4): 420-424. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.002
摘要:
福建紫金山含砷低品位硫化銅礦年產300tCu和1000tCu生物堆浸工業試驗結果表明:銅浸出率隨著礦石粒度的減小而提高,礦石粒度為-30mm,浸出周期為270d,銅的浸出率達到80.58%;銅萃取率和電積電流效率隨著浸出液pH值的降低和電積液中鐵的質量濃度的增加而降低,當浸出液pH值下降到1.19時,銅萃取率下降到了50%;通過增加堆高、定期中和萃余液、增加負載有機相洗滌和活性炭+沙濾+氣浮塔脫除電積原液中有機物等工藝改進后,降低了萃取劑、煤油和電能的消耗量,提高了銅的浸出速率,浸出周期為200d,銅浸出率為81.31%,銅萃取-電積的耗電量為2679.98kW·h·t-1,高純陰極銅生產成本1.05萬元·t-1.
中間包吹氬去除鋼水夾雜物
豐文祥, 陳偉慶, 趙繼增
2010, 32(4): 425-431. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.003
摘要:
通過現場實驗,研究了中間包吹氬位置和氬氣流量對鋼水潔凈度的影響,重點探討了在注流區吹氬對鋼水潔凈度的影響.結果表明:在T型中間包注流區內進行合適流量吹氬可提高鋼水潔凈度,在澆鑄區拐角處和塞棒附近吹氬對鋼水潔凈度沒有明顯的影響;在注流區內吹氬,合適的氬氣流量為6L·min-1,與不吹氬相比,鋼中總氧降低率和夾雜物的去除率均可提高10%左右,但15L·min-1的大流量吹氬將會顯著增加鋼中總氧和大型夾雜物數量.分析認為:注流區內大的湍流強度可將氬氣泡擊碎成彌散小氣泡,大量小氣泡在鋼液中上浮,不但提高了氣泡捕捉夾雜物的概率,而且增加了夾雜物之間的碰撞機會,其結果是增大了夾雜物的粒徑,促進了夾雜物的上浮去除;同時,注流區離水口距離最遠,在注流區吹氬,碰撞長大的夾雜物有更長的時間上浮排出.以上兩個因素的共同作用,使得在注流區吹氬對去除鋼水夾雜物有顯著效果.
IF鋼全氧的控制與預測
王敏, 包燕平, 崔衡, 吳維雙, 吳華杰
2010, 32(4): 432-437. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.004
摘要:
分析了IF鋼冶煉過程中渣對鋼液中[Al]、[Ti]的氧化機理,在此基礎上提出了IF鋼加鋁脫氧后全氧的預測模型.結果表明,熔渣中(FeO)、(MnO)對鋼液的二次氧化存在兩種方式.當氧化物在渣中的傳質是反應限制性環節時,反應發生在渣/鋼界面,生成的脫氧產物分布在渣/鋼界面,此時渣的氧化性隨時間呈指數下降;當脫氧元素在鋼中傳質是反應限制性環節時,反應發生在鋼液內部.對某廠RH精煉渣的數據作回歸得到RH加鋁后渣的氧化性隨時間指數變化的關系式.
TiC在Ti2CS上形核生長的電鏡觀察及其取向關系的測定
婁艷芝, 李春志, 柳得櫓
2010, 32(4): 438-443. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.005
摘要:
為探討與控制薄板坯連鑄連軋工藝條件下碳化鈦在鋼中的析出行為,應用透射電子顯微術(TEM)研究了納米尺度TiC和Ti2CS析出相的結構及取向關系.結果表明,實驗鋼中Ti2CS的析出溫度較TiC的高,先析出的Ti2CS可作為TiC的非自發形核地點.實驗觀察到細小TiC粒子在Ti2CS上生長的現象.電子衍射和X射線能譜(EDS)分析表明:TiC和Ti2CS之間的取向關系為{001}Ti2CS∥{111}TiC,〈100〉Ti2CS∥〈011TiC.在TEM下還觀察到以孿晶形式存在的TiC,孿晶面為(111)面.總之,在鋼中先行析出的Ti2CS和TiC粒子都可能成為新生成TiC的非自發形核地點,孿生和外延生長是TiC沉淀的兩種重要機制.
熱連軋生產厚規格X80管線鋼的靜態再結晶行為及工藝優化
劉文斌, 康永林, 牛濤, 李彬
2010, 32(4): 444-449. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.006
摘要:
通過雙道次壓縮實驗對首鋼遷安公司2160熱連軋生產的厚規格X80管線鋼形變奧氏體靜態再結晶行為進行了研究,依據實驗規律對生產工藝進行了改進與優化.通過力學拉伸、沖擊及落錘實驗,對改進工藝后生產的X80鋼的綜合性能進行了檢測,利用光學顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡對X80鋼卷顯微組織進行了觀察分析.結果表明:變形溫度是影響奧氏體靜態再結晶行為的主要因素;微合金碳氮化物的析出抑制了再結晶的進行,使軟化率曲線出現了平臺;利用實驗結果回歸計算出了X80管線鋼的靜態再結晶激活能為380kJ·mol-1,并根據文獻研究討論了結果的合理性.通過工藝改進與優化,所生產X80鋼卷的顯微組織細小均勻,呈現典型的針狀鐵素體特征;析出相中主要包含復合的(Ti,Nb)(C,N)以及單個的NbC;X80鋼卷棒狀試樣的拉伸性能較相關標準均有較大富余量,尤其在沖擊、落錘性能方面表現出了良好的低溫韌性.
終軋和終冷溫度對X65/X70中厚板管線鋼屈強比的影響
王鳳琴, 解家英, 李家鼎, 朱啟建
2010, 32(4): 450-454,460. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.007
摘要:
通過對不同終軋、終冷溫度條件下X65/X70中厚板管線鋼的板屈強比值和微觀組織的變化研究發現,當終軋溫度低于Ar3溫度時,鋼板進入兩相區軋制,鋼板組織呈帶狀分布,鋼板屈服強度的提高幅度大于抗拉強度的提高,屈強比呈上升趨勢.水冷中鋼板頭部溫度過冷對屈強比控制也非常不利.通過對X65/X70管線鋼進行控軋控冷工藝優化,屈強比值得到顯著降低,大幅提高了管線鋼板合格率和成材率.
熱浸鍍鋅鋼板鍍層織構與耐蝕性
師紹廣, 陳冷, 張清輝
2010, 32(4): 455-460. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.008
摘要:
用X射線衍射和動電位掃描方法研究了熱浸鍍鋅鋼板鍍層織構、相分布和耐蝕性的關系.實驗結果表明,鍍鋅層中純鋅相的主要織構組分為{0002}基面織構,當鍍鋅層厚度增加時,純鋅相中{0002}基面織構密度水平增加,純鋅相自腐蝕電位升高、腐蝕電流密度減小以及耐蝕性增加.X射線衍射分析電化學剝離后的鐵鋅相,結果表明,鍍鋅層由純鋅相和合金相組成;電化學實驗表明,鍍鋅層各相耐蝕性不同,合金相的耐蝕性高于純鋅相的耐蝕性,且Fe-Zn合金相的耐蝕性隨鐵含量的增加而增加.
Ni-Cr-Mo-Cu-Mx合金耐晶間腐蝕及點蝕性能
楊瑞成, 牛紹蕊, 李智, 靳塞特
2010, 32(4): 461-465. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.009
摘要:
向鎳基耐蝕合金中添加Ti、Fe元素,采用手工電弧爐熔煉制備新型Ni-Cr-Mo-Cu-Mx耐蝕合金,用化學浸泡法、電化學法(極化曲線法、循環伏安法)對其耐晶間腐蝕和耐點蝕能力進行研究.結果表明:在Ni-Cr-Mo-Cu合金中加入Ti元素可以增強其耐晶間腐蝕能力,減弱其耐點蝕的能力;加入Fe元素會降低Ni-Cr-Mo-Cu合金耐晶間腐蝕的能力,但提高該合金耐點蝕的能力;實驗合金晶間腐蝕與點蝕的電化學行為和特征與其浸泡腐蝕的結果是吻合的.
Cl-對鎂-鋁合金β相模型合金表面膜穩定性的影響
賈瑞靈, 吳承斌, 嚴川偉, 王福會
2010, 32(4): 466-471. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.010
摘要:
采用電化學阻抗測試技術(EIS)、Mott-Schottky方法對β相模型合金在Cl-溶液環境中形成的表面膜的穩定性和半導體特性進行研究.結果表明,Cl-濃度的增加,使β相表面膜形成和活化溶解的趨勢均加劇,即表面膜的穩定性變差.原因在于Cl-濃度較低時,β相表面膜的半導體類型為P型,P型半導體膜是一種陽離子導體膜,Cl-很難通過遷移擴散的方式穿過表面膜.隨著Cl-濃度的增大,β相表面膜的半導體類型轉變為N型,N型半導體膜便于Cl-穿越膜層到達膜層底部,繼續腐蝕金屬并使表面膜發生破裂.
Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd合金的微觀組織和拉伸性能
靜永娟, 昌霞, 張繼
2010, 32(4): 472-476. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.011
摘要:
針對變形量達86%的鍛造Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd(原子分數,%)合金,對其進行熱處理獲得近層片組織,研究變形合金及其近層片組織的微觀組織特征,并進行了室溫、700℃和800℃拉伸實驗.組織觀察發現,近層片組織由層片團、分布于層片團界的β相以及彌散分布于基體的橢圓狀Gd析出物組成.層片團的平均尺寸為40μm,層片組織、β相和Gd析出物的體積分數分別為93.73%、5.25%和1.02%.拉伸結果顯示,室溫下合金試樣的平均抗拉強度為865MPa,平均延伸率可達4.17%,700℃時其平均抗拉強度和延伸率分別為643MPa和22%.Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd合金不僅具有與高β相TiAl合金相當的塑性變形能力,且室溫塑性也得到顯著提高,這主要歸因于β相體積分數的下降和Gd化合物對微觀組織室溫塑性的貢獻.
液相脈沖放電制備納米Ni-P合金粉工藝
曹瑜琦, 俞宏英, 趙海軍, 孟惠民, 孫冬柏
2010, 32(4): 477-483. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.012
摘要:
采用液相脈沖放電技術,通過改變脈沖電壓、放電次數、Ni2+濃度、pH值,以及加入稀土添加劑(LaCl3、NdCl3)等途徑,研究了制備工藝中各因素對Ni-P合金粉的結構、形貌、粒徑以及對Ni2+轉化率的影響.結果表明,脈沖能量是影響Ni-P合金粉粒徑和Ni2+轉化率的主要因素,提高脈沖電壓或增加放電次數,Ni-P合金粉平均粒徑明顯減小,而Ni2+轉化率增大.聚焦光束反射測量儀(FBRM)實時監測結果表明,在放電過程中Ni-P合金粉的形核、生長速率顯著大于放電結束之后的形核、生長速率.加入LaCl3、NdCl3能使Ni-P合金粉粒徑減小,LaCl3質量濃度為0.1g·L·時制得的Ni-P合金粉平均粒徑為156nm,NdCl3質量濃度為0.05g·L-1時其平均粒徑為72nm.
蒸發冷凝法制備超細鎂粉
崔升, 高志強, 沈曉冬, 林本蘭
2010, 32(4): 484-487. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.021
摘要:
采用電阻加熱蒸發和感應加熱蒸發法分別制備出超細鎂粉,系統研究了充氣壓力對粉體產率和粒度的影響,采用XRD、TEM等分析手段對所制備的粉體結構進行表征.結果顯示:感應加熱蒸發法的產率遠大于電阻加熱蒸發法的產率;隨充氣壓力提高,粉體產率降低,粉體平均粒徑增大.所制備的超細鎂粉為鏈球形結構、多晶態,純度較高,粒度分布范圍窄.
基底預處理對水熱法制備SnO2納米陣列生長的影響
王亞麗, 郭敏, 張梅, 彭犇, 王習東
2010, 32(4): 488-493. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.013
摘要:
采用水熱法,在磁控濺射鋪膜后的ITO-基底(MST-基底)上制備出取向一致的SnO2納米線陣列.用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)等手段對制備的納米線陣列進行了表征.考察了不同的基底鋪膜方式和退火溫度對產物形貌、尺寸和取向性的影響.結果表明,不同的基底鋪膜方法對產物的形貌和尺寸有較大的影響:在磁控濺射法鋪膜的基底上生長出SnO2納米線陣列;在旋涂法鋪膜的基底上生長出SnO2納米棒陣列;在未鋪膜基底上生長出SnO2納米顆粒薄膜.另外,退火溫度對生長在磁控濺射鋪膜基底上的產物的取向性有較大的影響,隨著退火溫度的升高,產物的取向性增強.
電沉積聚苯胺納米線及其電化學性質
聶景濤, 郭敏, 張梅, 刁鵬
2010, 32(4): 494-498. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.014
摘要:
采用恒電流法在不同濃度的苯胺與1mol·L-1高氯酸的混合溶液中,在氧化銦錫(ITO)導電玻璃基底上制備了聚苯胺納米線.系統研究了苯胺濃度、合成時間對其形貌及電化學性能的影響.SEM結果顯示,在不同條件下制得的聚苯胺為線狀,直徑大約在100~500nm.采用恒電流充放電、循環伏安和交流阻抗譜對聚苯胺納米線電極的電化學性能進行了表征.結果表明,其在3mol·L-1 NH4Cl和2mol·L-1 ZnCl2的混合溶液中恒電流充放電(電壓范圍-0.2~0.5V)的比容量最高可達746.7F·g-1.
煤矸石和用后耐火材料合成多孔堇青石
彭犇, 岳昌盛, 鞏夏瑋, 郭敏, 張梅
2010, 32(4): 499-503. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.015
摘要:
以煤矸石、用后滑板磚和用后鎂碳磚為原料,采用石墨、淀粉和復合添加劑為造孔劑,制備出多孔堇青石材料,并研究造孔劑種類、造孔劑加入量和合成溫度對材料合成和材料性能的影響.實驗結果表明:采用煤矸石和用后耐火材料為原料,在1350~1400℃高溫下可以合成高純度的堇青石材料;復合添加劑為最佳造孔劑,其合適加入量為15%~25%;當復合添加劑加入量為20%,在1350℃保溫3h條件下,合成材料的氣孔分布均勻貫通,其顯氣孔率為44.9%,熱膨脹系數為2.14×10-6 K-1,荷重軟化點為1290℃,綜合性能良好,具有優良的高溫使用性能.
鐵尾礦的機械力化學活化及制備高強結構材料
鄭永超, 倪文, 徐麗, 李德忠, 楊菁華
2010, 32(4): 504-508. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.016
摘要:
以北京密云鐵礦尾礦為原料,采用機械力化學方法對其進行活化,并采用粒度分析、X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)及紅外光譜(IR)分析機械力化學效應對尾礦活性的影響.以鐵尾礦為主要原料制備出抗壓強度達到89MPa、尾礦總體摻量達到70%的尾礦高強結構材料.
設備與能源
太鋼4350 m3高爐爐體熱負荷
閆魁紅, 張建良, 祁成林, 左海濱, 劉文文
2010, 32(4): 509-514. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.017
摘要:
通過分析太鋼4350m3高爐(5#高爐)爐缸以上冷卻系統的設計特點,研究其在高煤比、高產量情況下爐內煤氣流分布對爐體熱負荷的影響.結果表明:太鋼5#高爐的邊緣氣流指數W值控制在0.55左右;中心氣流指數Z值應控制在8.8左右;5#高爐下部爐腰爐腹的熱負荷較為穩定,而爐身的中上部穩定性較差;5#高爐的熱負荷還有降低的潛力,熱負荷控制在10~120GJSh-1范圍4350m3高爐仍可穩定操作.
熱連軋粗軋區FES寬展模型及其優化
王愛麗, 楊荃, 何安瑞, 劉華強
2010, 32(4): 515-519. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.018
摘要:
為了滿足某廠1580熱連軋機寬度控制精度需求,提高寬展模型的廣泛適用性,利用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件,對熱軋粗軋區立軋-平軋過程進行了模擬.根據模擬數據,系統地分析了軋件寬度、厚度、軋輥直徑、立輥側壓量和厚度壓下量對"狗骨"寬展、自然寬展和絕對寬展的影響規律.利用模擬數據并結合現場數據構造了FES(finite element simulation)"狗骨"寬展模型和自然寬展模型,并建立了PSO-BP神經網絡(粒子群BP神經網絡).最后,FES寬展模型與PSO-BP神經網絡相結合預報第1、3和5道次的寬展,其預報值與實測值誤差在1mm以內的均達到了99%以上,達到了寬度控制的精度要求.
楔橫軋橢圓軸直角臺階軋齊曲線
胡發國, 王寶雨, 胡正寰
2010, 32(4): 520-524. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.019
摘要:
根據楔橫軋工藝的特點,推導了橢圓軸在軋齊過程中螺旋斜錐體大端半徑隨軋件轉角變化的旋轉公式.通過對軋齊過程的分析,獲得了各階段的體積公式,并依據體積平衡原理得到了橢圓軸直角臺階軋齊曲線.最后采用剛塑性有限元軟件Deform-3D對橢圓軸的軋齊過程進行了模擬,取得了良好的結果,同時驗證了曲線方程的正確性.
楔橫軋等內徑空心軸的熱力耦合數值模擬
丁韡, 楊翠蘋, 張康生, 胡正寰
2010, 32(4): 525-529. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.020
摘要:
應用三維剛塑性有限元DEFORM-3D軟件對等內徑空心軸類零件的楔橫軋成形進行了熱力耦合數值模擬,分析了軋制過程中軋件內部的應力、應變場及溫度場分布規律,揭示了軋件變形過程中橫截面橢圓化和軋件外表面軸肩部分產生隆起以及內表面在靠近臺階處產生凹陷的原因,闡述了軋件在軋制過程中溫度的變化及變化的原因.模擬結果表明,用楔橫軋工藝軋制等內徑空心軸是完全可行的.
控制與決策
基于局部特征的部分遮擋人耳識別
袁立, 穆志純, 曾慧
2010, 32(4): 530-535. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.024
摘要:
通過對人耳受到部分遮擋時識別的研究,提出了一種基于局部特征的部分遮擋人耳識別方法,即首先利用Gabor小波對人耳圖像進行特征提取,由于該特征維數較高,再使用核Fisher判別分析(KFDA)方法進行有效降維后用于人耳識別.在逐步分析人耳各個子區域的鑒別能力的基礎上,提出了基于分塊圖像和概率模型的識別方法.在北京科技大學(USTB)人耳圖像庫上的實驗結果表明:基于Gabor濾波后圖像所提取的特征比基于原始圖像直接提取的特征具有更高的識別率,基于分塊圖像的識別率高于基于整體圖像的識別率.
土木與建筑
沖擊碾壓加固吹填粉細砂地基機理及應用
李廷剛
2010, 32(4): 536-542. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.04.022
摘要:
從砂土液化的角度研究沖擊碾壓技術加固粉細砂地基的實質,揭示了沖擊碾壓技術加固此類粉細砂地基的作用機理.通過對首鋼曹妃甸吹填粉細砂地基處理中采用沖擊碾壓技術的工業實驗資料和效果進行分析研究,證明使用沖擊碾壓技術加固粉細砂地基是可行的.
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