毕磊[1]2002年在《参数设计技术在烧结工艺优化中的应用研究》文中进行了进一步梳理参数设计技术是近十几年来在产品设计中发展起来的新技术，是叁次设计中的关键步骤。所谓叁次设计是指：系统设计(一次设计)、参数设计(二次设计)和容差设计(叁次设计)，亦称产品设计的叁阶段。系统设计是指对某种性能的产品，专业技术人员利用专业知识进行的结构设计，参数设计的目的在于，当影响产品质量特性的可控因素大幅度，变化研究内、外干扰的综合波动究竟有多大变化，从而找出尽可能不受内外干扰影响、稳定性好的设计方案(参数组合)；容差设计的目的是在确定了各参数的中心值后，进一步确定容差的计算方法。 本文以某钢厂烧结工艺过程的真实数据为背景，探讨如何运用混料回归、参数设计和计算机软件技术，在建立转鼓指数与烧结矿配料比例数学模型的基础上，进行计算机仿真其运算，从而达到提高转鼓指数的有效途径。
何美华[2]2009年在《田口方法在单晶硅太阳能电池生产工艺优化中的应用研究》文中进行了进一步梳理21世纪是质量的世纪,新的世纪推动组织前进的叁大动力是:以质量取胜的全球化市场,拥有自主知识产权的核心技术,卓越的经营管理模式。企业要想在激烈的市场竞争中立于不败之地,提高自己的综合竞争能力,质量是其中的关键因素。日本着名质量工程学家田口玄一博士指出产品的质量首先是设计出来的,其次才是制造、检验出来的,质量管理应当追溯到源流管理。20世纪70年代田口玄一博士首创了稳健设计技术(国际上称之为田口方法),利用这种技术开发的新产品、新工艺质量稳定可靠,具有很强的抗干扰能力。论文系统论述了田口式稳健设计的基本概念、思想方法、基本程序和主要工具,并且以江苏某太阳能电池厂单晶硅太阳能电池生产过程为背景,利用田口方法对清洗制绒和烧结两道工序进行优化设计,以信噪比为指标,分别以正交表L_9(3~4)和正交表L_8(2~7)为工具设计试验方案,对工艺参数进行优化,仅仅通过17次试验便选出最佳工艺参数,改善了清洗制绒质量和烧结质量,并最终提高了单晶硅太阳能电池的转换率,达到了预期的目的。
刘代飞[3]2004年在《烧结过程工艺参数优化模型的研究》文中进行了进一步梳理随着世界铁矿石资源的不断变化，以及企业不断深入的降本增效要求，烧结生产用的铁矿石种类、配比也在不断调整。这给烧结操作提出了要求：矿石配比变动后能迅速、准确地给出合适的烧结工艺参数，以满足烧结矿产质量的要求。由于各种铁矿石具有不同的烧结特性，以往烧结操作常借助历史经验，或者通过烧结试验来进行。而这又是一个长时间的反复摸索、调整过程。因此，能否在建立烧结过程工艺参数数学模型的基础上，对烧结工艺参数进行选优，以便操作者能在配矿方案变化时做出正确决策，使工艺参数能准确、快速作出合理调整，成为烧结过程稳定控制的关键。 本研究应用人工神经网络、遗传优化技术，研究了烧结过程工艺参数的优化模型。在分析宝钢烧结配矿方案、工艺参数以及产质量指标叁者相互关系的基础上，提出了两种优化烧结工艺参数的数学逻辑模型。利用宝钢近五年来的烧结生产数据建立了大量的实体模型。通过模型的比较、分析得出优化宝钢烧结工艺的数学模型。 在系统建模的过程中研究了人工神经网络方法。确定了叁层前向网络结构。针对基于梯度下降法的BP网络存在的缺陷，提出了改进措施，取得了较好的应用效果。 研究并开发了人工神经网络建模平台，解决了建模的模块化、灵活度、移植性等问题。采用实数编码的方式实现了遗传算法，并开发了遗传优化求解平台。在优化模型参数时，提出并实现了基于GA-BP的烧结工艺参数优化方法。给解决宝钢优化烧结工艺参数的问题提供了一种可行的模式。 采用MATLAB与VC++两者混合编程的策略，利用基于ADO的数据库编程技术实现了宝钢烧结优化指导系统软件开发。该系统集系统建模、参数优化、GA-BP优化于一体，为解决宝钢优化烧结工艺参数的问题提供了一个很好的平台。根据宝钢五年的实际生产数据建模，模型的预报命中率达到85％以上。模型能实现工艺参数的优化，优化结果以多种供选方案显示。保证了系统实际应用的灵活性和有效性。
刘伟[4]2014年在《纯钛多孔滤筒的粉末注射成形研究》文中研究指明多孔钛与钛合金是一种新型的结构和功能材料，因其具有钛与钛合金的优异性能和泡沫金属的良好特性而广泛用于许多领域。但是，由于加工成本高以及成形困难的原因，钛与钛合金的应用与发展受到限制。金属粉末注射成形技术是一项新型的近净成形技术，对于成形复杂零件、降低成本和提高生产效率有独特的优势。本文以纯钛粉末为原料，利用粉末注射成形技术制备纯钛多孔滤筒，并对纯钛多孔滤筒进行微观孔隙形貌和室温力学性能的研究。本文设计并制造了复杂筒形件模具，利用钛粉和石蜡基粘结剂体系制备出了流变性能良好的注射成形喂料。优化了喂料中粉末装载量以及粘结剂配比，通过粉末注射成形制备了多孔滤筒生坯。最终选定粉末装载量为55%，且当粘结剂中石蜡、聚丙烯和硬脂酸比重分别为65%wt、30%wt、5%wt，注射温度为190oC，注射压力为40~100MPa，保压时间为15~20s时得到的生坯质量最佳。研究对粉末注射成形试样生坯的弯曲强度和压缩强度进行了测试。针对多孔滤筒生坯进行了热脱脂工艺研究，通过分析和对比热脱脂前后试样的XRD图谱和微观形貌及能谱结果得出，脱脂温度为600oC时，粘结剂残余最少，脱脂效果最佳。分析了升温速率对脱脂坯质量的影响，最终选定升温速率为0.5oC/min时，脱脂坯无宏微观缺陷。除此之外，对脱脂坯进行弯曲强度和压缩强度实验，得到的弯曲强度和压缩强度分别为7.4MPa、5.1MPa。通过真空烧结炉对多孔滤筒脱脂坯进行致密化烧结实验，分析了烧结温度对多孔滤筒气孔率和孔隙形貌以及烧结试样力学性能的影响。随着烧结温度的提高，零件的致密度增大，但气孔率下降；随烧结温度的提高，零件的弯曲强度和压缩强度都增大。研究表明，当烧结温度为1000oC时，气孔率为32.28%，满足过滤要求，弯曲强度为65MPa，压缩强度为60MPa。研究还进行了多孔滤筒的连接工艺研究，优化了连接所需钎料成分及压力，对连接界面进行微观组织观察和连接试样的弯曲强度分析，得到连接试样的弯曲强度达40MPa。
陈浩[5]2017年在《基于神经网络的烧结工艺优化》文中指出中国的钢铁行业经过高速发展,到现阶段出现了严重产能过剩导致的价格下降问题,造成钢铁企业的利润减少,同行业间的竞争日益加剧。因此,为了降低生产成本,提高产品质量,钢铁企业越来越期望通过先进生产工艺控制手段提高生产效率与效益。高炉炼铁以烧结生产的产出品作为原料,烧结成品产量,化学物理性能是否合格,直接限制和影响后续炼铁工序生产。烧结矿生产工艺过程中最能影响上述要求的参数是烧结终点位置。在分析国内外有关研究现状的过程中,首先分析了烧结生产工艺的基本流程和工艺参数控制方法,通过深入分析生产工艺过程,最终确定了四个影响烧结终点位置的关键参数:大烟道负压力值、辊道送风量、辊道前进速度和点火起始温度。然后研究了神经网络的基本理论,依据神经网络映射抽象控制参数与结果间非线性关系的能力,提出使用BP神经网络算法建立烧结工艺终点预测模型解决烧结终点位置预测问题。在研究烧结工艺特点与BP神经网络算法的基础上,本文为烧结终点位置预测问题建立一个基于BP神经网络的预测模型,然后使用仿真手段对网络进行验证。仿真过程首先是训练网络,训练样本使用生产现场收集到的实际数据,在网络输出达到可接受的误差后,使用另一组真实生产环境采集的工艺数据对神经网络进行检验,通过分析输出结果得出结论,BP神经网络预测模型可以在较短的时间内完成训练,预测结果与期望值误差小。仿真结果表明该方法可以用于解决预测烧结终点的问题上,应用效果明显,对烧结生产过程有良好的指导意义。
肖军杰[6]2007年在《基于SLS技术的DSPC法的应用研究》文中研究表明激光选区烧结(Selective Laser Sintering,SLS)作为快速成型(Rapid Prototyping,RP)技术的一个重要分支,以其可加工材料广泛,材料可以回用等优点受到业界人士的广泛重视。本文研究采用SLS技术烧结覆膜树脂砂,直接制造铸造型壳(Direct Shell Production Casting, DSPC)来浇铸铸件的快速铸造工艺。论文采用正交实验的方法,研究了SLS铸造用ZFS-GD覆膜树脂砂的激光功率、扫描速度、预热温度、分层厚度四个工艺参数,得到其如下优化结果:32.5W,2200mm/s,55℃,0.28mm;用Pro/E软件对铸件进行叁维实体造型,采用其模具CAD模块进行铸件砂型的“反求”过程,实现了在软件环境下生成铸造型壳模型,同时配以铸造浇、冒口系统,再应用SLS技术直接烧结覆膜树脂砂精密铸造型壳,实现了铸件砂型的数字化设计及制造。通过SLS所得到的砂型“绿件”,因强度太低,不能直接用来铸造,为此,研究了后处理工艺,确定其加热温度为180℃、保温时间为6小时。经过加热、保温、强化的砂型“褐件”强度满足了浇铸使用要求。最后,利用此砂型型壳,浇注了ZL102、HT200和ZG25铸件,并分析了其尺寸精度和表面光洁度。课题通过从对简单盒形铸件铸造直至复杂轮形铸件的完整制造过程,逐步开发、研究、改进,完善了基于SLS的DSPC法的无模快速铸造新工艺。本文通过研究SLS技术直接烧结覆膜树脂砂材料,开创性地应用软件反求的方法生成铸造用型壳模型,并结合SLS技术实现直接壳型制造,并成功浇铸金属件,实现了模具CAD/CAM、SLS、DSPC法制造铸件的数字化、一体化制造,为单件、小批量铸件生产提供了一种敏捷的先进制造方法。
王淦[7]2016年在《废气循环烧结质热传输过程数值模拟及其应用》文中研究说明烧结工艺是目前最重要的生产人造富铁矿的造块技术之一,其目的是把精矿粉在高温下熔结成矿块,以作为高炉炼铁的原料使用。在长期的生产实践中,人们发现：经过选矿、烧结处理的人造富铁矿相比于天然矿石,其铁含量更高、孔隙率更大、更易还原、有害杂质更少、含碱性熔剂等优点,能显着地提高高炉生产率,降低焦比,在世界上得到了广泛地应用。与传统的冷风和热风烧结工艺相比,废气循环烧结工艺不仅可以将更多的环冷机冷却热风用于发电,同时还可显着降低烧结机本身的烟气排放量,是同时具备节能和减排双重效益的新技术之一,已受到世界各国钢铁界的高度重视。但是该技术也会带来一些直接变化,如助燃气温度升高,物理热增大,用量随之减小；助燃气O2含量降低,CO2含量升高并含有微量CO；烟气中的尘埃杂质和SOx等污染物回流到烧结料层中等。上述变化必将改变传统烧结过程中的物理化学反应,并进而影响烧结烟气的排放规律及工艺的产质量指标。为充分论证废气循环烧结工艺的技术优势,本文以国内某公司的430m2废气循环烧结系统为研究对象,重点研究了循环气体对烧结燃烧特性的影响,在热重和烧结杯等机理实验研究的基础上,开发了包含水分迁移、焦炭燃烧、熔剂分解、铁氧化物还原与再氧化、矿物熔化与固结、气相组分间反应等复杂物理化学变化的烧结质热耦合传输过程数学模型,并进行了详细的参数优化研究,进而将数值模拟研究成果指导工业生产,取得了良好的应用效果。综合本文所作工作,主要研究内容包括以下几个方面：(1)研究了叁种重要的烧结用原料的化学反应特性。基于热重实验,不仅全面分析了不同反应条件下焦炭、石灰石和白云石等叁种烧结用原料的失重曲线,采用Flynn-Wall-Ozawa法计算了样品的反应动力学参数,还量化了反应气氛和粒度对反应起始温度Tini、活化能Er和指前因子Ar的影响。本文对上述反应特性参数的针对性测定,有效避免了以往烧结过程模拟研究中参数来源杂、取值过于经验化的弊端,为本文后续开展准确的废气循环烧结质热耦合传输过程数值模拟工作提供了关键的基础参数。(2)基于废气循环工艺开展了烧结杯实验研究。利用自行搭建的中试实验平台,在控制实验原始条件一致的前提下,着眼于对烧结过程及质量影响最显着的两大热工参数,即循环气体的温度和O2含量,开展了深入细致的烧结杯实验研究,并对比了废气循环与传统烧结之间的差异。实验中,参数的取值在考虑了实验室条件限制时,尽可能接近实际生产,研究结果对于新工艺的工业应用具有重要的指导意义。同时,料层温度曲线、烟气成分曲线的连续测定,为本文后续数学模型的准确性验证提供了依据。(3)基于多孔介质、固态混合多相和缩核反应模型等基础理论,对铁矿石烧结质热传输过程进行了解析,开发了物理意义更加明确、化学反应更加具体、传热方式更加完整的废气循环烧结过程数学模型。该模型对于深刻揭示废气循环烧结过程质热耦合、多反应耦合的传输机理,是一大完善和突破：不仅考虑了相对完整的非均相反应和均相反应,还考虑了因士述反应导致的料层几何结构参数的变化；不仅考虑了气-固之间／内部的对流换热和导热,还考虑了固相之间的辐射换热；不仅考虑了原料初始粒度分布对反应子模型总体反应速率的修正,还考虑了高温液相包覆对燃烧、热分解反应速率的修正。相比于传统烧结(冷风烧结)的数值模拟,均相反应的考虑,对于建立准确的废气循环烧结模型至关重要。通过将预测结果和实验值之间的仝面对比,相对误差基本控制在5%以内,从而证明了本文数学模型的正确可靠性。(4)提出了废气循环烧结工艺的主要热工参数的优化调控策略。以研究系统的设备参数和生产参数作为输入条件,揭示了循环气体温度、O2含量和供风量等主要热工参数对废气循环烧结过程燃烧特性的影响规律,并提出丫上述参数的最佳取值范围,即02含量控制19～20 vo1.%之间、温度控制200-C左右、供风量相比同产能的冷风烧结工艺提升3.33%左右。同时,引用敏感性系数S,提出了优先调整循环气体O2含量,其次温度,最后供风量的参数优化调控策略。此外,模拟结果证实了废气循环工艺具有降低焦炭配比3.34%的巨大节能潜力,可创造每年443万元的经济效益。(5)在理论研究的基础上,将废气循环烧结质热传输过程数学模型应用于实际生产。基于数值模拟的基本结论指导生产,通过现场大量实测数据的统计与分析,从热-质平衡、产质量指标、余热利用率、能源消耗、烟气及污染物减排、综合节能等角度进行全面的评估,深入论证了废气循环烧结工艺的提质增产和节能减排效益。以1000t/h产能为例,当设定循环率为25%时,实现烧结矿燃料单耗降低4%(质量不受影响),系统余热回收效率提升至36.65%,主烟道烧结烟气减排率达22.32%(即每年251,1107Nm3),CO2、 CO、NOx口SO2的减排量分别达每年43,900、535、1000和615吨,综合节能折合标煤达每年11,130吨,创造直接经济效益约800万元。
季文彬[8]2017年在《梯度功能金属陶瓷复合刀具的扩散烧结制备及其切削性能研究》文中指出针对目前均质刀具材料硬度与强韧度的矛盾性,以及涂层刀具的涂层薄、涂层脱落无法重磨使用等问题,利用陶瓷物相的高硬度和高热化学稳定性等优势,以研制能适应难加工材料极端切削使役环境的复合刀具为目标,设计和制备了一种梯度功能金属陶瓷复合刀具。本文对梯度功能金属陶瓷复合刀具的物相组成、微观组织与性能分布、梯度形成机理、室温力学性能、摩擦磨损特性和切削性能进行了系统深入的研究。设计制备的梯度功能金属陶瓷复合刀具的力学性能和微观结构具有梯度分布状态,达到了表层硬度高和耐磨损性能良好、亚表层韧性高和界面结合强度高及整体综合力学性能优的特性。研制的新型梯度功能金属陶瓷刀片在车削不锈钢时展现出良好的切削性能,具有应用推广的价值。因此,本研究具有广泛的应用前景和重要的理论与实际意义。根据高速切削刀具的使役性能要求,提出了梯度功能金属陶瓷复合刀具材料的设计原则,设计了一种匹配性良好的梯度功能金属陶瓷材料组分体系,并制定了其一步烧结制备工艺方法。设计的梯度功能金属陶瓷刀具材料在烧结前仅具有表层与基体,在烧结过程中基于元素扩散驱动金属相重新分布机理形成了高韧性亚表层,在烧结后形成了由表层、亚表层和基体构成的梯度微观结构。制备的梯度功能金属陶瓷刀具的不同位置具有不同抗失效性能,即表层硬而耐磨损、亚表层韧而抗表层剥落、整体强而抗断裂。揭示了梯度功能金属陶瓷复合刀具材料梯度微观结构的形成机理,即元素扩散驱动金属相重新分布机理,建立了梯度功能金属陶瓷复合刀具材料梯度微观结构的演变机理模型。选择TiB2-TiC复合粉为表层组分,Ti(C,N)复合粉为基体组分,选择Ni为金属相,Mo为第二相,VC为表层添加相。采用真空热压烧结技术加后处理的工艺方法,成功制备了梯度功能金属陶瓷复合刀具材料。研究了表层特性、金属相含量和烧结工艺对梯度功能金属陶瓷复合刀具材料微观结构和力学性能的影响。结果表明,在本研究参数范围内,最优的表层VC含量为4 wt%,在表层添加VC可以起到降低表层烧结温度,提高表层致密度,促进表层与基体的匹配性等作用。最佳的表层厚度为230 μm左右,表层厚度主要影响表层中残余应力的大小,进而影响材料的抗弯强度,对硬度的影响不显着。优化了金属相,表层Ni含量及基体Ni/Co比和基体Ni含量。结果表明,Ni比Co更适合做为梯度功能金属陶瓷复合刀具材料的金属相。最佳的表层Ni含量为6 wt%,最佳的基体Ni含量为12wt%。金属相含量对基体中Ti(C,N)晶粒的芯-壳结构有显着影响,最佳的芯壳面积比k在1.20-1.23左右。优化了梯度功能金属陶瓷刀具的烧结工艺。结果表明,梯度功能金属陶瓷刀具材料在升温速率为30 ℃/min,烧结温度为1500 ℃,保温时间为40 min,烧结压力为32 MPa的工艺条件下获得最佳的综合力学性能。最优刀具材料的抗弯强度为1520 MPa,表层硬度为27.28 GPa,基体硬度为21.63 GPa,断裂韧度为7.04 MPa·m1/2。研究了梯度功能金属陶瓷刀具材料的摩擦特性与磨损机理。与Ti(C,N)基金属陶瓷材料(TC)相比,研制的梯度功能金属陶瓷复合材料(GC)的摩擦系数较高,但磨损率较低,并且两者的主要磨损机理不同。通过与440C不锈钢球、Al2O3球、Si3N4球叁种不同材料的摩擦磨损实验,研究了 GC和TC的摩擦行为和耐磨性能。GC和TC与440C不锈钢球滑动摩擦时,摩擦系数与滑动速度没有明显的关系,但与Al2O3球和Si3N4球滑动摩擦时,摩擦系数明显受到滑动速度的影响。研究了GC的磨损率与滑动速度和载荷之间的关系,结果表明,不同摩擦材料之间的规律是不同的。摩擦磨损过程明显受到材料性能、晶体结构、实验条件等各种因素的影响。大多数滑动摩擦条件下,GC的耐磨性要明显高于TC。研究了梯度功能金属陶瓷GC在与不同材料摩擦时的磨损机理和耐磨性,结果表明,与440C不锈钢滑动摩擦时GC的主要磨损机理是粘结磨损,但粘结磨损量较TC少;与Al2O3或Si3N4滑动摩擦时GC的主要磨损机理是磨粒磨损,但磨痕轻微。综上所述,GC具有良好的耐磨损性能,更适合用作难加工材料的切削刀具。设计了一套坯体的干压成型模具,并利用光固化3D打印技术实现了模具的快速成型制造。使用该模具将梯度功能复合刀具坯体干压成型,然后将成型坯体热压烧结,成功制备了叁种不同部位具有梯度结构的金属陶瓷复合刀片,分别是只前刀面为梯度结构的GC-A,只后刀面为梯度结构的GC-B和各刀面均为梯度结构的GC-C。研究了这叁种梯度功能金属陶瓷复合刀片的切削性能,对刀片的切削性能进行了全面的评价。与商用Ti(C,N)金属陶瓷刀具CX50相比,采用相同切削用量切削不锈钢时GC-A的刀具寿命更长,加工质量更好且更稳定。在150 m/min速度下切削17-4PH不锈钢时,GC-A的刀具寿命为89 min,而在100 m/min速度下车削321不锈钢时,GC-A的刀具寿命为21 min。低速度车削17-4PH不锈钢时,GC-A刀具主要表现为后刀面磨损失效,主要磨损机理是磨粒磨损和沟槽磨损。高速度车削17-4PH不锈钢时,GC-A刀具主要表现为破损失效。低速度车削321不锈钢时,GC-A刀具的主要失效形式是刀具后刀面磨损失效;高速度车削时,刀具前刀面破损失效,后刀面有剥落。与GC-A刀片相比,在相同切削条件下切削17-4PH不锈钢时GC-B刀片的刀具寿命仅为35 min且GC-B刀尖处会产生崩刃破损失效;GC-C刀片的刀具寿命为85 min,与GC-A刀片的刀具寿命相当,刀片后刀面均匀磨损失效,但没有产生类似GC-A刀片明显的沟槽磨损。
王兴华[9]2014年在《块体铁基非晶纳米晶磁性材料放电等离子烧结制备工艺》文中研究表明软磁材料是一种具有高饱和磁感应强度、高磁导率和低矫顽力的一类磁性材料。其中，铁基非晶纳米晶软磁材料以其优异的软磁性能、力学性能和低廉的成本，在功能材料和结构材料领域具有广泛的应用前景。然而，由于非晶形成能力的限制，获得的合金成分单一、尺寸较小，严重制约了铁基非晶纳米晶合金的应用。因此，开发新的铁基非晶纳米晶合金体系，探索块体非晶纳米晶合金的制备工艺具有重要的意义。本文以Fe-Si-B系合金为研究对象，采用元素替代法进行成分设计。通过机械合金化技术（MA）制备铁基非晶纳米晶合金磁性粉体，采用放电等离子烧结（SPS）技术获得块体铁基非晶纳米晶合金磁性材料。研究Si和过渡金属元素M（M=Cu, Zr,Nb, Mo）对合金粉体非晶形成能力、热稳定性和磁性的影响；研究SPS烧结过程中，烧结温度、烧结压力、升温速率和保温时间等烧结工艺参数对烧结块体的影响；研究M对烧结块体微观组织结构、力学性能和磁性等的影响。通过MA技术成功制备了Fe78Si13B9、Fe75M(M=Zr, Nb, Mo)3Si13B9、Fe77Cu1Si13B9和Fe74Cu1M3Si13B9非晶合金粉体。研究结果表明，Si元素对Fe-Si-B系合金的非晶形成具有重要作用，没有添加Si元素的Fe85Nb6B9和Fe84Cu1Nb6B9采用MA只能获得纳米晶合金；Zr、Nb、Mo和Cu元素的添加可缩短Fe-Si-B系合金在MA过程中形成非晶的时间；其中，Zr和Nb元素可提高非晶合金粉体的热稳定性，而Mo和Cu元素则相反；采用MA技术制备的非晶合金粉体具有软磁材料典型的内禀磁特性，八种非晶合金粉体的矫顽力Hc从下小到大依次为：Fe77Cu1Si13B9<Fe74Cu1Zr3Si13B9<Fe74Cu1Nb3Si13B9<Fe75Zr3Si13B9<Fe75Nb3Si13B9<Fe78Si13B9<Fe74Cu1Mo3Si13B9<Fe75Mo3Si13B9。在SPS烧结过程中，烧结温度、烧结压力、升温速率和保温时间等烧结工艺参数对烧结块体的组织结构、致密度、力学性能和磁性具有显着影响。其中，烧结温度的升高可显着提高烧结块体的致密度、抗压强度和饱和磁化强度，使烧结块体的矫顽力和电阻率降低，但烧结温度过高会导致烧结块体中析出大量bcc α-Fe(Si)固溶体和六方结构的Fe2B化合物，使合金的力学性能和磁性能变差，最佳烧结温度应选择在晶化峰温度Tp附近。烧结压力的增大可显着提高烧结块体的致密度、抗压强度和显微硬度，且能使烧结块体的磁性得到改善，但烧结压力的增大会促进烧结块体中非晶相发生晶化转变。升温速率的提高可抑制非晶相的晶化，使非晶粉体在烧结过程中更容易形成非晶相或尺寸均匀的纳米晶相，且能够使烧结块体的力学性能和磁性能得到改善。保温时间的延长可促进非晶相的晶化，使晶化相的晶粒尺寸增大，过长的保温时间会导致烧结块体的力学性能和磁性严重恶化，Fe77Cu1Si13B9最佳保温时间应为10min。通过SPS技术成功制备了Fe78Si13B9、Fe75M(M=Zr, Nb, Mo)3Si13B9、Fe77Cu1Si13B9和Fe74Cu1M3Si13B9八种块体非晶纳米晶磁性材料。研究结果表明，Zr和Nb元素可显着抑制非晶合金粉体在SPS烧结过程中的晶化转变，Mo和Cu元素则会促进非晶粉体的晶化；Zr、Nb和Mo元素的添加均使烧结块体的软磁性能发生恶化，其中，Mo元素的影响最为显着；Cu元素在烧结过程中可起到细化晶粒的作用，使烧结块体的致密度、力学性能和软磁性能得到改善。八种烧结块体矫顽力Hc从小到大依次为： Fe77Cu1Si13B9<Fe74Cu1Zr3Si13B9<Fe78Si13B9<Fe74Cu1Nb3Si13B9<Fe74Cu1Mo3Si13B9<Fe75Zr3Si13B9<Fe75Nb3Si13B9<Fe75Mo3Si13B9，其中，Fe77Cu1Si13B9的抗压、饱和磁化强度和矫顽力分别为2.3GPa、158.65emu/g和28.34Oe，要明显优于Fe75Mo3Si13B9的1.6GPa、148.42emu/g和47.49Oe。
周密[10]2015年在《含铬型钒钛磁铁矿在烧结—炼铁流程中的基础性研究》文中认为含铬型钒钛磁铁矿是一种矿物组成复杂的共(伴)生矿,因含有铁、钒、钛、铬等资源而具有较高的综合利用价值,目前高炉—转炉流程是其进行大规模工业化利用的主要选择。对其合理、高效的利用不仅对保障我国钢铁行业的可持续发展具有重要的意义,同时可以改变我国“缺铬”的现状,对我国的国家安全保障也具有非凡的意义。本文针对含铬型钒钛磁铁矿在烧结—炼铁流程中利用的问题进行了系统的基础性研究。结合生产实际,从原料常规特性、高温特性、混合料制粒、含铬型钒钛烧结矿制备及优化、合理含铬型钒钛烧结矿炉料结构以及Cr203对含钛高炉渣高温粘度的影响等环节对含铬型钒钛磁铁矿在烧结—炼铁流程中应用的可行性、合理性及高效性进行了试验研究以及机理分析,为含铬型钒钛磁铁矿在烧结—炼铁系统的高效利用提供理论依据和技术支持。本文首先对5种含铬型钒钛铁矿粉进行了化学成分、粒度分布以及颗粒形貌的测定与观察,结果表明：5种含铬型钒钛磁铁粉均属于铁精粉,含铁品位高,Si02含量低,制粒困难。针对不同铁矿粉的高温物理化学性能差异较大,单一铁矿粉难以达到高温物理化学性能均优异的要求,在不同铁矿粉之间依据铁矿粉高温物理化学性能的优劣实现互补配矿,优化混合铁矿粉的高温物理化学性能。试验结果表明：承德地区的4种含铬型钒钛铁矿粉同化性较好,粘结相自身强度和连晶强度高,而液相流动性的不足是造成该类含铬型钒钛烧结矿有效粘结相较少、孔洞较多、强度较低的主要原因；ARICOM公司的含铬型钒钛磁铁矿粉同化性较弱,需选择同化性较好的铁矿粉与其配矿。基于铁矿粉的高温物理化学性能的优化互补,可实现将廉价劣质铁矿粉变“劣”为“优”的目的。针对含铬型钒钛磁铁矿混合料制粒效果差的问题,采用工艺优化在一定程度上提高了混合料的制粒效果,满足生产的需求。制粒工艺优化后,含铬型钒钛混合料料层透气性改善,烧结指标和烧结矿矿物组成结构改善,尤其是铁酸钙的含量增加,制粒工艺优化为含铬型钒钛混合料发展高料层低温烧结奠定了一定的基础。对以ARICOM公司的含铬型钒钛磁铁矿制备的烧结矿的固结机理研究表明：其主要依靠大约14%(体积比)的铁酸钙液相固结和大概15%的(体积比)硅酸盐液相固结,另外磁铁矿连晶固结也是一种非常重要的粘结固结方式。与普通烧结矿相比,铁酸钙含量过低以及钙钛矿含量较高,是导致含铬型钒钛烧结矿质量较差的原因。以ARICOM公司的含铬型钒钛磁铁矿制备优质烧结矿需要优化粘结相的种类以及数量,同时要考虑固相固结。基于优化含铬型钒钛烧结矿产、质量的目的出发,通过烧结杯实验、熔化性试验以及矿相学分析等分别研究了MgO、燃料水平、硼氧化物和碱度在含铬型钒钛烧结矿中的作用及机理并通过综合指数法给予了评价。试验结果表明：最佳的MgO含量是2.63 wt%,燃料水平是4.0 wt%,配加5.0 wt%的含硼铁精矿适宜,最佳的烧结矿碱度是2.55。针对产质量均较好的(超)高碱度含铬型钒钛烧结矿在高炉冶炼中为了维持综合炉料R=1.10,所遇到的酸性球团矿产能不足的问题,开发了新的炉料结构“(超)高碱度烧结矿+酸性球团矿+酸性烧结矿”,并从熔滴性能角度进行了试验研究及考察,结果表明与现有炉料“高碱度含铬型钒钛烧结矿+酸性球团矿”比,在一定程度上存在优势,使得产质量均较好的(超)高碱度含铬型钒钛烧结矿在高炉冶炼中应用成为可能。从流变学的角度研究了Cr2O3对含钛熔渣高温粘度的影响,结果表明Cr2O3和V2O5含量对熔渣的高温粘度作用都不大,添加Cr2O3对熔渣熔化性温度的影响不如添加V2O5的作用明显；添加Cr2O3和V2O5的熔渣,在降温的过程中会出现一定的剪切稠化的现象,温度发生变化时,剪切稠化现象消失。因此,从该视角看,高炉冶炼含铬型钒钛磁铁矿是可行的。综上所述,本文对含铬型钒钛磁铁矿在烧结—炼铁流程中的几个关键环节进行了基础性研究,为其在烧结—炼铁流程中的高效利用奠定了技术支持并为现场生产提供了一定的技术参数。目前该研究成果已经在企业实际生产中得到一定程度的应用,效果良好。
参考文献：
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[6]. 基于SLS技术的DSPC法的应用研究[D]. 肖军杰. 内蒙古工业大学. 2007
[7]. 废气循环烧结质热传输过程数值模拟及其应用[D]. 王淦. 北京科技大学. 2016
[8]. 梯度功能金属陶瓷复合刀具的扩散烧结制备及其切削性能研究[D]. 季文彬. 山东大学. 2017
[9]. 块体铁基非晶纳米晶磁性材料放电等离子烧结制备工艺[D]. 王兴华. 燕山大学. 2014
[10]. 含铬型钒钛磁铁矿在烧结—炼铁流程中的基础性研究[D]. 周密. 东北大学. 2015
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