发布时间：2023-03-01 16:28:03
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的合金工艺论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
为了研究材料的组织遗传性，对材料中间退火后的金相组织进行了观察，如图2。
2中间退火后材料的性能
新型3×××合金材料中间退火后的力学性能列于表2。可见，退火状态下两种厚度材料的性能相差不太大，其中0．21mm厚度材料退火后的强度稍高，伸长率稍低。拉伸试样断口的扫描电镜观察如图3所示。可以看出，其断口有较深较大的韧窝，呈现明显的韧性断裂特征［2］，大而深的韧窝是在应力作用下，变形集中在粗大的第二相周围，导致粗大第二相脱落形成的。
3生产工艺对箔材组织性能的影响
对于退火态箔材，冷轧变形量是影响箔材再结晶开始温度及完全再结晶所需时间主要因素。在相同退火制度下，箔材冷轧变形量不同，晶粒度就不同。将冷轧变形量为97．4%、41．9%和14．3%的箔材分别进行成品退火制度试验研究。97．4%冷变形量的成品箔材经不同退火制度处理后的组织如图4所示，可以看出，新型3×××铝合金箔材随着退火温度的提高，晶粒组织没有明显的变化，晶粒尺寸在30μm～60μm范围。41．9%冷变形量成品箔材经不同退火制度处理后的组织如图5所示。可以看出，41．9%冷变形量时新型3×××铝合金箔材的偏光组织与97．4%冷变形量的有相同的趋势，即随着退火温度的提高晶粒组织没有明显的变化。但是前者的晶粒尺寸为60μm～90μm，与97．4%冷变形量的相比较其晶粒有所增大。14．3%冷变形量的成品箔材经不同退火制度处理后的组织如图6所示。可以看出，14．3%冷变形量的新型3×××铝合金箔材随退火温度升高，晶粒尺寸变化不大;但14．3%冷变形量的箔材晶粒尺寸比97．4%和41．9%冷变形量的大得多，在120μm～180μm之间。可见，冷轧变形量对箔材的晶粒尺寸起到决定性的作用。为了研究退火保温时间对成品箔材组织的影响，以41．9%冷变形量的箔材为例，对箔材在420℃保温0．5h～15h退火试验，结果如图7。可见，随着退火保温时间的延长箔材的晶粒不断变大，保温时间12h以后再延长保温时间其组织没有发生明显变化，表明此时组织已完全再结晶并且晶粒已充分长大。对于这样组织的箔材在更高的温度下其组织也不会发生明显的变化，亦即晶粒大小比较稳定，所以在生产中，为了保证成品质量，确定新型3×××铝合金箔材成品的退火制度确定为420℃12h。
4箔材的高温性能和承压能力试验
新型3×××铝合金箔材在610℃0．5h高温情况下的变形情况如表3。通过试验后把14．3%冷变形量的新型3×××铝合金箔材(0．18mm厚)送给用户委托进行钎焊打压试验，打压五次，平均承压能力22．8MPa。表明0．18mm厚的新型3×××铝合金箔材的承压值远远超过0．20mm厚度常用3003铝合金箔材的承压能力(17MPa)，其冷加工性能也能够满足用户的加工需要，用户表示非常满意，从而解决了换热器翅片厚度减薄、承压能力提高的问题。
5结论
一、开展“两防一体化”建设是经济社会发展对人防工作提出的新要求
人类社会发展史，特别是一些发达目家的经济发展已经证明，社会的现代化程度越此文来源于文秘站网高，人们的物质文化生活水平越此文来源于文秘站网高，政府对社会提供的保障服务也随之不断提高和完善。密切关注社会生产的安全和人民生活的安全，不断提高社会运作和人民生活的质量，是政府的一项重要职责。在我国社会主义现代化建设进程不断加快，人民物质文化生活水平不断提高，社会物质财富不断丰富的同时，各种灾害事故隐患也逐渐增加，人民群众的生产、生活安全和生存环境，已成为实施经济社会可持续发展战略不可忽视的一个重大问题。我国是世界上灾害最严重的国家之一。有关资料显示，建国五十年来，全国平均每年因各种灾害而死亡的人数多达数万，所造成的经济损失约占国民生产总值的3—6％，大大高于发达国家0．3—0．5％的比率。且不说震灾、水患等自然灾害，生产、生活中的灾害事故亦频频发生，在一些领域甚至呈上升趋势。如化工事故，据统计，1969年至1981年，全国登记在案的为102起，到1987年已增至3617起，不仅上升趋势很快，而且造成的人员伤亡和经济损失也越此文来源于文秘站网来越此文来源于文秘站网大。仅黄岛油库、深圳清水河化学品仓库两起爆炸事件，就造成20多人死亡、100余人受伤，疏散转移居民13万余人，经济损失达3亿多元。这些灾害事故，不仅给城市建设和人民生命财产造成了严重威胁和损失，而且影响和制约了我国经济的发展。在经济社会发展中，全面加强社会保障机制建设，保障人民群众生产和生命财产安全，组织人民群众对自然灾害和各种突发事故进行有效的防护与救援，预防和减少灾害损失，维护社会稳定，已成为各级政府的紧迫任务。
目前，我国的防灾和抢险救灾组织体制和运行机制还比较松散，没有从总体上建立起一套统一的社会救援组织体制和自如高效的运行机制，各种灾害救援力量分散于不同行业，隶属于不同部门。这种组织体制，固然有专业性较强的特点，但又有综合性不足以及条条管理、自成相对封闭体系，不便统筹救灾准备工作和协调使用各种救灾力量等严重缺陷，特别是现在，“复合型”灾害越此文来源于文秘站网来越此文来源于文秘站网多，这种救援工作体制更显得与现实需要不相适应，直接影响着防护和救援效果，也难以使防灾救灾工作走上制度化、规范化轨道。预此文来源于文秘站网防灾害事故的计划性、灾害事故的突发性和抢险救灾行动的综合性，迫切需要建立一个综合管理开展灾害事故风险评估和研究制定防灾救灾预案，统一组织指挥和协调使用各种防灾救灾力量的组织机构，以便有效组织调度有关部门、单位，制定防灾救灾预案，在出现灾害事故时，根据需要采取协调一致的行动，形成防灾和抢险救灾合力，预防和最大限度地减煞灾害事故造成的损失。就目前政府机构设置及其职责分工情况看，人防部门承担防灾救灾职能，具有其他部门不可比拟的优势和条件。一是人防部门军地共管的领导体制和业已形成的军地密切协作的运行机制，便于协调军地两方面的力量参加重大灾害事故的应急救援；二是人防部门已经建立起较为完善的组织指挥体系和通信警报系统，具有实施抢险救灾指挥调度的便利条件和迅速有效的灾情报知手段；三是人防部门既有的组织指挥专业人才队伍，熟悉组织指挥的内容、方法和程序。由于组织实施人民防空与防灾救援行动特点相近、方法通用，人防部门的干部队伍完全有能力承担从灾害事故风险评估、防灾救灾预案准备到组织实施防灾救灾行动等一整套防灾救援任务；四是人防部门已经组建和训练了一支包括七种专业技术力量的人防专业队伍，可基本适应遂行各种抢险救援任务的需要。战时组织人民防空和平时组织防灾救援总体要求和目的的一致性，敌空袭后果和灾害事故后果的相似性，消除空袭后果和消除灾害事故后果在组织指挥方法、程序和力量使用上的共同点，说明人防部门承担综合管理防灾救灾的职能，既是经济社会发展的迫切需要，也是合理配置政府职能的最佳选择。
二、“两防一体化”是促进人防平战结合向更高层次发展，推动人防向民防转变的必由之路，也是加强人防建设的重大举措
在人防平战结合进程中，人防工程等设施的开发利用，推动了人防建设由封闭到开放，由消耗型向增值型发展的历史性跨越此文来源于文秘站网，是人防工作为经济建设服务的一项重大成果。“两防一体化”势必有力推动人防工作在更宽广的领域服务和保障经济社会发展，更具体地体现其“保护人民的生命和财产安全，．保障社会主义现代化建设的顺利进行”的宗旨，加快我国人防与国际民防接轨的步伐，这既符合优化配置资源的市场经济规律，也符合国际民防的发展规律；既是维护国家和人民根本利益的需要，也是人防建设新的生机、活力之源。
从国际上看，国外“民防”最早也是以“防空”的概念提出来。随着战争形态的变化和经济社会发展的客观需要，“民防”这一概念的内涵不断扩大，不仅包括了防空袭，而且包括了保护居民在战争中免受各种伤害，进而延伸到平时保护居民生命和财产安全。当前，在国际上，民防已发展成为战时和平时保国保民的一项重要的防御国策，其职责已从保护平民生命财产少受战争和灾害事故的威胁与破坏，一直延伸到各种人道主义救援；从保存国家战争潜力拓展到平时抢险救灾，甚至保护生态环境和人类文明遗址。可见国际“民防”已经是一个全方位、多层次、综合性的概念，其职能已囊括战时和平时经济社会生活的诸多方面，研究和落实的是生存与发展这两个事关国家安全利益和长远利益的最基本的问题，是一种体制和机制上的高层次的平战结合。我国已于1992年加入国际民防组织，又是一个拥有13亿人口的发展中大国，面对与国际民防的差距，应当深入研究国际民防的发展规律，借鉴其先进经验和做法。要通过实施“两防一体化”，推动人防平战结合向更深程度和更高层次发展，把人防战时防空救灾的职能延伸到平时的防灾救灾，把两者在体制的层面上结合起来，并切实体现在国家经济社会发展的机制中和蓝图上，使人防建设不仅能够筑牢空天防护的“盾牌”，而且能够为经济社会发展系上一条“安全带”。
就人防事业本身的发展而言，空袭与反空袭、防空袭已成为现代高技术战争的主要作战形式，“ 矛”与“盾”的较量空前尖锐、剧烈，人民防空的建设水平和御敌能力，直接关系战争胜负及国家和人民生命财产安全。同时，现代高技术战争，敌空袭的隐蔽性增强、突然性增大，目标破坏集中，毁伤程度严重，消除空袭后果任务艰巨，因此，也需要通过平时的防灾救灾行动，锻炼提高处置各种突发性事故的能力，不断增强人民防空队伍的战斗力，为赢得防空袭斗争胜利奠定坚实的基础。目前，人防系统虽然建立了比较完善的组织指挥、人口疏散、通信警报和掩蔽工程体系，组建了人民防空专业队伍，但实战能力尚未经过检验，尤其是人民防空的组织指挥系统和专业队伍，由于缺少类似实战的锻炼，战时能否有效发挥作用_，能否确保“打赢”，目前尚不好完全做出肯定性的回答，亟需通过参加平时的抢险救灾，大力推进“两防一体化”工作，使人防队伍得到应有的锻炼，从而不断检验和提高其战斗力。由此可见，加强“两防一体化”工作，不仅是经济社会发展的需要，而且也是关乎人防建设质量和人防事业生存、发展的一件大事。
三、省级人防部门在“两防一体化”工作中应抓好的几个方面的问题
对于如何搞好“两防一体化”工作，近年来，一些省、市已经进行了有效的探索和实践，积累了一些经验。1999年，我省按照“以承担化学事故应急救援为重点，兼顾其他与人民防空关系紧密的救援，组织协调社会有关方面力量，消除事故(灾害)后果，推进人民防空与应急救援一体化”的思路，在石家庄等五个城市开展了化学事故应急救援试点，在取得初步经验后，从20__年开始将此作为人防工作改革的一项重要任务，向全省各市人防部门做出部署，县级人防部门的专业队伍，正在按照“两防一体化”的要求组建。目前，沧州市已在人防办成立化学事故应急救援指挥中心，邯郸市邯山区人防办已承担防汛和抗洪救灾职能，其他各市也在结合实际，积极研究开展“两防一体化”工作的措施和办法。从试点至今，已有五个市共接警处警30多次，迈出了实施“两防一体化”的第一步。但从我省乃至全国范围看，“两防一体化”工作还处于探索起步阶段，尤其是各省、自治区，所辖各城市情况差别较大，防救重点不尽相同，领导层对这项工作的认识程度也不尽一致。如何把这项工作开展起来，坚持下去，有待研究解决的问题还很多。我们认为，推动“两防一体化”工作，并使之走上制度化、规范化轨道，省人防部门应着力抓好以下几个方面的工作。
一是政策推动。开展“两防一体化”，是一项涉及面广、政策性强的工作，是人防平战结合和经济社会发展中的一件新生事物，要在一省范围内展开，需要有明确的政策措施。在这项工作中，省人防部门的主要任务是宏观指导，总体调度，出台政策，推动各市以政府行为抓好落实。应把“两防一体化”工作作为人防工作改革和更好地服务经济社会发展的重大课题，深入研究，精心谋划，主动与省直有关部门和各市政府、军事机关沟通协调，阐明利害；积极为省政府、省军区当好参谋，站在落实“三个代表”要求的高度，着眼全省经济社会可持续发展和深化人防工作改革，大力提高人民防空建设水平和战时、平时的服务保障能力，提出实施“两防一体化”的意见建议，以省政府、省军区或省国防动员委员会的名义出台开展“两防一体化”的政策措施，确保其高起点开头、举步。
二是制订规范。围绕“两个适应”、平战两个需要和遂行防灾救援任务，对“两防一体化”工作的领导体制、运行机制和机构设置，人防部门与其他有关部门的防护职责界定和任务分工，建立社会救援网络等方面的问题，提出明确要求；对事故灾害风险评估、分门别类制订防灾救灾预案和各项保障计划、完善指挥通信手段、整组专业队伍以及器械装备配备等明确标准，做出规范，并督导各市抓好落实，确保“两防一体化”工作沿着规范化轨道发展。
关键词：冶金工业，高速钢轧辊，研究现状
一、冶金工业的发展现状
（一）钢铁生产工艺流程逐步优化
20世纪90年代以来,世界钢铁工业在激烈的国际市场竞争中,由20世纪80年代以前的以扩大规模、增加产量为主转向降低消耗、降低成本、提高质量、增加品种和保护环境。博士论文，高速钢轧辊。钢铁工业技术进步的主流是缩短生产流程,减少工序,提高质量,降低消耗,提高效率。技术进步中有两大主要趋向:一是寻找可以替代传统工艺的新工艺流程的研究开发;二是现有工艺和技术装备的完善化。两大技术进步趋向互相竞争、相互渗透,促使钢铁工业不断提高钢材质量、减少消耗、降低成本、减轻对环境的污染,进一步走向集约化。
传统的钢铁生产工艺流程是一种“冷态”下间歇式生产的工艺流程。日本在20世纪60年代建设的10多个大型钢铁厂都是采用这种工艺流程。20世纪80年代以后,世界钢铁业已逐步将上述传统的钢铁生产工艺流程改造成为现代化“热态”连续生产工艺流程。这种工艺流程具有高效、连续、紧凑、智能等特点。20世纪80年代末期,德国、法国、日本、意大利、美国等钢铁工业发达国家开发成功接近最终钢材产品形状的连铸、连轧技术,如带钢、型钢的连铸连轧等。由于该技术具有工艺流程紧凑、生产周期短、物料消耗少、生产效率高等一系列优点,在近十多年来得到了快速发展。自从1989年世界第一条薄板坯连铸连轧生产线在美国纽柯公司克劳福兹维尔厂投产以来, 经过10多年发展,到2002年底,世界上已有38个薄板坯连铸连轧生产厂共56条生产线,总生产能力已超过5 500万吨。我国现已有5个钢铁企业建成8条薄板坯连铸连轧生产线,到目前为止又有5个钢铁企业正在建设厚板坯连铸连轧生产线,不久的将来总生产能力将达2000万吨,预计届时将占全世界同类生产线能力的1/4以上。博士论文，高速钢轧辊。2001年我国连铸比达到89.71%,已经超过了2000年的世界平均水平。2003年达到了96.96%,目前,全国重点大中型企业中,连铸比达到99%以上的企业已达41家。
带钢连铸连轧技术是世界主要钢铁生产国家正在积极开发应用的一项重大钢铁生产前沿技术,它将是21世纪钢铁生产技术的一个主要发展方向。
（二）钢铁产量不断增长
冶金行业的发展受到国内与国际宏观经济环境的共同影响。国内方面,国家采取的宏观调控措施初见成效,钢铁行业投资规模过大,低水平重复建设得到遏制,有效打击了“地条钢”等劣质产品冲击钢材市场的行为,进一步净化了市场,钢铁生产企业对市场更加理性化。消费结构的升级和城镇化速度加快为钢铁行业发展提供了基本的保障;西部大开发和振兴东北老工业基地的战略也为钢铁行业提供了新的发展机会。国际方面,世界经济仍保持总体向好的发展态势,全球钢铁需求持续增长。
二、冶金工业对轧辊的需求
钢铁工业的持续发展,为轧辊制造业提供了广阔的发展空间。博士论文，高速钢轧辊。一方面,随着钢产量的不断增加,轧辊需求量大幅增长。仅就国内而言,据统计,每年消耗的轧辊材料有50万吨以上,价值数十亿元。另一方面,随着轧钢技术和装备水平的不断提高,对轧辊的质量也提出了更高的要求。而国内轧辊生产厂家的制造水平还较落后。仅以宝钢为例,2000年,宝钢用于轧辊的采购资金超过2亿元,其中国内的只占30%,国外的占70%。因此,不断研究新型轧辊材质及制造工艺,为轧机配备高性能的轧辊已成为国内轧辊生产行业面临的重要课题。
三、轧辊材料的研究现状
为提高热轧辊的表面耐磨性,热轧辊材料不断地得到改进,其基本的发展过程是从冷硬铸铁到高铬铸铁到半高速钢和高速钢。高速钢材料用于轧辊制造,使轧辊性能显著提高,轧材质量明显改善。
（一）高速钢轧辊的特点
高速钢轧辊是用具有高硬度,尤其是具有很好的红硬性、耐磨性和淬透性的高速钢作为轧辊的工作层,用韧性满足要求的高强度灰铁、球铁、铸钢及锻钢作为轧辊的芯部材料,把工作层和芯部以冶金结合的方式结合起来的高性能轧辊。
1、高速钢轧辊的化学成分特点
(1)含有较多的C和V。C和V可以形成高硬度的MC型碳化物,提高轧辊耐磨性;
(2)有较高的Cr含量。Cr含量高,可在轧辊组织中形成一定数量的M7C3型碳化物,有利于降低轧制力并改善轧辊辊面的抗粗糙性;
(3)含有一定量的Co(≤10%)。Co可提高高速钢轧辊的红硬性,从而提高轧辊耐磨性;
(4)离心铸造高速钢轧辊中含有≤5%的Nb。Nb可降低轧辊组织中因合金元素密度差大而引起的偏析。
2、高速钢轧辊的组织特点
高速钢轧辊的性能取决于其微观组织结构特征:(1)碳化物的种类、形状、体积分数及分布;(2)马氏体基体的性能特点;(3)晶粒尺寸大小。轧辊用高速钢材料的微观组织结构与合金成分及工艺条件有关。因材料成分和工艺条件的不同,出现了各种不同的研究结果。同以往的高铬铸铁轧辊相比,高速钢轧辊中的碳化物类型较多,除含有MC型碳化物外,还含有M2C、M6C和M7C3型碳化物。
（二）高速钢轧辊的生产工艺及其特点
围绕着轧辊外层与芯部的结合问题,高速钢轧辊的制造技术不断发展。博士论文，高速钢轧辊。目前国外主要采用离心铸造法(CF)、连续浇铸复合法(CPC)和电渣熔铸法(ESR)制造,而热等静压法(HIP)和喷射成形法(Osprey)仍在完善和发展中。CPC法制造轧辊装备复杂,我国仍无法生产;ESR法制造轧辊能耗高,仅适合于制造冷轧辊;用离心铸造法生产轧辊装备简单,工艺稳定,效率高,是制造高速钢轧辊的重要方法。博士论文，高速钢轧辊。离心铸造法生产高速钢轧辊尽管存在着合金元素容易产生偏析的问题,但由于其突出的优点,使它在相当长一段时间内仍处于高速钢轧辊生产的主导地位。博士论文，高速钢轧辊。
（三）高速钢轧辊的应用
自20世纪80年代以来,国外在热带钢连轧机上开始试用高速钢轧辊并取得良好效果。目前高速钢轧辊的比例不断提高,在某些机架上,甚至全部采用了高速钢轧辊。使用高速钢轧辊后,辊耗明显下降,换辊次数显著减少,轧辊研磨量减少,轧机能力提高,燃料和动力消耗降低,有助于降低轧制成本和提高带钢质量。
近年来我国也开展了铸造高速钢轧辊的研究,北京冶金设备研究院采用普通离心铸造方法生产了高速钢辊环,其成分(质量分数,%)为:2.0~2.4C,8~15W,2~3Mo,4~7V,3~5Co;金相组织为:马氏体+共晶碳化物+二次碳化物+残余奥氏体;力学性能为:硬度60~65HRC,冲击韧性(5~10)J/cm,抗拉强度(400~600)MPa。
四、结语
随着轧机向自动化、连续化、重型化方向发展,对轧辊的几何尺寸、表面精度和力学性能提出了更高的要求。轧辊生产厂、研究机构和钢铁生产企业必须加强冶金轧辊材料的基础性研究、轧辊生产技术的研究、轧辊工艺装备的研究和轧辊使用技术的研究,不断提高我国轧辊制造业和钢铁产品的国际竞争力。
参考文献：
[1]符寒光.高速钢轧辊研究的现状及展望[J]钢铁,2000,(05).
[2]翁宇庆.我国冶金工业在新世纪最初几年的科技进步[J]钢铁,2004,(01).
关键词：定向凝固;电磁约束;深过冷;单晶连铸;激光超高温度梯度;特种定向凝固
所谓定向凝固[1]，是在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和未凝固熔体中建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，获得具有特定取向柱状晶的技术。该技术较好地控制了凝固组织的晶粒取向，消除了横向晶界，大大提高了材料的纵向力学性能。
1.传统定向凝固技术的发展过程
传统的定向凝固技术经历了由发热铸型法（EP法）、功率降低法（PD法）、快速凝固法（HRS法）、液态金属凝固法（LMC法）、流态床冷却法（FBQ法）等的发展过程。
这些方法所获得的冷却速度都是很有限的。首先是冷却速度太慢，使得凝固组织有充分的时间长大、粗化，以致产生严重的枝晶偏析，限制了材料性能的提高；其次，是凝固界面与液相中最高温度面距离太远，固液界面并不处于最佳位置，因此所获得的温度梯度不大，这样为了保证界面前液相中没有稳定的结晶核心的形成，所能允许的最大凝固速度就有限。为了更进一步提高材料的各项使用性能和综合性能，有必要对传统定向凝固技术进行改造。在充分吸收其他凝固技术如快速凝固等优点基础上出现了许多新型的定向凝固技术。
2.新型定向凝固技术
2.1电磁约束成形定向凝固法（DSEMS法）[2]
其原理是利用电磁感应加热使合金熔融，然后用在金属熔体表层部分产生的电磁压力来约束已熔化的金属熔体成形，同时,由于冷却介质与铸件表面有的直接接触, 铸件固相的冷却能力得到增强,使得固液界面附近熔体内可以产生很高的温度梯度,使凝固组织超细化。但该技术涉及电磁流体力学、冶金、凝固以及自动控制等多学科领域，目前还处于研究阶段。
2.2深过冷定向凝固（DUDS法）
过冷熔体中的定向凝固首先由B.Lux 等在1981年提出，其基本原理是将装有试样的坩埚装在一个高频线圈中循环加热，通过蒸发与分解或加入净化剂去除、吸附和钝异质核心，从而获得深过冷的合金熔体；然后再将坩埚的底部激冷，让合金熔体底部先形核，晶体自下而上生长，形成定向排列的树枝晶骨架， 残余的金属液向已有的枝晶骨架上凝固，最终获得了定向凝固组织。深过冷熔体凝固速度很快，凝固时间很短，可大幅度提高生产效率，改善组织和性能。
2.3单晶连铸技术[3]
单晶连铸技术，即O.C.C法。其基本原理是：将结晶器的温度保持在熔体的凝固温度以上，绝对避免熔体在型壁上形核，熔体的凝固只在脱离结晶器的瞬间进行。随着铸锭不断离开结晶器， 晶体的生长方向沿热流的反方向进行。O.C.C法可以得到完全单方向凝固的无限长柱状组织；铸件气孔、夹渣等缺陷较少；组织致密，消除了横向晶界。
2.4激光超高温度梯度快速定向凝固法（LRM法）[4]
利用激光表面熔凝技术实现超高温度梯度快速定向凝固。其关键在于：在激光熔池内获得与激光扫描方向一致的温度梯度；根据合金凝固特性选择适当的工艺参数以获得胞晶组织。激光能量高度集中的特性，使,其温度梯度可高达106K/m,速度可高达24mm/s,冷却速度，较区熔液态金属冷却法大大提高(约为三个数量级)。
2.5特种定向凝固技术[5]
2.5.1侧向约束下的定向凝固
侧向约束下的定向凝固考虑到沿凝固方向，制品的截面形状与大小发生变化时对凝固过程和组织的影响。以施加侧向约束使试样截面突然减小，模拟叶片的变截面时得到的单晶镍基高温合金凝固组织为例。随着试样截面的突然减小，合金凝固组织由发达的粗枝状很快转化为细的胞状。随着凝固的继续进行，胞晶间距逐渐增加，之后胞晶间距趋于恒定，凝固进入新的稳态。最后当试样截面由小突然增大时，凝固状态也由胞状很快转化为粗枝状。对存在截面变化的实际单晶合金铸件，在生产过程中不应采用恒定的铸型抽拉速度，而应在其整个凝固过程中适时调节抽拉速度及其他冷却条件，以获得组织和成分均匀的单晶合金铸件。
2.5.2对流下的定向凝固
对流下的定向凝固主要利用加速坩埚旋转技术装置（ACRT）。在加速旋转过程中液相强迫对流，由于极大的改变热质传输过程而引起了界面形貌的显著变化。在一般定向凝固条件下，合金组织中枝晶发达，糊状区宽度变大。ACRT状态下的糊状凝固区宽度较静态下的要小得多。对Al-Si共晶合金，在定向凝固开始时就让坩埚旋转，则强烈的对流导致Si相得断裂。Si碎片可进一步破碎并生长，最后形成块状Si共晶组织。施加坩埚的变速旋转，则Si相在坩埚加速旋转阶段变得更加规则。只有当坩埚旋转方式与定向凝固参数合理配合时，才能获得理想的定向组织。在通常情况下，提高GTL/υ的值，当GTL过高时，Si相虽然定向生长，但粗化现象明显。
2.5.3二维定向凝固
二维定向凝固（bi-directional solidification）的概念是J.Brigme于20世纪80年代初提出来的，主要用于制备高性能叶片和圆盘件。对圆盘件而言，二维定向凝固的主要原理是控制热流方向，使得金属由边缘向中心定向生长，最后获得具有径向柱状晶（宏观）和枝晶轴（微观）组织的材料。目前利用这种方法已制备出铝合金样件和高温镍基合金的样件。
2.6存在的问题及展望
虽然定向凝固技术能获得小偏析甚至无偏析的超细化的组织等，具有广阔的应用前景，但仍有一些问题要解决。
第一，激光超高温度梯度定向凝固技术的凝固组织是从基体外延生长的，界面上不同位置的生长方向也不相同，在对凝固组织进行定量分析时造成困难。
第二，深过冷还需解决在不同过冷度条件下，过冷熔体激发形核后晶体的生长方式和组织形成规律； 确定适用于形成枝晶阵列微观组织的试验条件和工艺因素。
第三，快速定向凝固技术只适合于制备一维或二维小尺度材料，在应用上受到一定限制。如何解决大体积深过冷熔体激发快速定向凝固技术，利用该技术获得具有一定外形的零件。
综上述说，合理调节温度梯度和过冷度是定向凝固发展的一个方向。另外，采取不同控制措施以获得细小的定向组织，便成为新一代定向凝固技术发展的又一方向。在今后较长一段时间内，材料加工技术的研究将倾向于：性能设计与工艺设计的一体化和材料设计、制备、成型与加工处理的全过程中队材料组织性能和形状尺寸进行精确控制等方面。
参考文献
[1]谢建新等.材料加工新技术与新工艺[M].冶金工业出版社.2004.3:61
[2]李金山.钢的电磁约束成型定向凝固研究.西北工业大学[博士论文].1998.
[3]范新会.魏朋义.李建国等.单晶连铸技术原理及试验研究[J].中国有色金属学报.1996.6(4):106
[4]李雯霞等.定向凝固技术现状与展望[J].中国铸造装备与技术.2009.2:9~13
关键词：氩弧焊；大摇摆操作法；焊接工艺；焊接质量
中图分类号 TG444.74 文献标识码：A
0前言
普光气田地面集输工程天然气H2S含量13%～18%，CO2含量8%～10%，我公司承建的普光气田地面集输工程集气站项目中，根据设计要求使用了INCOLOY825(φ114×17.5/14.2；φ89×11mm)特种抗硫管材。
目前抗硫管材的焊接在国内还没有成熟的经验可借鉴，由于管道内输送的是高含硫化氢的天然气，介质输送压力高达30MPa，焊接工艺较为复杂，对焊接质量的要求极高，特别是井口管道使用条件苛刻。参与该项目的国内几家施工单位的焊工没有此类工程的施工经验。也尚无成熟的焊接工艺借鉴，焊接质量的优劣直接影响到管道使用安全。
其焊接工艺为手工氩弧焊打底+手工电弧焊填充盖面。在前期的焊接技能培训中，组织焊工和技术人员进行技术攻关，通过不同焊接操作方法的试验摸索，优选的大摇摆操作方法显现出明显技术优势，该操作方法尤为适用于INCOLOY825合金的焊接。在施焊中采用此种操作方法进行焊接，焊缝根部熔合及内表面质量得到明显提高，焊接一次合格率达到98%以上。
1 焊接工艺分析
近几年来，手工钨极氩弧焊工艺在国内外承压管道建设中应用较广，但是采用大摇摆焊接工艺操作的方法焊接有色金属管道使用的较少，其操作方式与国内的传统操作方法有显著不同(国内手工钨极氩弧焊的传统操作方法是：手靠着或不靠着工件，采用直线运作焊枪的方式进行熔焊)，该操作工艺具有一定的操作难度。而INCOLOY825合金则具有焊接低熔透性、在根焊时需对管内进行充氩保护。结合大摇摆焊接操作工艺及INCOLOY825合金的焊接特性，将大摇摆焊操作方法应用到实际施工中，可加快焊接施工进度，确保焊接质量。
1.1大摇摆焊接操作工艺
采用手工钨极氩弧焊，在规定的焊接参数条件下，焊工操作方式上通过氩弧焊把的陶瓷嘴靠着焊缝坡口两侧 ，采用较大的摇摆幅度和一定的摇摆节奏来熔化焊丝和根部的焊缝，使达到一定的熔孔效应或熔池效应，以在焊接过程中及时观察和掌握焊缝的形成，从而及时调整手工送丝的质量和频率 ，按个人技术水平掌握的良好幅度和频率来摇摆焊接，保证根部焊缝质量。大摇摆焊接操作工艺具有大间隙、小电流、细焊丝、大摇摆的特点。
1.2大摇摆焊接操作工艺的结构特点
大摇摆焊焊接接头的结构特点如图1所示。
图1 焊接接头装配结构
焊接接头的结构必须满足如下要求 ：根部装配间隙必须保证 a=3～5mm，在 4mm为佳 ；钝边量 b=0.5~1.5 mm；采用相同材质 、一定直径规格的点固棒点焊组对焊口。
1.3 大摇摆焊接操作工艺优点
大摇摆焊接工艺操作特征如图2所示。
f-摆动频率；A-摆动幅度；d-根部熔孔直径
图2大摇摆焊接工艺操作特征
（1）大摇摆焊接操作工艺的焊接接头结构，其根部装配间隙比国内的传统操作工艺间隙大 2～3min。根部打底的第一层焊缝采用大摇摆焊接操作工艺 ，根据熔孔效应判断根部成形质量，保证根部焊透和熔合良好，在焊缝收口处预留 15～20mm焊缝暂时不焊，作为根部焊缝成形的观察窗口（图3）。这个观察窗口为焊工观察 、分析根部焊缝质量提供了良好条件，只要配备一把聚光小手电简就可判断根部质量 ，若有缺陷便可及时做好返工处理。最后再焊接此观察窗口。因此，采用大摇摆焊接工艺操作能够提高根部的焊接质量，提高焊接合格率，减少焊缝的RT检验返修率，降低 RT检验成本，提高焊接效率 。
图3 焊接观察口
（2）大摇摆焊接操作工艺的焊接接头根部装配间隙较大，在根部打底焊时，如果在现场疑难位置焊接，对于开敞性很差的位置，能够较为容易地达到焊接熔池背面送丝（图4）。控制背部焊缝成形和透明度，提高根部焊接质量和焊接合格率。
图4熔池背面送丝
（3）采用大摇摆焊接操作工艺 ，由于焊接摇摆有一定的幅度和摇摆节奏 ，只要在坡口两侧停留的时间合适 ，层间熔合质量就可以得到保证。由于焊接摇摆具有一定的幅度和摇摆节奏，喷嘴中的氩气保护具有良好的跟踪保护性，对焊接熔池和热影响区有跟踪保护和冷却的作用。因此，采用大摇摆焊接工艺操作可以提高焊缝的表面成形和质量。在整个焊接过程中，减少气孔的产生，细化晶粒，提高强度，同时使焊缝具有良好的致密性 ，对于不锈钢材料还具有很好的耐腐蚀性。
（4）大摇摆焊操作难点。大摇摆焊接操作工艺主要是装配间隙、焊接过程中的摆幅及频率、坡口两侧的停留时间、送丝量的控制。如何在焊接过程中合理匹配这些参数，需要通过严格的培训方能达到。
1.4INCOLOY825合金的焊接工艺特点
镍基合金在耐腐蚀、耐高低温方面具有独特的优点。但由于其特性决定，在其焊接过程中需采取一些特殊措施方能保证焊接质量。常见的焊接缺陷主要包括以下几点。
1.4.1杂质污染和晶界开裂
镍在高低温下均具有良好的塑性及加工性能，在结晶温度200℃~600℃以上退火可消除加工硬化，提高塑性。镍的化学活性低，在氧化初期形成的氧化膜能防止其进一步的氧化和腐蚀。镍与Cr、Mo等其他元素形成合金后，力学性能、抗腐蚀性能、抗氧化性能显著改变，热导率和电导率下降。纯镍焊接性能良好，但极易被铅、硫等杂质污染，延晶界开裂。所以在焊接时应注意防止污染。
1.4.2热裂纹及晶间腐蚀
焊缝中的低熔点杂质元素易与镍元素形成低熔共晶物；其熔池流动性差，表面张力大。增加焊缝晶间腐蚀、焊接热裂纹的发生倾向。此外，镍对氢、氮等比较敏感，容易产生气孔和弧坑裂纹。对于含Gr、Mo等元素的焊接接头具有晶间腐蚀倾向，主要是由于焊接接头在敏化温度范围内停留时间较长，造成晶界附近贫Gr贫Mo引起。因此，在焊接过程中应采用较小线能量，防止Gr、Mo等元素的烧损；同时，收弧接头要饱满。
1.4.3气孔及氢瘤
O2、H2、CO2在液态镍中溶解度较大，但在冷却时溶解度明显减小，熔池中的气体来不及逸出，可能会在焊缝中产生气孔和氢瘤。因此，在焊接过程中要对焊接区域进行可靠的保护，使熔池得到脱氧，避免气水等缺陷。镍基合金熔化焊具有低熔透性的特点，但不宜采用大线能量增加熔透性，一般采用较大坡口及较小钝边。例如，坡口加工时采用较大坡口角度（75°）和小钝边（0～1.5mm），焊接时摆动焊枪，增加熔深。
1.4.4焊接区域的保护
根据以上几点分析，在镍基合金的焊接施工中对焊接区域的保护极为重要。在采用手工钨极氩弧焊根焊中，必须在管内持续充氩，防止氧化。且在焊接过程中，须对焊缝进行观察，焊缝区、热影响区金属呈银白、金黄色说明气保护效果好，方可继续施焊。
2手工氩弧焊大摇摆操作工艺在INCOLOY825合金管材焊接上的应用
根据以上对大摇摆操作方法及镍基合金工艺性的分析，我们在施工中将大摇摆操作方法应用到镍基合金的焊接中得到了很好的效果。
(1)大摇摆操作方法要求较大的组对间隙，在镍基合金的焊接过程中需要足够的间隙以便对内部焊缝进行观察。
(2)镍基合金熔池流动性差，大摇摆焊操作方法可以对熔池进行有效地搅动，有利于熔池内各种气体的逸出，防止产生气孔。且有利于焊缝内表面成型。
(3)镍基合金的焊接要求采用较小线能量。大摇摆焊操作工艺具有细焊丝、小电流的特点，有利于防止焊接接头热裂纹。
(4)镍基合金具有低熔透性的焊接特点。大摇摆焊操作工艺组对间隙大，主要控制焊缝坡口两侧的停留时间，可以对坡口两侧金属有效地熔合，增强焊接接头熔透。大摇摆对焊接熔池和热影响区有跟踪保护和冷却的作用，降低了焊接接头在敏化温度范围内的停留时间，避免晶界贫Gr、贫Mo，以提高焊接接头的抗晶间腐蚀性能。
(5)大摇摆焊接操作工艺结构的装配间隙比较大，焊接填充金属量多，焊缝较宽，变形量大，如果装配控制不当，在一定程度上需要采取反变形措施。
3应用效果
大摇摆焊接工艺具有焊接合格率高 、焊缝成形好、返修率低等的优点，对镍基合金的焊接尤为适合。在普光气田地面集输工程建设中得到了广泛应用，其应用效果良好，镍基合金管道的焊接一次合格率达到98%以上，大大降低了焊缝返修率，提高了焊接质量，加快了工程建设速度。
参考文献：
[1]中国石化集团第五建设公司.SH3501石油化工有毒可燃介质管道工程施工及验收规范.2001
关键词： 金属工艺学 教学方法 创新能力
创新能力指运用知识和理论，在科学、艺术、技术和各种实践活动领域中不断提供具有经济价值、社会价值、生态价值的新思想、新理论、新方法和新发明的能力。创新能力是民族进步的灵魂、经济竞争的核心。《金属工艺学》作为技工院校机械类各专业的一门重要基础课程，其内容极为丰富，涵盖金属的力学性能、金属的晶体结构与结晶、金属的塑性变形与再结晶、铁碳合金、钢的热处理、工业用钢、铸铁、非铁金属材料、非金属材料与复合材料、铸造、锻压、焊接、胶接技术、金属切削加工的基础知识、各种表面的加工方法等内容。我从事多年该学科教学工作，由衷地感到在教学中不仅要向学生传授上述专业知识和专业技能，更要将对学生创新能力的培养贯穿始终。
一、转变观念，创新方法
目前职业学校中《金属工艺学》的教学方法大多仍沿用“满堂灌”，主要以教师传授知识为主，以课堂为中心，学生学知识的过程实际上是对教师讲授的知识的“吸收―储存―再现”的过程，了无新意，更谈不上创新。面对高度信息化的社会，教师已经不能再依靠自身知识优势维护自己的主导地位。必须更新观念，掌握现代化教学手段，如借助多媒体技术，努力利用计算机远程教学网络等先进技术辅助教学，提高教学的直观性，并且经常与各地优秀教师相互听课，探讨教学经验、教学方法等，提高自身教学水平，增强教学效果，从而使自己成为富有创新精神的指导者和组织者。
在课堂教学中，培养学生求异思维能力的一条有效途径是多方向练习、多角度思考和多层次变化。在讲授铁碳合金相图这一部分内容时，先介绍简化的Fe-Fe3C相图的几个特性点、特性线的温度、含碳量及含义，然后围绕GS线、ES线、PSK线这三条线逐一提出问题：第一，试问这三条线中哪一条线是温度随含碳量的增加而下降的？第二，这三条线是钢在极缓慢加热和冷却时的临界点，但在实际加热和冷却条件下，实际各临界点与之有什么关系？第三，钢的淬火冷却起始温度可根据Fe-Fe3C相图选择，那么应该怎样选择？在一个问题面前尽可能地提出多种设想、多种解答和多个答案，使认识主体的求异思维向多方向发散。我们在“工艺路线的制定”这节课中，应积极鼓励学生大胆想象，质疑问难，多思善想，鼓励学生破除“常规思维”的心理障碍，标新立异，在保证加工质量、提高生产率的前提下，让每位学生都自由发挥，各自制定一些典型零件的工艺路线，互相交流，进一步完善。
一般认为，创造性思维的基本品质有“流畅性”、“变通性”、“独特性”、“深刻性”、“跨越性”和“预测性”等七种，求异思维具有前三种特征。因此，培养学生求异思维能力还要从以上三个特征入手。思维的流畅性是对思维速度和效价的评判，它是一种极宝贵的思维品质，常常直接影响一个人的学习效率、工作速度和活动质量。我们常用“思潮如涌”形容才思敏捷的科学家的思维风格和特色，又用“一气呵成”描述才华横溢的文学家的工作状态和时效。一个“涌”字、一个“呵”字，充分体现了创造性思维的高速度、高效价特征。思维的变通性常表现为思路灵活、闻一知十、触类旁通、随机应变。能巧妙合理地改弦易辙以达通，能将思路转到别人不易想到、比较隐蔽的方面。教师应指导学生在思维及解决问题的过程中，不呆板，审时度势，摆脱老框框，能“一计不成，又生一计”，能随机纠正错误，不重蹈覆辙，则常会出现“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”的出人意料的效果。思维独特性的核心是新，它是衡量创造性思维水平高低的主要指标，目前，世界上流行的对青少年学生创造力与创造性思维的测验中，首要的评分原则就是每题的所得分数与该题答案出现的频率成反比。回答得越独特，做出此答案的人数越少，得分越高。可见在学生知识范围内和智力能达到的前提下，培养学生大胆想象和“同中求异”的思维能力，是培养创新能力的重要策略。
二、激发兴趣，挖掘潜能
兴趣是人们力求认识某种事物或爱好某种活动的心理倾向，这种倾向使人们对某事某物予以优先注意，并具有向往的心情。职校学生一般性格活泼、好奇心强、动手能力强，这是他们的优势。在教学中要扬长避短、因材施教，抓住学生的思想脉搏，激发学生的学习兴趣。因此在教学中，教师应结合教材内容组织参观，利用实物、挂图等现场教学。为加强直观教学，激发学生兴趣，在讲述“车刀的种类和组成”时，可把教室搬到实习车间，边展示各种车刀，边介绍几种常用刀具的作用和种类，并让学生仔细观察90°外圆车刀的切削部分由几个部分组成，对个别动手能力强的学生，让他们先学刃磨，以调动学生的学习主动性和积极性，并在实习车间黑板上展出挂图，指导刃磨的技能和方法，在学生结束刃磨成就感最高的时候，总结出车刀切削部分大体由“三面、两刃、一刀尖”组成。
《金属工艺学》概念多且理论性较强，60学时的教学时数很难满足教师和学生的需求。同时，教育过程中授课形式单一，学生学习兴趣很难得到激发。因此，教学要以直观教学为主，双边活动为辅，发挥学生主体作用。借助多媒体、幻灯片等科技手段激发学生的学习兴趣。主观性教学不仅能将抽象的问题具体化，还能将复杂的问题简单化。不仅活跃学生思维，还能让学生具有浓厚的学习兴趣。如讲“铁碳合金相图”的过程中，幻灯片不仅能演示出显微组织，还能让学生更直观、更真实地掌握五种基本组织。同时，在教学过程中，激发学生学习兴趣也要辅助双边活动。在以往一言堂式教学中，学生被动听，主体作用被忽视，则学生自然会感到《金属工艺学》枯燥乏味，如果辅助双边活动教学，鼓励学生大胆质疑问题，则能让学生将实际经验融入理论中。如在讲“退火与正火的区别”时，教师可以提出一系列问题，让学生带着问题在课堂中大胆质疑并指出错误。学生只有在课堂上品尝到收获的喜悦，才会兴致勃勃。
要想使全体学生学会认识、学会学习、学会操作，掌握知识和技能，具有创新能力，就得根据学生的个别差异及学识水平用一些行之有效的方法唤醒学生的主体意识，发挥其主观能动性。在教学中，一是教师要从实际出发，在充分了解学生知识水平、心理特征及学习能力的基础上，做到面向全体，兼顾两头，把握好教材的深度，注意课堂教学定准“坡度”，增加“密度”，变换“角度”，使之具有一定的普及性、针对性，又具备一定的灵活性和特征性，使不同层次学识水平的学生都能在各自基础上得到发展，有潜能的学生才能显现出来。二是在当前市场经济条件下，在机械专业课教学中，教师得灵活施教，不单独强调专业理论的系统性、完整性，而强调知识的针对性和实用性，按职业技术岗位的应知应会要求，设计模块式教学体系，并强调基础扎实宽厚，知识面广，以适应未来社会的需要，针对工作中的实际问题，培养学生解决问题的能力和在生产一线进行现场技术操作的能力，使学生一毕业就能“真刀真枪”地参加生产实践。
创新是职业教育的一个永恒主题。中职教师在《金属工艺学》，当然也包括其他学科的一体化教学中，应有意识、有目的、有计划地融入创新知识的教育和培养，使学生在获得科学、技术知识的同时插上创新的翅膀，使其受益终生，这也是教育的出发点和落脚点。
参考文献：
[1]刘莉明.以就业为导向深化金属工艺学教学改革[A].农业教育与农村改革发展――云南省农业教育研究会2007年学术年会论文汇编，2007.
关键字：循环经济；钼产业区；工业生态化建设
中图分类号： Q14 文献标识码： A
钼是具有较高工业应用价值的有色金属，它在各个领域中都有着广泛的用途，在经济利益的驱使下，众多企业开始进行钼业生产，而未成规模的生产或落后的工艺技术造成了钼资源的严重浪费 [[[] 王德志,杨刘晓,赵宝华.走循环经济之路―促进钼业可持续发展[J]. 中国钼业,2006,30(3):5-8]]。此外，钼矿采、选、冶炼及加工过程中排放的大量废石、尾矿、污水及废气引起区域环境的严重污染及生态破坏。因此，寻求一条经济、环境与资源相互协调的可持续发展道路，是钼业发展所面临的一个重大问题。以循环经济为基础进行钼产业区工业生态化建设，同时实现资源能源高效利用、减少污染物质排放、促进区域经济增长等，是钼工业发展的必然选择。钼产业区工业生态化建设具体体现在企业、园区及社会三个经济活动的不同层面上。
1 钼企业实施清洁生产
作为园区组成的最小单元，企业内部实施清洁生产是对钼产业区进行工业生态化建设的第一步，体现于清洁的原料与能源、清洁的生产过程以及清洁的产品三方面[[] 赵家荣.张德霖.清洁生产促进法问答[M].北京:学苑出版社,2003]]。
（1）清洁的原料与能源
在钼业生产过程中要求充分循环利用水资源。矿坑水经沉淀处理后可一水多用于采矿区和选矿厂生产用水；选矿厂产生的尾矿浆经尾矿库处置后，澄清的尾矿水可满足生产要求回用于选矿生产，多余部分可作道路洒水和车间冲洗用水；钼产品加工企业生产用水或排入尾矿库与尾矿浆一同处置利用，或在企业内部回用，力争做到污水零排放，提高水资源利用率。
（2）清洁的生产过程
在钼业生产中需要采用高效生产工艺及技术，以低毒、低毒原料替代高危害性原料，减少生产过程中的危险因素，使工艺副产品和废物能在厂内和厂外得到综合利用。
企业生产工艺和装备的技术水平与产品的能源消耗、物质消耗有着直接关系。采用先进的工艺和设备，能提高资源利用率，降低产品的物耗、能耗，减少污染物排放，是实现清洁生产过程的核心要素。
（3）清洁的产品
从清洁生产角度考虑，钼产品生产中除了禁止使用毒副作用较大的生产辅料以避免产品携带有毒有害物质外，还要求钼制品在达到其使用寿命后，易于回收、再生和复用，注意对区域钼二次资源回收再生。
2 钼园区生态产业链构建
以循环经济理论为指导，以实现物质与能量利用最优化为目的，构建工业系统的原料、产品、副产物及废物的生态产业链是实现工业生态化建设的核心内容。对园区进行物能代谢，明确主要资源及能源的代谢途径是进行生态产业链设计的基础。生态产业链的设计需要首先明确园区主导产业链，其次以链上企业生产过程为基础，从技术角度探讨其中间产物及废弃物的资源化途径，以其为源头拓展产业链，进而引入辅助产业链，形成一个行内企业纵向共生、跨行企业横向耦合的产业网络[[[] 由文辉.生态工程原理与应用[M].华东师范大学出版社,1998]]。
2.1 园区物能代谢分析
钼产业是典型的制造行业，贯穿其生产过程的钼、硫等资源以及生产废渣、废气等都对生产或环境产生一定影响。因此，分析这些物质的代谢过程是提高资源利用效率，理清生产全过程物能流动与数量的重要手段。
根据钼工业的生产工艺，可以明确钼矿从采矿到选矿、冶炼加工的过程中，钼元素的代谢途径。图1说明了钼矿主要资源代谢的基本途径。
图1 钼工业代谢示意图
2.2 主导产业链确定及延伸
钼产业区是以钼矿选采及冶炼为主的区域，其“关键种企业”包括钼矿采选、冶炼及加工在内的一群企业，而钼矿的开采加工则成为钼产业区的主导产业链。由钼工业代谢分析图（图1）可以看出，伴随着钼产品的生产过程会有伴生资源产品、生产废气、工业固废等中间产品和废弃物产生，因此，延伸主导产业链是构建辅助产业链的前提。
完整的钼业生产链应集采矿、选矿、冶炼及深加工于一体。钼业小区产业链的核心即为钼资源的产品链，即“钼精矿-钼焙砂-钼酸铵（氧化钼）-钼化工（钼金属）”，大致可分为钼初级产品生产链及钼深加工产品生产链。
（1）钼初级产品生产链
钼的初级产品主要有钼铁、钼焙砂及钼酸铵。浮选出钼精矿后可采用干法或湿法工艺直接生产钼焙砂或钼酸铵，亦可先干法焙烧生产钼焙砂后再加工生产钼铁或湿法产出钼酸铵。
（2）钼深加工产品生产链
钼的深加工产品包括钼化工及钼金属两类，其中，钼化工产品是以钼酸铵或高纯氧化钼为生产原料，而高纯氧化钼需以钼酸铵或钼焙砂为原料生产；钼金属的生产则需还原高纯氧化钼产出纯钼粉后进一步加工。
据此，钼产品生产链可细分为“钼精矿-钼焙砂-钼酸铵-钼化工”、“钼精矿-钼焙砂-高纯氧化钼-钼化工”、“钼精矿-钼焙砂-氧化钼-纯钼粉-钼金属”、“钼精矿-钼酸铵-钼化工”、“钼精矿-钼酸铵-氧化钼-纯钼粉-钼金属”等。
2.3 辅助产业链引入
在钼矿采选及加工工程产生的中间产品和污染物中，伴生资源、含硫烟气和尾矿渣最为典型并有较大利用价值，由此，可将伴生资源回收及含硫烟气和尾矿渣的综合利用作为钼工业生产的辅助链条。
（1）伴生资源回收链
目前具有开采价值的钼矿主要是辉钼矿，在辉钼矿的伴生矿物中，以硫元素居多，此外还伴生有黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、铅铀钛铁矿等几十种矿石物种，具有极大的回收价值。目前选钼工艺一般采用优先浮选法，在优先选钼后进行扫选尾矿回收伴生矿物，经反复多次的扫选可实现对钼矿中硫、铅、铜、铁等油价的综合回收。
近些年来钼矿中铼元素的回收成为钼矿伴生矿物回收领域的一个研究重点。铼是一个真正稀有并且分散的元素，由于它可用来制造特种灯泡、高温电偶、合成具有较高硬度及抗磨抗蚀性的合金以及高度选择性催化剂，因而其回收备受人们关注。然而，自然界中含铼矿物非常稀少，辉钼矿是迄今为止人们发现的最主要的铼依附体，因此，辉钼精矿处理过程中，从含铼烟气及溶液中回收铼元素是钼提取过程中一项重要的任务。
（2）含硫烟气综合利用链
在钼精矿焙烧为工业氧化钼的过程中，精矿中的硫被氧化为SO2，随烟气进入烟气净化系统，成为废气中的主要污染物。在有色金属冶炼工业中，铅锌行业的低浓度SO2烟气回收工艺已经发展成熟且普遍应用，大多是采用两转两吸法生产硫酸对其加以回收利用。参考铅锌冶炼的成功实例，钼矿冶炼烟气中SO2的回收也逐渐成熟。
在制酸的过程中产生的酸泥，经石灰石中和后产生的中和沉渣因含有硫酸钙、氟化钙，可用作缓蚀剂而被水泥生产厂家使用，构建起化工与建材企业间的生产联合。此外，制酸装置产生的过热蒸汽可用于发电，供企业内部或园区企业使用，解决园区企业的部分用电，既节约的能源又降低了生产成本。
（3）选钼尾矿综合利用链
在选钼过程中，约有95%的矿石最终以尾矿的形式堆存于尾矿库，尾矿的长期堆放需占用大量土地，亦会在雨季造成泥石流、滑坡等地质灾害。对其加以综合利用，不仅可减少园区工业固废的产生量，缓解园区生态压力，也丰富了园区产业种类，有利于其经济的发展。
目前研究出的选钼尾矿综合利用途径主要有生产水泥、微晶玻璃等建筑材料及生产硅肥。有色金属选矿尾砂多以SiO2为主，含Ca、Mg等氧化物，在硅酸盐类建筑材料生产中，可以代替主料石英砂，配以其他所需元素可以用于生产水泥、烧制玻璃等。若综合利用钾、钼、铁、锌，则可制作含多种中微量元素的硅肥。
值得一提的是，用尾矿制建筑材料及硅肥存在其含放射性物质及重金属等有害元素而影响健康的隐患。因此，综合利用尾矿砂需要特别慎重，要详细分析尾矿中是否存在对健康不利的元素[[[] 颜学军.矿山尾矿资源利用和环境保护[J].稀有金属与硬质合金,2005,(33):23-25]]。
3 区域内钼资源的回收再生
作为循环经济的最后一环，对钼的二次资源的回收利用是钼生态产业建设不可缺失的一环。随着我国钼深加工产业的不断扩大，包括桌面料、地面料、切削料在内的钼金属废料以及钼冶金化工废料产量与日俱增，仅石化、化肥生产中使用的废催化剂就有上千吨的量，这些都是钼的可再生资源[[[] 张文朴.落实科学发展观促进生态钼业建设[J].中国钼业,2006,30(6):3-6]]。总的说来，钼的二次资源主要包括以下几类[[[] 张启修,赵秦生.钨钼冶金[M].北京:冶金工业出版社,2005]]：
① 钼制品及其加工废料。此类废料主要来自钼及其他含钼材料制品的生产加工过程，如钼棒、钼丝及钼块等的残料和机械切削碎片、磨屑废料及金属鳞皮。其含钼成分一般较高，通常为92%~99.5%。
② 冶炼过程废料、废液。冶炼过程废料主要来自钼冶炼现场的地面垃圾、不合格粉末制品，以及生产过程中产生的含钼废渣、废液等。
③ 合金废料，主要为含钼的废旧合金钢。
④ 含钼废催化剂，主要来自于石油化工行业。
通过对钼产品生产过程中产生的钼二次资源及一定区域内的二次资源进行回收再加工，可以扩大钼金属资源供给量，减少环境污染，增加生态效率。特别值得一提的是，通常情况下，含钼废催化剂中的钼含量远高于钼矿石中的钼含量，从中提取钼及其他有价元素不仅能回收资源，而且生产成本也相应较低一些。
如同原生金属生产对精矿有一定要求一样，钼二次资源回收冶炼过程对回收资源的物理规格和化学成分是有一定要求的，需要对其进行严格的预处理，达到钼冶炼生产要求后方可与原生精矿一同进行加工生产。由于钼加工企业并非专业的再生企业，只能依靠现有的冶炼技术和设备，对符合工艺要求的钼二次资源处理，因此需要与专业的物资回收企业建立联系，回收符合生产要求的二次资源。
4 钼业区工业生态化建设模式
综合前面的分析，在一个钼产业区的工业生态化建设过程中，可以通过建立如下产业链形成生态钼业网络。
① 以钼矿的采矿-选矿-冶炼-深加工为主的钼产品生产链。
② 以回收伴生矿物为主的副产品生产链，如硫、铅、铁、铜、铼的回收。
③ 以废物综合利用为主的生产链，包括将采矿渣综合利用于回填矿坑、筑路筑墙； 回收选冶过程的含钼粉尘，返回生产线进行再加工；回收焙烧烟气中SO2制酸，减少污染，提高硫资源利用率；综合利用选厂尾矿渣，用做生产水泥、硅肥或微晶玻璃的原辅料；回收钼加工废料、冶炼废渣废液，或综合利用，或处理后返回生产线进行再生产；
④ 区域二次资源回收链，收购社会区域内的废钼合金及催化剂等二次资源，筛选及处理后进入钼加工生产系统。
⑤ 水资源循环利用链。主要体现在钼生产链中，如：矿坑水经处理后首先回用于冷却工艺补水、矿区绿化、道路洒水等，多余部分可进入选矿企业；选矿废水经尾矿沉淀处理后回用于选矿工序，争取实现园区污水的零排放。
⑥ 硫酸厂余热综合利用链。硫酸厂余热则回收后用于发电，供硫酸厂自身生产使用，多余电量出售于园区内其他生产企业使用。
关键词 中厚板连铸坯；角部横裂纹；成因；预防措施
中图分类号TF777 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）34-0094-03
Reasons Analysis and Preventive Measures of Transverse Corner Crack on the Surface of Medium and Heavy Continuous Casting Slab
LI Heishan，CHEN Meng
Baosteel, ShangHai 201900
Abstract Transverse corner crack on the surface of medium and heavy continuous casting slab is a kind of common surface defects. Combining Baosteel Luo Jing No.2 continuous casting machine in actual production condition and slab quality,the papers analyse the reasons and generating mechanism of transverse corner crack on the surface of medium and heavy continuous casting slab ,and describes some preventive measures from the aspects of state of continuous casting machine equipments, steel grade and chemical composition,process parameters etc. These preventive measures can instruct production management and operation and can effectively control Transverse corner crack to improve slab quality.
Keywords continuous casting machine; transverse corner crack; preventive measures
0 引言
目前，宝钢罗泾二号连铸机生产的铸坯存在表面角部横裂缺陷，铸坯需要下线人工火焰清理，对产品质量、能源消耗、生产成本和物流成本等方面造成制约性影响。
1 宝钢罗泾二号连铸机目前铸坯角裂情况
目前在宝钢罗泾二号连铸机生产的铸坯中，角部横裂纹产生的现象较严重，上半年的精整实绩中，板坯角部横裂发生比例约占总比例的50%以上。按照钢种碳含量不同，对部分钢种发生角部横裂比例情况进行统计（如表1）。
从表1中可以看出，各钢种角部横裂发生比例均较高，其中包晶微合金钢角部横裂≥2级(角裂≥2级：角横裂纹长度≥10mm)的铸坯占检查铸坯总数的72％，中碳微合金钢为50%，低碳微合金钢为31%。由此表可以看出，包晶微合金钢特别容易产生角部横裂纹。
2 铸坯表面角部横裂纹产生部位与形貌特征
2.1 铸坯表面角部横裂纹宏观形貌
图1所示是中碳包晶钢铸坯表面角部的横裂纹，从图中可以清楚看到它是位于铸坯角部的一种细小的横裂纹，裂纹主要分布在铸坯角部，通常在振痕波谷处，裂纹长度通常为5mm~30mm，裂纹宽度约1mm~2mm，裂纹深度大约2mm~5mm。
2.2 角部横裂纹微观形貌
铸坯角部横裂纹的微观金相形貌如图 2所示。通过检查分析，角部横裂纹在连铸坯内、外弧侧的角部振痕波谷处都有发生。在铸坯角部开裂，分别向连铸坯宽面和窄面延伸。
根据试验情况，铸坯出结晶器900mm左右已经有角部裂纹，因此可推断可能在结晶器内铸坯角部振痕已有微裂纹或者星状龟裂纹产生，在受矫直应力的作用下，细小裂纹扩展成角部横裂纹。
2.3 角横裂纹成因和机理分析
关于连铸铸坯表面角部横裂纹，国内外已发表了大量关于在钢的连铸过程中出现铸坯裂纹及其形成机理的论文。目前大多数研究者认为角横裂纹是在铸坯凝固过程中产生的。比如Mintz认为钢中N易与Al、V、Nb等元素形成氮化物在晶界析出而降低钢的热塑性，促进了裂纹的发生。Harada等研究发现偏析是横向裂纹的起源，振痕下容易发生裂纹并在奥氏体晶界发展，并最终形成大量的横裂纹。
2.4 铸坯表面角部横裂纹产生的影响因素
2.4.1 化学成分因素对铸坯表面角部横裂纹的影响
C含量为0.09%~0.15%之间的钢液凝固时，可能会发生较大的体积收缩和线收缩，极易产生角部横裂。因此，在钢种成分允许的前提下，钢中的[C]应尽量避开0.09%~0.15%范围。可以减少板坯角部横裂纹发生机率。
2.4.2 钢水温度和拉速的影响
目前在罗泾二号连铸机技术规范中规定了中间包温度对拉速的管理基准，中间包温度和拉速对应关系。在中间包温度方面，从前工序出来的钢水温度明显偏高，每个钢种在浇注时目标过热度为20℃，而实际在浇注时经常达到25℃~30℃，被迫降速，且低拉速下振动频率减慢，振痕加深，增加了应力集中。
通过分析钢水过热度和拉速波动过程中板坯的角裂发生比例，在钢水过热度和拉速的控制不当时，相应板坯角裂发生也较严重。
2.4.3 结晶器冷却水
结晶器冷却水过大会引起坯壳冷却不均，在铸坯表面形成各种裂纹，在浇铸包晶钢时，由于包晶相变，凝固坯壳产生较大的凝固收缩，使得结晶器弯月面出的出生坯壳凝固不均匀，这种坯壳不均匀程度随着结晶器冷却强度增加而加剧。
2.4.4 保护渣
在浇铸包晶钢钢种时，有的保护渣在结晶器内钢液表面上铺展性不好，浇铸过程中在结晶器角部熔融性不均匀，有渣条出现。渣条吸收钢水中的氧化铝夹杂物后性能发生改变，容易被卷入弯月面改变结晶器角部的热流密度，不利于初生坯壳的冷却和，导致应力集中而产生角部横向裂纹。实践表明，保护渣结晶温度和碱度较低，粘度较高，形成的渣膜较薄，加快了向铜板的传热速度，不利于坯壳的均匀冷却，导致角部裂纹的产生。
2.4.5 二次冷却方式
铸坯成批发生角部裂纹后对铸机二冷水进行了检查，发现：一是二冷喷嘴堵塞严重，二是二冷气水比例失调，造成铸坯冷却不均匀，边角部产生局部应力，加剧了角部裂纹的扩展。另外，发现个别辊的轴承座漏水严重，造成角部温度过低，也是诱发铸坯角部横裂的一个因素。
2.4.6 结晶器振动
由于结晶器振动主要作用是产生负滑脱，使坯壳和结晶器壁分离，负滑脱时间越长，振痕越深，容易产生表面和角部横裂纹，结晶器振动负滑脱时间大小将影响角部横裂纹的产生。
2.4.7 结晶器锥度对铸坯表面角部横裂纹的影响
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
结晶器的两个窄面锥度降低，锥度太大会增加坯壳的应力，增加产生裂纹的机率。结晶器锥度过大，铸坯出结晶器下口时，摩擦力过大，会导致铸坯产生角部横裂。将锥度适当减小，角部横裂会得到一定程度的改善。
2.5 预防措施
2.5.1 控制钢水温度和拉速
在作业区严格推行标准化作业，在生产时要求前工序严格控制到达回转台的钢水温度，从而保证中间包钢水过热度在目标范围内。使得拉速随中间包钢水温度的降低而提高，在一定程度上减少了铸坯角部横裂纹的发生。
2.5.2 降低冷却强度
首先降低结晶器冷却水量，在调试过程中，将结晶器窄面两侧的冷却水量适当降低，改进前后的参数。如表2所示：
降低结晶器窄面冷却水量之后，使得结晶器窄面冷却强度降低，冷却更加均匀，减少铸坯角部的横裂纹产生。同时将二冷冷却强度降低，在浇铸包晶钢时，特别将2#回路冷却水流量进行了改进，2#回路也是对结晶器窄面进行冷却的，改进的二冷水参数，减弱了二冷强度，从而使得冷却更加均匀，降低铸坯角部横裂纹的产生几率，同时发现板坯的角裂相对较细较浅。
2.5.3 调整结晶器锥度
结晶器倒锥度是铸坯连铸机的一个重要参数。因为钢水从液态到固态有一个体积缩小的过程，结晶器必须有一个合适的倒锥度才能满足坯壳体积收缩的要求，倒锥度太大或太小都会影响铸坯的质量，必须根据铸坯断面尺寸、钢水特点、实际收缩比，采用合适的结晶器倒锥度。
通过调节优化结晶器倒锥度参数，板坯角裂发生比例有所降低，低碳微合金钢、包晶微合金钢、中碳微合金钢角裂对比优化之前均有所降低。
2.5.4 结晶器振动
由于结晶器振动参数对铸坯角部横裂纹产生一定的影响，将大厚度的包晶钢钢种的结晶器振动参数做了相应的调整，如表所示。从表4中可以看出，调整后，在一定的拉速情况下，振幅变小，振动频率增大，有利于减少角部裂纹的产生。
2.5.5 连铸机扇形段和辊缝标定
每次更换扇形段之后以及定期进行扇形段标定，使得扇形段位置达到目标要求。定期走辊缝仪，每次更换扇形段后，都要进行对弧，保证扇形段对中良好。
从上图（3、4、5、6）辊缝标定、弧度对中前后的对比图可以看出，辊缝重新标定、弧度对中之后，设备状态明显改善，分析对应时间生产的铸坯表面角裂也得到有效控制，明显减少。
因此，建议每次更换扇形段之后，定期进行扇形段标定，使得扇形段位置达到目标要求。定期走辊缝仪，每次更换扇形段后，都要进行对弧，保证扇形段对中良好。这样可以有效控制铸坯表面产生角部裂纹。
3 结论
改进后比改进前，板坯发生角部横裂百分比有所下降，目前虽然还没有完全消除铸坯表面角部横裂纹，具体的成因机理和改善措施仍需要深入研究，但是通过攻关，宝钢罗泾二号连铸机的角部横裂纹得到控制和减少，特别是铸坯上表面角部横裂纹减少更为明显。
建议从如下几方面制定预防铸坯表面角部横裂纹的措施：
1）产品成分设计过程中控制碳含量，尽量避开包晶凝固区；
2）调整优化和稳定工艺参数。降低一冷、二冷强度，采用平稳的热冷却，控制矫直铸坯温度；采用合适的保护渣，可以减少振痕和防止坯壳粘结；
3）对铸机设备状况状态动态监控。良好的铸机辊缝和弧度；调整振动参数，采用高频率、小振幅结晶器振动，保持结晶器液面稳定，可以减缓板坯角裂发生。
参考文献
[1]朱苗勇，等.现代冶金学[M].北京：冶金工业出版社，2005：326-357.
[2]H.T.Tsai1，H. Yin1，M. Lowry1 and S. Morales2. Analysis of Transverse Corner Cracks on Slabs and Countermeasures. AIS Tech 2005 Proceedings-Volume II.
[3]干勇，等.现代连铸铸钢使用手册[M].北京：冶金工业出版社，2005：507-514.
[4]魏立国，等.宝钢厚板边裂成因与分析[J].宝钢技术，2006(6)：47-50.
[5]庄万锦.攀钢连铸坯角横裂缺陷产生的原因与对策[J].四川冶金，2004(2)：21-24.
