引言
随着现代科学技术的发展和工农业对钢材质量要求的提高,钢厂普遍采用了炉外精炼工艺流程,它已成为现代炼钢工艺中不可缺少的重要环节。由于这种技术可以提高炼钢设备的生产能力,改善钢材质量,降低能耗,减少耐材、能源和铁合金消耗,因此,炉外精炼技术已成为当今世界钢铁冶金发展的方向。对于炉外精炼技术存在的问题及发展方向有必要进行探讨。
1 国内外炉外精炼技术的发展历程和现状
随着炼钢技术的不断进步,炉外精炼在现代钢铁生产中已经占有重要地位,传统的生产流程(高炉→炼钢炉(电炉或转炉)→铸锭),已逐步被新的流程(高炉→铁水预处理→炼钢炉→炉外精炼→连铸)所代替。已成为国内外大型钢铁企业生产的主要工艺流程,尤其在特殊钢领域,精炼和连铸技术发展得日趋成熟。精炼工序在整个流程中起到至关重要的作用,一方面通过这道工序可以提高钢的纯净度、去除有害夹杂、进行微合金化和夹杂物变性处理;另一方面,精炼又是一个缓冲环节,有利于连铸生产均衡地进行。
日本在20世纪70年代为了降低炼钢成本,提高钢的纯净度和质量,率先将炉外精炼技术应用于特殊钢生产中,随后西欧的钢铁企业也加入到推广和使用这项技术的行列中。据资料报道,日本早在1985年精炼率达到65.9%,1989年上升到73.4%,特殊钢的精炼率达到94%,新建电炉短流程钢厂100%采用炉外精炼技术。80年代连铸技术发展迅速,原有的炼钢炉难以满足连铸的技术要求,更加促进了炉外精炼技术的发展,到1990年为止世界各主要工业国家拥有1000多台(套)炉外精炼设备。
我国早在20世纪50年代末,60年代中期就在炼钢生产中采用高碱度合成渣在出钢过程中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等初步精炼技术,但没有精炼的装备。60年代中期至70年代有些特钢企业(大冶、武钢等)引进一批真空精炼设备。80年代我国自行研制开发的精炼设备逐渐投入使用(如LF炉、喷粉、搅拌设备),黑龙江省冶金研究所等单位联合研制开发了喂线机、包芯线机和合金芯线,完善了炉外精炼技术的辅助技术。现在这项技术已经非常成熟,以炉外精炼技术为核心的“三位一体”短流程工艺广泛应用于国内各钢铁企业,取得了很好的效果。初炼(电炉或转炉)→精炼→连铸,成了现代化典型的工艺短流程。
2 炉外精炼技术的特点与功能
炉外精炼是指在钢包中进行冶炼的过程,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来,出钢前尽量除去氧化渣,在钢包内重新造还原渣,保持包内还原性气氛。炉外精炼的目的是降低钢中的C、P、S、O、H、N、等元素在钢中的含量,以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物,降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。这些工作只有在精炼炉上进行,其特点与功能如下:
1)可以改变冶金反应条件。炼钢中脱氧、脱碳、脱气的反应产物为气体,精炼可以在真空条件下进行,有利于反应的正向进行,通常工作压力≥50Pa,适于对钢液脱气。
2)可以加快熔池的传质速度。液相传质速度决定冶金反应速度的快慢,精炼过程采用多种搅拌形式(气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌)使系统内的熔体产生流动,加速熔体内传热、传质的过程,达到混合均匀的目的。
3)可以增大渣钢反应的面积。各种精炼设备均有搅拌装置,搅拌过程中可以使钢渣乳化,合金、钢渣随气泡上浮过程中发生熔化、熔解、聚合反应,通常1吨钢液的渣钢反应面积为0.8～1.3mm2,当渣量为原来的6%时,钢渣乳化后形成半径为0.3mm的渣滴,反应界面会增大1000倍。微合金化、变性处理就是利用这个原理提高精炼效果。
4)可以在电炉(转炉)和连铸之间起到缓冲作用,精炼炉具有灵活性,使作业时间、温度控制较为协调,与连铸形成更加通畅的生产流程。
3 炉外精炼技术在生产中的应用目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法有:LF法、RH法、VOD法。
3.1 LF法(钢包精炼炉法)
它是1971年由日本大同钢公司发明的,用电弧加热,包底吹氩搅拌。
3.1.1 工艺优点
1)电弧加热热效率高,升温幅度大,控温准确度可达±5℃;
2)具备搅拌和合金化的功能,吹氩搅拌易于实现窄范围合金成份控制,提高产品的稳定性;
3)设备投资少,精炼成本低,适合生产超低硫钢、超低氧钢。
3.1.2 LF法的生产工艺要点
1)加热与控温LF采用电弧加热,热效率高,钢水平均升温1℃耗电0.5～0.8kW·h,LF升温速度决定于供电比功率(kVA/t),而供电的比功率又决定于钢包耐火材料的熔损指数。因采用埋弧泡沫渣技术,可减少电弧的热辐射损失,提高热效率10%～15%,终点温度的精确度≤±5℃。
2)采用白渣精炼工艺。下渣量控制在≤5kg/t,一般采用Al2O3-CaO-SiO2系炉渣,包渣碱度R≥3,以避免炉渣再氧化。吹氩搅拌时避免钢液裸露。
3)合金微调与窄成份范围控制。据试验报道,使用合金芯线技术可提高金属回收率,齿轮钢中钛的回收率平均达到87.9%,硼的回收率达64.3%,钢包喂碳线回收率高达90%,ZG30CrMnMoRE喂稀土线稀土回收率达到68%,高的回收率可实现窄成份控制。
3.1.3 LF法在生产实践中的应用
2000年6月,鞍钢第一炼钢厂新建的连铸车间正式投产,精炼设备由两座LF钢包精炼炉,年处理钢水200万t;一座VD钢水真空处理装置,年处理钢水80万t组成。LF炉最大升温速度为4℃,LF炉平均处理周期≤28min;处理效果:平均[H]≤0.0002%;最低[H]≤0.0001%。
我国现有家重轨生产厂(攀钢、包钢、鞍钢和武钢)生产典型的工艺路线如下:LD→LF→VD→WF→CC,钢包吊到LF处理线的钢包车上后,由人工接通钢包底吹氩的快速接头,根据要求的钢水成分及温度确定物料的投入量(含喂丝)重轨钢含碳量较高,因而增碳显得很重要,转炉出钢时钢水含碳量控制为0.2%～0.3%(wt),炉后增碳至0.60%～0.65%(wt),在LF炉处理时再增0.10%～0.15%(wt)个碳至标准成份的中上限,经VD处理后即可达到钢种成分要求。
3.2 RH法(真空循环脱气法)这种方法是1958年西德发明的,其基本原理是利用气泡将钢水不断的提升到真空室内进行脱气、脱碳,然后回流到钢包中。
3.2.1 RH法的优点
1)反应速度快。真空脱气周期短,一般10分钟可以完成脱气操作,5分种能完成合金化及温度均匀化,可与转炉配合使用。
2)反应效率高。钢水直接在真空室内反应,钢中可达到[H]≤1.0×10-6,[N]≤25×10-6,[C]≤10×10-6,的超纯净钢。
3)可进行吹氧脱碳和二次燃烧热补偿,减少精炼过程的温降。
3.2.2 RH法工艺参数
1)RH循环量。循环量是指单位时间内通过上升管或下降管的钢水量,单位是t/min。有关资料给出的计算公式为: Q=0.002×Du1.5·G0.33,式中:Q———循环流量,t/min;Du———上升管直径,cm;G———上升管内氩气流量,L/min。
2)循环因数。他是指在RH处理过程中通过真空室的钢水与处理量之比,其公式为:μ=w·t/v式中:μ———循环因数,次;w———循环量,t/min;t———循环时间,min;v———钢包容量,t。
3)供氧强度与含碳量的关系。向RH内吹氧可以提高脱碳速度,即RH-OB法。当[C]/[O]>0.66时钢包内氧的传质速度决定脱碳速度,其计算公式为:
QO2=27.3×Q·[C]式中:QO2———氧气强度,Nm3/min;Q———钢水循环量,t/min;[C]———含碳量,Nm3/t。
3.2.3 RH法在生产实践中的应用
日本的山阳钢厂将LF与RH配合生产轴承钢形成EF-LF-RH-CC轴承钢生产线,钢中总氧量达到5.8×10-6。LF-RH法首先利用LF炉将钢水升温,利用LF搅拌和渣精炼功能进行还原精炼,是钢水脱硫和预脱氧,然后将钢水送入RH中进行脱氢和二次脱氧。经过这样处理大大的提高了钢水的清洁度,同时钢水的温度达到连铸需要的温度。
宝钢炉外精炼设备有RH-OB、钢包喷粉装置、CAS精炼装置,RH-OB的冶炼效果较理想,脱氢率为50%～70%,脱氮率为20%～40%,一般情况下,经RH-OB处理后[H]≤2.5×10-6,[C]≤30×10-6,去除钢中非金属夹杂物一般能达到70%,钢中总氧量≤25×10-6,而且在RH中合金处理可以提高合金的收得率和控制的精确度,[C]、[Si]、[Mn]的控制精度能达到±0.01%,铝的精确度可达到1.5×10-3,取得了较好的炉外精炼效果。
3.3 VOD法(真空罐内钢包吹氧除气法)
3.3.1 VOD的特点VOD法是1965年西德首先开发应用的,它是将钢包放入真空罐内从顶部的氧枪向钢包内吹氧脱碳,同时从钢包底部向上吹氩搅拌。此方法适合生产超低碳不锈钢,达到保铬去碳的目的,可与转炉配合使用。他的优点是实现了低碳不锈钢冶炼的必要的热力学和动力学的条件-高温、真空、搅拌。
3.3.2 VOD法在生产实践中的应用
20世纪90年代初,上海大隆铸锻厂从德国莱宝(leybold)公司进口1台15tVODC的关键设备和技术软件。采用电炉初炼钢水经VODC炉外精炼的工艺方法,精炼了超低碳不锈钢、中低合金钢和碳钢,取得了很好的冶金效果,钢中非金属夹杂物减少,氢含量小于3×10-6氧含量小于6.5×10-6,不锈钢中铬回收率达98%～99%,精炼后的钢具有十分优越的性能。VODC精炼工艺成熟,控制容易,适应中小型钢厂和铸钢厂的多钢种、小吨位精炼生产需要,对发展铸钢行业的精炼生产会起到很大积极作用,具有广阔的发展前景10。
抚顺特殊钢有限公司有30tVOD炉,采用EAF+VOD技术精炼不锈钢,可使[H]≤2.58×10-6,T[O]≤41.9×10-6,铬回收率达到99.5%,脱硫率64.2%,精炼高碳铬轴承钢T[O]≤12.13×10-6 。
4 发展炉外精炼技术需解决的问题及发展方向炉外精炼技术已经应用40年,对提高钢的纯净度、精确控制成分含量及细化组织结构等方面都起了重要作用,使冶炼成本大幅降低,同时提高了钢的品质和性能。但在发展的过程中也出现了一些问题,有待于解决,使这项技术更加完美。
1)实现炉外精炼工艺的智能化控制,根据来料钢水的各种技术参数,利用信息技术,制定最佳的精炼工艺方案,并通过计算机控制各精炼工序。精炼工位配备快速分析设备,实现数据网络化,减少热停等待时间。
2)炉外处理设备将实现“多功能化”。在水钢精炼设备中将渣洗精炼、真空冶金、搅拌工艺以及加热控温功能全部组合起来,实现精炼,以满足超纯净钢生产的社会需求。
3)开发高纯度、高密度、高强度的优质碱性耐火材料,以适应不同精炼炉的需要,注重产品质量的稳定性。耐火材料的使用条件应尽可能与炉渣相适应,最大限度地降低侵蚀速度。要根据精炼设备的实际情况形成不同层次的配套材料,研究开发保温和修补技术,提高炉衬的使用寿命。
4)减少精炼过程的污染排放,精炼过程会产生大量废气,其中含SO2、Pb、金属氧化物、悬浮颗粒等,在真空脱气冷却水中含有固态悬浮物、Pb、Zn等,这些污染物须经企业内部的相关处理,把污染程度降低到符合排放标准后再排放,加强环境保护意识。
5 结束语
炉外精炼技术是一项提高产品质量,降低生产成本的先进技术,是现代化炼钢工艺不可缺少的重要环节,具有化学成分及温度的精确控制、夹杂物排除、顶渣还原脱S、Ca处理、夹杂物形态控制、去除H、O、C、S等杂质、真空脱气等冶金功能。只有强化每项功能的作用,才能发挥炉外精炼的优势,生产出高品质纯净钢种。
据 NewAtlas 报道，皇家墨尔本理工大学的研究人员已经开发出一种新方法，可以将二氧化碳快速转化为固体碳，这些碳可以被无限期地储存起来，或者被转化为有用的材料。该技术的工作原理是将二氧化碳通过一管液态金属向上鼓泡，而且其设计很容易集成到排放源中。
了解到，减少二氧化碳排放对地球的未来至关重要，问题的关键是如何找到在排放点捕获二氧化碳的方法。目前正在开发的方法包括通过磁性海绵、气泡状膜、沸石泡沫或粘土或咖啡渣制成的材料等吸收性材料来过滤气体。
皇家墨尔本理工大学团队的新系统使用液态金属，具体来说是一种叫做共晶镓铟(EGaIn)的合金，它被加热到 100 至 120 。然后，二氧化碳被注入混合物中，随着气泡的上升，二氧化碳分子分裂成固体碳片。这些物质漂浮在顶部，使得收集这些物质变得容易。
该团队表示，该系统的设计应该比较容易扩大规模，并在排放点实施。反应快速有效地发生，所需的热量也相对较低，并且可以由可再生资源提供。
研究作者Torben Daeneke副教授说：“我们的新方法仍然利用液态金属的力量，但已经对其进行了修改，使之可以更顺畅地融入标准工业流程。除了更容易扩大规模外，新技术的效率也大大提高，可以在瞬间将 CO 2分解为碳。”
研究人员表示，该技术已提交临时专利申请。他们希望，新技术可成为推动脱碳的重要新工具，帮助企业和政府兑现他们的碳排放承诺。
该研究论文题为“Direct conversion of CO2 to solid carbon by Ga-based liquid metals”，已发表在《能源与环境科学》期刊上。
该技术最大的优势是将气态碳变为了固体碳。许多其他形式的碳捕获将其保持为气态的二氧化碳，这在储存和运输方面可能更加棘手，而且容易泄漏回空气中。即使试图把二氧化碳藏在地下，让其在几年内变回坚硬的岩石，也不是万无一失的，有很大一部分仍然是气体形式，如果密封被打破，就会重新喷出。另一方面，固体碳是稳定的，可以或多或少地无限期储存而没有泄漏的风险。研究小组说，固体碳可以再次被掩埋，或者更有希望的是，用于其他工业应用，如制造混凝土。
该团队的下一步是将该系统扩大到一个模块化的原型，其大小约为一个海运集装箱。
1.前言
脱碳是钢加热时表面碳含量降低的现象.脱碳分为半脱碳和全脱碳.钢材脱碳超标被普遍认为是一种质量缺陷,尤其对高碳Cr轴承钢、弹簧钢、高碳工具钢来说要求更严.
2.钢坯产生脱碳机理
脱碳是扩散作用的结果,脱碳时一方面是氧向钢内扩散；另一方面钢中的碳向外扩散.
2.1 化学成分对钢脱碳影响
钢中含碳量愈高脱碳倾向愈大；W、Al、Si、Co等元素都使钢脱碳倾向增加；而 Cr、Mn等元素能阻止钢脱碳.
2.2 加热温度的影响
随着加热温度的提高,脱碳层的深度不断增加.一般低于1000℃时,钢表面的氧化铁皮阻碍碳的扩散,脱碳比氧化慢,但随着温度升高,一方面氧化铁皮形成速度增加；另一方面氧化铁皮下碳的扩散速度也加快,此时氧化铁皮失去保护能力,达到某一温度后脱碳反而比氧化快.
2.3 加热时间的影响
一般认为可见的脱碳深度与加热时间有关,加热时间越长脱碳层越深,脱碳层深度与加热时间的平方成正比.（能否加个公式在里面）
3.实验方法及结果
兴澄公司生产的**nB3H-1对钢材脱碳要求极为严格,要求全脱碳层在0.5%D,按照现有生产工艺来执行很难达到标准要求,整体脱碳合格率在25%左右.通过实践经验,拟通过改变生产风煤比、加热温度、加热时间来降低脱碳层深度.三个方案各取10个样进行对比,结果如下：
3.1 风煤比实验
使用燃料高炉煤气（成分略）,空气过剩系数a等于1.1.根据理论计算风煤比控制在0.69,现实生产中风煤比控制在0.55-0.65.
3.2 加热时间实验
加热时间是影响脱碳的另一重要指标,实践证明在1000℃以下基本不产生脱碳,本次实验只要验证在均热情况下的时间影响.按照预热段风煤比在0.70-0.75,加热段风煤比在0.55-0.60,均热段风煤比在0.50的基础上采用不同加热时间进行如下实验.
3.3 加热温度实验
加热温度是影响脱碳的另一重要指标,按照预热段风煤比在0.70-0.75,加热段风煤比在0.55-0.60,均热段风煤比在0.50的基础上加热时间控制在210min进行如下实验.
4.改进措施与对策
由上述实验及其他性能指标制定如下措施：
4.1 分段控制风煤比
加大预热段风煤比,采用“大风量,弱氧化性氛围”,降低均热段、加热段风煤比,采用“小风量,弱还原性氛围”.
4.2 合理的加热温度
确保开轧温度及均热温度足以满足其他加热性能的条件下降低均热温度.
4.3 合理的加热时间
确保钢坯加热均匀性及均热温度足以满足其他加热性能的条件下降低加热时间.
棒材脱碳层深度超标问题的与解决方案参考属性评定
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4.4 控制炉膛压力
控制炉膛处于微正压,防止产
脱碳相关论文范文例文9983;负压而使加热炉向炉膛内吸气,通过调节引风机频率及隔断调节阀的的开度来控制炉膛压力在2-10pa的微正压范围.
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4.5 控制后续设备生产的正常运行
由于兴澄一分厂是一条生产线,后区设备生产会对加热时间产生较大影响,在遇到实际影响生产时要及时通知加热炉操作工,及时按照降温制度降温处理.5 结论
虽然在实际生产中脱碳和氧化是不可避免的,由上述实验可以证明,加大原有风煤比,在预热段处加大至0.70-0.75,降低均热段风煤比至0.50.目的使得预热段形成氧化性氛围,产生较厚氧化铁皮,可以起到一定阻碍加热段、均热段氧化性气氛进入和钢坯接触,起到较好保护作用,在均热段、加热段降低原有风煤比形成弱还原性气氛,可以更好的控制脱碳产生.因此通过控制风煤比、加热温度、加热时间、炉膛压力、炉内气氛等是完全可以控制脱碳的.
机械制造热处理节能面临问题及改善措施论文
热处理是机械制造必不可缺的一道工艺，尤其是对钢铁等金属材料的热处理是现代制造技术的关键所在，主要作用是通过加热、保温和冷却三个过程使材料的强塑性得以提高。由于在这三个过程中要使材料表面或内部的金相组织结构发生变化，因而热处理三道工序能耗较大。据相关调查显示，我国目前热处理电阻炉的总容量较欧盟相比要高出50万kw，但产值却远不及欧盟。由此可见，优化制造工业中热处理节能业已成为当前热处理工艺不可忽视的重要工作。
一、我国热处理生产现状
（一）热处理能耗规模
热处理作为机械制造必不可少的重要工艺，是机械制造行业中生产规模较大的产业。截至“十一五”期末调查结果显示，我国共有各类热处理相关生产厂、车间约18000家，实现装机容量1500万kW，年生产能力突破4500万吨，同时年耗总量也高达230亿度，约占我国机械制造业年消耗总电量的三分之一，由此可见，热处理能耗高是我国机械制造业较为突出的特点，而且具有极大的节能降耗空间和潜力。
（二）热处理主要污染物类型及来源
热处理不仅是我国机械制造业中的耗能大户，还是环境污染大户。同样根据“十一五”期末的有关调查显示，目前我国是世界第二耗能大户，年能耗约为14．2亿吨标煤，尤其是单位产品能耗较发达国家高出20%～60%，这说明我国热处理效率水平不高，热处理过程中能耗损失较大，因而产生的环境污染物业相对更高一些，而这些污染物主要来源于加热、淬火冷却、表面处理三大工序，已经严重威胁到人类健康和社会环境。
二、我国热处理节能面临的最主要问题
从我国热处理生产现状中可以得知，高能耗和重污染已经成为我国热处理的突出特点，而且也是我国热处理节能需要解决的'两大难题。其归根结底是由于我国热处理技术水平不高所造成的，突出表现为如下两点：
（一）热处理设备能耗大，能源利用率低
目前我国热处理设备升级换代速度较慢，30年间我国热处理单位能耗仅下降了600 kW·h/t，降至1000 kW·h/t的平均水平，其中大中型企业节能效果稍好一些，基本控制在500～800 kW·h/t，但较发达国家300～450 kW·h/t的平均单位能耗相比仍有不小差距，约为发达国家的2～3倍。
（二）少无氧化热处理设备应用率低，污染和资源浪费严重
不仅如此，由于设备更新换代速度较慢，我国目前无氧化热处理设备应用没有普及。截至“十一五”期末，我国机械制造行业少无氧化热处理设备应用率仅为30%，而制造业发达国家少无氧化热处理应用率则高达80%～90%。由此可见，我国热处理工艺仍以燃烧加热为主，致使燃烧所产生的碳黑、烟尘以及大量的CO2、残氨等废气造成了严重的环境污染。此外，通常热处理燃烧造成的金属氧化烧损约为金属本体重量的3%，加上钢材表面脱碳处理所浪费掉的钢材，每年超过百万吨，造成了极大的浪费。
三、优化热处理节能的措施
尽管造成我国热处理高能耗、重污染主要是由于技术水平所引起的，但是笔者认为优化热处理节能并不单单限于提高技术水平，还需要提高企业管理能力。
（一）优化热处理节能的管理措施
管理是企业发展的根本，更是技术革新的基础。如果管理不到位，那么即使有再先进的技术和工艺，也会因人为操作因素导致技术水平不能得到全部发挥。而优化热处理节能的管理首要工作就是要建立完善的节能体系，制定现代热处理企业制度、生产管理制度、横班效益考核等制度，做到有“法”可依，既能够通过严格控制热平衡参数等热处理操作来控制能源消耗流向，又能够通过考核奖惩措施调动员工节能降耗的积极性。此外，还要举办以节约电、煤、气、水和油为主旨的“五小成果”技改活动，对做出贡献的员工给予精神和物质奖励，鼓励员工就进行科技革新。
（二）应用新技术和新能源实现节能降耗
1. 应用新能源，使用清洁能源作为燃料
鉴于目前我国仍以燃烧作为热处理加热的主要方式并且短期内难以改变的现状。应当尽量在燃烧过程中应用清洁能源作为燃料，以新能源代替污染较大的煤燃料。基于此，可考虑选用天然气作为燃料，在通常技术条件下，其热效率可达50．5%，较煤电热效率高出近1倍。热处理炉除直接燃烧可获得至少30%的热效率外，烟道气废热还可用于预热燃烧，空气、回火炉的加热、清洗液和淬火油的加热以及其他生活用途，使绝对的热利用率可达到80%以上，具有节能环保双重优势。
2.加强科技研发，试验和推广节能新设备和新工艺
开发新工艺加强热处理节能理论的研究，试验和推广节能新设备和新工艺，尽量采用节能新技术。同时还必须估量实现该技术的代价.即要综合考虑以下几方面的因素:(l)从零件和整机的实际工作条件出发，制定合理的热处理工艺。技术要求该高的就高，不该高的不要盲目求高，工艺要和零件的功能、重要性密切结合;(2)根据具体零件和材料，尽量选用先进的热处理技术，提升少无氧化加热设备的应用率，以获得优质、节能、高效率的经济效果，并充分挖掘材料性能特点。
3.采用新技术改善热处理生产环境
从上文分析可知，目前我国热处理加热仍然采取燃烧的方式，并用油冷的方式进行换热冷却，对环境造成了巨大污染，需要采用清洁、节能的热处理技术加以替代。目前可采用的新技术有如下几种。
（1）真空加热处理技术
真空加热是一种在低于或者等于10-5负压空间内对热处理件加热的方法。采取真空加热技术既能够避免燃烧给热处理件带来的氧化和脱碳，又能够在真空渗碳或碳氮共渗以后进行高压气淬，进而使热处理加热效率和性能都得到提升。据调查，目前发达国家真空热处理技术应用率可达20%左右，而我国还不足5%，因而提升真空热处理技术的使用率是当前改善热处理效率的重要途径之一。
（2）离子渗氮和离子渗碳技术
离子渗氮和离子渗碳是将置于低压容器内的工件在辉光放电的作用下，带电粒子轰击工件表面，使其温度升高，实现所需原子渗人表层的化学热处理方法。与常规的化学热处理相比，特点是渗速快、工件变形小、易控制，热效率高、节约能源，而且无烟雾、废气污染。
（3）感应加热热处理技术
感应加热是利用电磁感应的原理，使工件表面产生涡流而被加热。其特点是加热速度快、易控制、工件表面氧化和脱碳少、节约能源、污染少。
（4）激光束、电子束、离子束表面技术
该技术主要包括表面淬火、重熔、涂层，主要依靠高能束对热处理件表面进行快速加热进而实现热处理，较燃烧加热相比该技术不会产生烟尘等污染，是一种十分清洁环保的技术。
（5）热处理的CAD技术
当今时代已经进入到信息时代，随着IT技术的不断发展，利用现代化信息技术来实现热处理节能也原来越被广泛应用。CAD技术就是其中一种，它可以通过计算机模拟热处理工艺流程来控制淬火剂和淬火方法的使用，实现二者最优化配置，加快渗碳过程，减少废气排放量。不仅如此，智能CAD技术还可以利用不断开发的先进计算方法例如三维温度场等来回收利用热处理的余热，减少能量的损耗，是绿色节能和清洁生产的重要技术。
总而言之，改善我国目前热处理能耗高、污染重的现状，就必须从优化节能管理和应用新技术、新能源两大方面入手，在规范、严格管理的基础上采取各项技术措施，才能有效提升热处理节能水平。
参考文献
[1]廖波,肖福仁.热处理节能与环保技术进展[J].金属热处理,2009年第01期
[2]葛欣.金属材料热处理节能新技术的应用[J].中国高新技术企业，2011年第33期
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一、工作任务的进展情况
1.开题报告结束后,张老师给我们开了有关中期准备工作的见面会,简要指导了我们接下来的任务;2.金相试样的制备
(1)金相检验是研究金属及合金内部组织的重要 方法 之一,为了在金相显微镜下正确有效地观察到内部显微组织,就需制备能用于微观检验的样品--金相试样,也可称之为磨片.金相试样制备的主要程序为:取样—磨光—抛光一浸蚀等.(2)取样原则:手工用金相显微镜对金属的一小部分进行金相研究,其成功与否,可以说首先取决手工用金相显微镜对金属的一小部分进行金相研究,其成功与否,可以说首先取决所取试样有无代表性.在一般情况下,研究金属及合金显微组织的金相试样应从材料或零件在使用中最重要的部位截取;或是偏析、夹杂等缺陷最严重的部位截取.在分析失效原因时,则应在失效的地方与完整的部位分别截取试样,以探究其失效的原因.对于生长较长裂纹的部件,则应在裂纹发源处、扩展处、裂纹尾部分别取样,以分析裂纹产生的原因.研究热处理后的零件时,因组织较均匀,可任选一断 面试 样.若研究氧化、脱碳、表面处理(如渗碳)的情况,则应在横断面(3)试样的截取:手工无论采取何种截取方法截取试样,都必须保证不使试样观察面的金相组织发生变化.软材料可用锯、车、刨等方法切取;硬材料可用水冷砂轮切片机、电火花切割等方法切取;硬而脆的材料(如白口铸铁),也可用锤击法获取.对于要测量表面处理层深的试样,要注意切割面与渗层面垂直.研究轧制材料时,如研究夹杂物的形状、类型、材料的变形程度、晶粒拉长的程度、带状组织等,应在平行于轧制方向上截取纵向试样;如研究材料表层的缺陷、非金属夹杂物的分布,应在垂直轧制方向上截取横向试样.金相试样较理想的形状是圆柱形和正方柱体.以具体情况而定.一般可取高为10～15mm,直径φ1o～15mm;方形试样边长为10～15mm为宜.在实际工作中,由于被检材料和零件的品种极多,要在材料和零件上截取理想的形状与尺寸有一定的困难,一般可按实际情况决定.但是以试样的高度为其直径或边长的一半为宜,形状与大小以便于握在手中磨制为原则(4)试样打磨:手工磨光的目的是要能得到一个平整的磨面,这种磨面上还留有极细的磨痕,这将在以后的抛光过程中消除.磨光工序又可分为粗磨和细磨两步.
粗磨:手工对于软材料可用锉刀锉平,一般材料都用砂轮机磨平.操作时应利用砂轮侧面,以保证试样磨平.要注意接触压力不宜过大同时要不断用水冷却,防止温度升高造成内部的组织发生变化.最后倒角时防止细磨时划破砂纸.但对需要观察脱碳、渗碳等表面层情况的试样不能倒角,有时还要采用电镀敷盖来防止这些试样边缘倒角.粗磨完成后,凡不作表面层金相检验的棱边都应倒成小圆弧,以免
在以后的工序过程中会将砂纸或抛光物拉裂.甚至还可能会被抛光物钩住而被抛飞出外,造成事故.
细磨:手工细磨的目的是消除粗磨遗留下来的深而粗的磨痕,为抛光作准备.细磨本身包括多道操作,即在各号砂纸上从粗到细顺序进行.手工细磨的磨削工具是砂纸.按照磨料颗粒粗细尺寸砂纸分为各种规格,分别编号.手工手工磨光法是把使用放在垫有平玻璃板或平铁板的金相砂纸上进行推磨.为了保证试样试面平整而不产生弧形,在磨面上所施力应力求均衡,磨面与砂纸完全接触.同时磨削应循单方向进行,向前推行时进行磨削,回程时把试样提离砂纸.细磨时一般依次从0号(w40)开始,逐一换细一号的砂纸推磨,一般钢铁试样磨到04号砂纸,软材料如铝、镁等合金可磨到05号砂纸.每换下一号细砂纸时,应将试样和手冲洗干净,并将下面垫的玻璃板擦干净,谨防粗砂粒掉入细砂纸上,同时磨面方向应旋转90°,以便观察上次磨痕是否磨掉.在细磨较软的金相试样时,如铝、镁、铜等有色金属是应该在砂纸上涂一层润滑剂,可防止砂粒嵌入软金属材料内,同时减少表面撕损现象.常用的润滑剂有机油、石蜡、汽油溶液、汽油、皂化水溶液、甘油水溶液.制取的试样:
编号1.12.1
炉号2j061022j06101
钢种16mndr16mndr
规格mm1260
试样方向横向横向
下屈服强度抗拉强度
382341
536513
伸率3129.5
编号1.1
冲击温度-10-20-30-40-50
冲击96422824287945163
冲击2376295
冲击38222223721376137
平均值742222299914844
金相编号101112
备注板边中心1∕4
1.2-10-20-30-40-50
2.1-10-20-30-40-50
202122
板边中心1∕4
2.2-10-20-30-40-50
根据以上数据的顺序绘制冲击性能与温度的变化曲线:
二、未按计划完成工作任务的原因
已完成
三、工作中遇到的问题及改进 措施
数据处理,学习了origin数据处理的方法,成功地绘制出了变化曲线.四、下一步 工作计划
第9周至第10周抛光,制取要观察试样,照照片,第11周结合变化曲线观察分析16mndr低温压力用钢的力学性能
试样抛光手工抛光的目的是除去金相试样磨面上由细磨留下的磨痕,成为平整无疵的镜面.
尽管抛光是金相试样制备中的最后一道工序并由此而得光滑的镜面,但金相工作者的 经验 是:在金相试样磨光过程中要多下功夫,因为抛光的作用仅能去除表层很薄一层金属,所以抛光结果在很大程度上取决于前几道工序的质量.有时抛光之前磨面上留有少量几条较深的磨痕,即使增加抛光时间也难以除去,一般必须重新磨光.故抛光之前应仔细检查磨面,是否留有单一方向均匀的细磨痕否则应重新磨光,以免白费时间.这是提高金相试样制备效率的重要环节.
姓 名 学 号 院 (系) 土 木工 程学院 学 科 工程力学与海洋工程 导 师 论 文 题 构多尺度有限元分析与试验 研究
中期报告日期 2013年3月26日 检查组长签字
研究生院培养处制
1
2
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4
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6
7
8
9
10
1.硕士学位论文中期报告在硕士研究生入学后第三学期末或第四学期初进行; 2.报告经中期报告检查组长签字认可后，交院(系)研究生教学秘书备案;
3.如确实不能按时完成论文工作，需在正常毕业时间的两个月前提出延期申请。
11
硕士学位论文导师审阅记录
12
硕士学位论文修改说明
13
附件1-4
硕士研究生发表论文记录单
附件1-5
硕士学位论文检查小组反馈意见表
一、设计(论文)进展状况
1、经过前期的学习和需求分析，我已经大概掌握了java程序的编写过程，以及java中对于框架的运用，加之对数据库的了解，熟悉了java程序与数据库之间的联系。
2、对系统进行了全面分析，并进行了需求分析和功能模块的设计。对系统与数据库之间的关系进行了系统的分析和设计。对数据库中关于考题表的设计进行了优化。
3、实现了数据库的设计，共有8个数据库表。ExamStu考生考题表。Choose选择体表，JCloze填空题表，estimate确定题表，Jquiz简答题表，choose—an表选择题答案表，Jcloze—an填空题答案表，estimate—an确定题答案表等。
4、已经实现了对不一样类型的考题按难度设置进行抽取，并组合
(1)管理员登录进行考题的录入
(2)管理员对数据库中考题的管理，如删除，修改
(3)学生登录后能够从系统得到一份自动分配的考卷
(4)教师登录后能够看到考生考卷，并进行评阅
(5)对于考生提交的考卷系统能够自动进行相关的打分，如选择题，确定题
5、已完成与专业相关的3000—5000字的外文资料的翻译。
二、存在问题及解决措施
1、存在的问题是：管理员和学生以及教师的权限问题
解决的措施是：根据输入的用户名，密码，到数据库里检索数据，根据该用户的权限值，保存成session，当打开一个新的页面，确定session。
2、存在的问题是：考题随即分配问题
解决的措施是：设计数据库时在各个考题表中设置一个关键字来区别已经选中的考题。
3、存在的问题是：对于考生试卷中确定，填空以及选择题自动比对的问题
解决的措施是：添加了一个答案表，并且设置了一个与之相联系的表的关键字
4、存在的问题是：在数据库设计时，考生考完试后，考生所答试卷不能正确的和考题关联上
解决的措施是：设置主外键进行表与表之间的联系。
5、存在的问题是： 系统安全 性的问题
解决的措施是：
(1)运用数据库自身的安全管理措施以及windows安全管理措施
(2)在系统资源访问上，增加过滤器验证身份，以到达可靠性。
三、后期工作安排
1、继续完成考生考试过程中关于得到随即分配考题的问题，关于考试过程中考题难度的浮动问题
2、集中测试考题分配问题
3、测试不一样人员的权限问题，不一样身份登录只能看到相应的页面，构成测试报告文档。
4、完善系统的安全性。并进行测试，构成测试报告文档。
5、系统的验收测试，并构成测试报告文档。
6、完成该系统后，在指导教师的指导下，针对本系统的开发，存在的问题
以及对系统开发的经验 总结 ，写出一篇一万五千字左右的论文，作为对所完成毕业设计的.汇报与总结
(1)研究进度安排
川崎病是一种急性、自限性的全身血管炎，好发于5 岁以下婴幼儿。1962 年在日本首次发现，1967年日本学者川崎富作首先报道，此后欧、亚、美、澳洲及南非各地均有报道。由于本病病因未明，临床表现比较复杂，全身多系统均可受累，尤以冠状动脉为甚，在日本和美国已经取代风湿热成为 儿童 获得性心脏病的最常见疾病，目前已成为最常见的小儿后天性心脏病之一，并可能为成人缺血性心脏病的危险因素之一。近年来， KD 无论在流行病学、病因及发病机制的研究以及临床诊疗上均获得了诸多进展。本论文根据预定的开题报告内容以及进度合理安排，目前已经就相关文献综述以及国内外研究现状进行了分析与总结，为本文的研究奠定了理论基础。
(2)目前已完成的研究工作及结果
本文已经对相关案例进行了预定的选取。本文选取2013年10月-2014年7月在三峡大学仁和医院、宜昌市中心医院及宜昌市二医院就诊的川崎病患儿20例，年龄波动于6月~8岁，平均年龄(2.10±1.83)岁，男：女=2:1。受检对象按入选顺序编号，如第1个入选对象编号为1。诊断标准选用美国心脏病协会制定的川崎病诊断标准：
1)发热持续5天以上，抗生素治疗无效，不能被其他已知疾病所解释;
2)双眼结膜充血(非渗出性);
3)口唇鲜红、皲裂，口唇点膜弥散性充血，杨梅舌;
4)多形性红斑、皮瘆;
5)在急性期有手足硬肿，掌距红斑;在恢复期指(趾)端甲床皮肤移行处有膜状脱皮;
6)急性非化脓性颈淋巴结大，常为单侧，其直径>1.5cm或更大。
以上标准至少满足5项，可确诊为川崎病，其中1)为必备条件。若患儿不明原因发热超过5天，伴其他诊断标准中的3项，并经二维超声心动图或冠状动脉造影确诊存在冠状动脉扩张或冠状动脉瘤，除外其他疾病，亦可确诊。对于所有患者的一般资料进行了充分的统计，同时在此基础上对患者进行了随机分组，从
三峡大学硕士学位论文中期报告
而为后续的研究奠定基础。
(3)后期拟完成的研究工作及进度安排
后期，本文将首先就检测KD患儿表达CCL5、CCR5的具体细胞。收集KD患儿和正常对照组外周血 3- 4 ml，PBMC分离：无菌肝素钠抗凝血 3- 4ml，经Ficoll
密度梯度离心法分离提取外周血单个核细胞( PBMCs)。同时在分析以及检测的基
础之上，对结果进行分析包括：
1)明确CCL5、CCR5分别在外周血PBMC中的具体表达细胞;
2)对于活化前后的T细胞，CCL5、CCR5的表达水平有何变化;
3)找到CCL5、CCR5之间在川崎病患儿中表达的联系。
经过上述比较，研究CCL5与CCR5在川崎病患儿外周血中的表达变化，从而为川崎病发病机制和治疗手段提供新的思路。研究结果如下表所示：
表1 趋化因子CCL5对T细胞趋化性影响
视野0 10 20 50 100 300 500
①21 50 88 57 60 52 33
②26 45 82 57 60 36 36
③12 44 43 14 32 60 61
④40 76 55 69 61 57 66
⑤19 55 63 29 53 43 50
⑥14 55 76 23 40 46 53
⑦17 35 59 41 55 30 30
⑧9 33 47 65 32 38 47
⑨13 14 25 20 30 36 29
合计171 407 538 375 423 398 405
平均数/视野19.0±9.4 45.2±17.2 59.8±20.1 41.6±20.9 47.0±13.3 44.2±10.3 45.0±13.6
表2 CCR5阻断剂对T细胞趋化性影响
视野0 10 50 100 200
①50 30 18 13 10
②38 23 13 12 9
③44 19 12 5 5
④72 25 17 5 7
⑤78 27 9 7 9
合计282 124 69 42 40 平均数/视野56.4±17.63 24.8±4.15 13.8±3.70 8.4±3.85 8.0±2.0
通过对趋化因子CCL5/ CCR5对T细胞趋化性影响，我们的实验结论如下:
1、趋化因子受体CCL5/ CCR5在川崎病患儿外周血中高表达，提示他们可能与川崎病患儿外周血的发生和发展密切相关，另外，受体CCRS可能是川崎病标志物之一。
2、趋化因子受体CCL5在川崎病患儿外周细胞中有明确表达，且为功能性受体。
十浓度呈现明显的
3、在实验组中加入趋化因子CCLS后SACC-83细胞内的Ca
2
瞬时上升现象(见图1)，而利用受体CCRS阻断剂Maraviroc和CCRSmAb将细胞表
十浓度无明显的波动变化(见图面的受体CCRS阻断后，跟踪监测发现细胞内的Ca
2
1)。
4、趋化因子CCLS与其受体CCRS结合后，对川崎病患儿外周细胞的运动性、侵袭性、趋化性和增殖效应均产生了促进作用，其机理可能是CCL5/ CCR5生物轴通过引起细胞内钙离子浓度的改变，启动了癌细胞内钙离子相关的信号。
(4)存在的困难与问题
趋化因子(chemokines)是细胞因子超家族中的成员之一，是一类对细胞具有定向趋化吸引作用的小分子蛋白质，它可以定向吸引免疫细胞参与免疫应答和免疫病理过程[12]。到目前为止，至少有50种趋化因子被发现，其由70-125个氨基酸组成，分子量在8-11KD不等。大多数趋化因子含有4个保守的半胱氨酸形成的两个特征性的二硫键，故其有很相似的高级结构，C端为α螺旋，N 端不规则，有比较高的生物学活性，与受体相结合。
趋化因子首先作为趋化性介质被发现，但随着对趋化因子研究的深入，现在已经认识到趋化因子不但对白细胞具有趋化作用，而且在免疫细胞和器官的发育、免疫应答过程、炎症反应、病原体感染、创伤修复及肿瘤形成和转移等方面发挥广泛的生理和病理作用〔14-16〕。随着近年来对趋化因子及其受体研究的深入，国内外众多学者均已发现其二者结合在自身免疫性疾病中对T细胞的募集及趋化进行作用，并将相应T细胞聚集至靶器官发生组织器官损伤。Wenzel等在研究系统性红斑狼疮(SLE)时发现CXCL10及其受体CXCR3的结合可定向招募细胞毒性T 细胞进入靶器官最终造成皮肤损害;Barone 等研究表明，干燥综合征(SS)患者泪腺角膜上皮细胞CXCL9、CXCL10、CXCL11及受体CXCR3 表达均升高;Goulvestre 等通过对甲状腺组织中表达的细胞因子和相应趋化因子研究，得出CCL21、CXCL12、CXCL13、CCL22在自身免疫性甲状腺疾病(AITD)患者的甲状腺组织中的表达增加，其中自身免疫性疾病甲状腺组织中有异位二级淋巴滤泡形成的CXCL12、
三峡大学硕士学位论文中期报告
CXCL13、CCL22的表达显著增加。目前对于趋化因子及其受体的研究点在于趋
化因子在自身免疫性疾病中所起的募集、趋化T细胞至靶器官的作用，但其在川崎病中的具体作用研究尚不多，目前的研究对于趋化因子CCL5及其受体CCR5在川崎病中的表达及意义研究较少，缺乏相关文献的支持以及数据的保障，同时本文研究的内容以及提取方法相对复杂。由此要求研究中必须要花费更多的精力以及时间以保证研究结果的合理性与准确性，同时也需要进一步进行文献的搜集与整理，特别是对于国外文献的搜集与调查，从而为本文的研究奠定基础。
(5)如期完成全部论文工作的可能性。
目前，已经采集了部分研究对象资料，并进行了相对应的分组及采血。同时，国内学者已进行过CCL5、CCR5在其他疾病中的表达研究，可提供相应的研究方法及路线参考。而笔者的前期预实验已分离出PBMC并成功进行了T细胞的活化增殖。因此，后续能够按照最初的进度完成论文工作，并且保证研究质量以及结论的准确性。
导师评语：
评议小组评语：
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