【正文】 13245 試件標(biāo)號(hào)。共15個(gè)試樣；另一半軋制后的鋼錠同樣的取法15個(gè)試樣。 熱軋?zhí)幚肀?6 軋件的各種參數(shù)序號(hào)軋前厚度（mm）軋后厚度（mm）軋件重量（kg）1608 25683588 金相實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備表27 實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量1光學(xué)顯微鏡型號(hào)：ZEISS12剪板機(jī)型號(hào)：Q1131200，可剪板厚3mm，可剪板寬1200mm13拋光機(jī)型號(hào)：P114游標(biāo)卡尺16吹風(fēng)機(jī)最大功率1000w17砂紙水砂紙 、金相砂紙140張8酒精濃度為95%1瓶9硝酸濃度為65%1瓶10拋光布直徑30mm111拋光膏金屬型（鋼）112塑性泥實(shí)驗(yàn)室1（2）金相試樣截取部位的選擇研究鑄件的金相組織，必須從鑄件表層到鑄件中心同時(shí)取樣進(jìn)行觀察，根據(jù)各部位金相組織的差異，了解合金的偏析程度和結(jié)晶組織的變化。去尾后將鋼錠中間拋開，一半用于觀察鑄態(tài)組織，另一部分進(jìn)行熱軋?zhí)幚?，后用于觀察內(nèi)部組織與形態(tài)。 ZrO2納米粉末的配置方案號(hào)原料鋼的質(zhì)量ZrO2加入量ZrO2納米粉體質(zhì)量125kg00220kg%320kg%100g（4） 澆注過程第一套方案正常將熔煉后的鋼液澆注到模具中；第二套方案將鋼水澆注到提前加入到提前準(zhǔn)備好固定百分含量ZrO2納米粉的模具中；第三套方案先將ZrO2納米粉添加到熔煉后的坩堝中，后將鋼水澆注到模具中。為此試驗(yàn)前，必須對其進(jìn)行分散處理。 試驗(yàn)鋼的冶煉參數(shù)試樣鋼號(hào)原料質(zhì)量ZrO2加入量鋼水澆鑄溫度125kg01600℃220kg%1600℃320kg%1600℃下圖為熔煉后的鑄件 左起分別為3號(hào)鑄件 左起分別為3號(hào)鑄件的拋切圖（3）ZrO2納米粒子的加入方法由于鋼水的密度與納米粒子的密度差距，納米粒子的密度較小，所以容易漂浮在鋼液表面。每一爐的Q235鋼皆為20kg，%，%。分別通過將鋼水澆注到提前加入ZrO2納米粉的模具和直接將ZrO2納米顆粒加入高溫熔體中與未加入ZrO2納米顆粒的Q235鑄態(tài)晶粒組織相比較。2 實(shí)驗(yàn)方法和步驟實(shí)驗(yàn)用鋼為Q235鋼。因此，向鋼中添加納米級(jí)顆粒的研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。 基于鋼中的第二相粒子對鋼性能的積極作用，通過在熔體中外加超細(xì)顆粒（包括納米級(jí)顆粒）的新方法來研究第二相粒子對鋼的組織性能的作用是一個(gè)值得探索的課題。同時(shí)，當(dāng)?shù)诙嗔Ｗ雍芗?xì)小時(shí)，才能在凝固結(jié)晶及熱加工過程中對鋼的組織起到一定的細(xì)化作用，從而提高鋼的綜合力學(xué)性能。 本課題研究的目的和內(nèi)容 許多研究表明，對材料組織的細(xì)化處理是同時(shí)提高材料強(qiáng)度和韌度的最為有效途徑，而鋼中的第二相粒子（主要是夾雜物和強(qiáng)化相）對鋼的性能有很大影響，主要表現(xiàn)為凝固時(shí)細(xì)化鑄態(tài)組織，軋制過程中成為再結(jié)晶核心。霧化液滴沉積法是將改性劑通過霧化噴嘴產(chǎn)生微細(xì)液滴液滴分散于顆粒表面，經(jīng)過熱空氣或冷空氣的流化作用，溶質(zhì)或熔融液在顆粒表面沉積或凝集結(jié)晶形成表面包覆。（2） 氣相沉積法 氣相沉積法主要包括氣相化學(xué)沉積法和霧化液滴沉積法，均是利用過飽和體系中的改性劑在顆粒表面聚集而形成對顆粒的包覆。酯化反應(yīng)表面改性對表面為弱酸性和中性的納米粒子最有效。化學(xué)方法（1） 酯化反應(yīng)法酯化反應(yīng)是金屬氧化物與醇的反應(yīng)。（2） 去水處理和超聲分散水是引起納米顆粒團(tuán)聚的因素之一，納米顆粒干燥完全，溫度越低、應(yīng)用的時(shí)間越短越好。機(jī)械力法的優(yōu)點(diǎn)是所制得的納米顆粒產(chǎn)量高，工藝簡單，過程容易控制。分散劑能在顆粒表面形成一層分子膜，阻礙顆粒之間的相互接觸，增大顆粒之間的距離，避免架橋羥基和真正化學(xué)鍵的形成，還能起到一定得空間位阻作用，從而有效地防止納米顆粒的團(tuán)聚。根據(jù)分散的原理可以分為物理原理方法和化學(xué)原理方法。顯然，防止納米粉體團(tuán)聚，獲得分散性好的納米顆粒，充分利用納米顆粒的性能，是目前納米領(lǐng)域亟待解決的問題。 影響納米顆粒團(tuán)聚的主要原因如下：（1）分子間力、靜力作用、活性高的化學(xué)鍵（氫鍵）等通常是引起納米顆粒團(tuán)聚的因素，在納米顆粒中小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)表現(xiàn)得更為激烈；（2）由于納米顆粒的量子隧道效應(yīng)、電荷轉(zhuǎn)移和界面原子的相互耦合，使納米顆粒及其容易通過界面發(fā)生相互作用和固相反應(yīng)而團(tuán)聚；（3）由于納米顆粒的比表面能大，使之與空氣或其他戒指接觸后，易吸附氣體等介質(zhì)或與其作用，導(dǎo)致粘連與團(tuán)聚；（4）因其很高的表面能和較大的接觸界面，納米顆粒沒有修飾而暴露時(shí)，使晶粒生長的速度加快，因而顆粒尺寸很難保持不變；（5）有些納米顆粒由于水解作用，表面呈較強(qiáng)的堿性、羥基性或配位水分子。納米顆粒間存在著有別于常規(guī)粒子間的作用能，即納米作用能。納米顆粒的特殊性能很大程度受顆粒尺寸大小的影響。 研究表明從以上兩個(gè)方面采用適當(dāng)?shù)拇胧?，能夠有效地消除或減少粉體的硬團(tuán)聚體的產(chǎn)生。這樣使得超細(xì)顆粒的粒度和形貌的控制在熱處理的過程中顯得更為困難。此外，膠團(tuán)之間未洗滌干凈的吸附陰離子同樣會(huì)產(chǎn)生鹽橋作用，從而，在煅燒過程中易產(chǎn)生燒結(jié)，導(dǎo)致硬團(tuán)聚體的產(chǎn)生。由于對于粉體的生產(chǎn)與加工過程，硬團(tuán)聚體的產(chǎn)生往往可以產(chǎn)生很大的影響，因此有必要先對粉體的硬團(tuán)聚作一些初步的分析。粉體的硬團(tuán)聚體內(nèi)除了顆粒間的范德華力和庫侖力外，還存在化學(xué)鍵作用。粉體的軟團(tuán)聚主要是由于顆粒間的范德華力和庫侖力所致。因此，向鋼中添加納米級(jí)顆粒的新思路新方法的研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，應(yīng)給予重視。生產(chǎn)過程控制要求較高，成本偏高。目前，工業(yè)上獲得細(xì)小第二相粒子主要是通過高純凈化和微合金化以及控軋控冷相結(jié)合的方式，在鋼內(nèi)部形成合適的粒子。然而，這些加入方法在現(xiàn)代冶金生產(chǎn)工藝上還存在許多問題，目前還很難用于工業(yè)生產(chǎn)中。 從以上研究結(jié)果可以看出，向鋼中外加超細(xì)粒子對鋼的組織細(xì)化和提高其性能均有很好的作用。首先，將微粉放置于固態(tài)鋼預(yù)先加工的小孔中，然后將鋼樣置于真空感應(yīng)爐內(nèi)加熱至熔化，保持熔化狀態(tài)5s后，快速冷卻凝固。MASAYOSHIHASEGAWA等開發(fā)了一種用等離子噴吹方法向澆注的鋼流中噴吹粒子。內(nèi)部析出法是通過控制鋼液條件，降低粒子析出溫度，使鋼液凝固和熱加工過程中析出細(xì)小彌散的夾雜物和碳化物粒子。但是，無論從哪一方面來看，都要求粒子細(xì)小化。粒子對鋼的強(qiáng)化作用機(jī)制主要有沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化，其中，細(xì)化晶粒包括凝固結(jié)晶時(shí)的形核細(xì)化和后期加工過程中的再結(jié)晶細(xì)化。 金屬中存在大量的第二相粒子，由于其種類、大小、形狀、分布以及體積分?jǐn)?shù)各異，對金屬力學(xué)性能造成復(fù)雜的影響。多年來，人們對如何利用鋼中的第二相粒子來提高鋼的性能進(jìn)行了大量研究:20世紀(jì)70年代，提出了鋼的微合金化技術(shù)；90年代，提出了氧化物冶金技術(shù)。 鋼中的第二相粒子 鋼中的第二相粒子（主要是夾雜物和強(qiáng)化相）對鋼的性能影響很大，只有當(dāng)非金屬夾雜物尺寸小于1μm，且數(shù)量少到夾雜物彼此之間的距離超過10μm時(shí)，非金屬夾雜物才不會(huì)對材料的宏觀性能造成影響。納米材料具有很強(qiáng)的抗菌消臭功能與吸附能力，因此利用某些納米微粒作載體，吸附抗菌離子，制成脫臭涂料用于汽車內(nèi)飾等表面可達(dá)到殺菌、抗菌的目的。 （3）除臭涂料 在新車中往往會(huì)有異味，它們來源于汽車內(nèi)裝飾材料中的樹脂添加劑里所含的揮發(fā)性物質(zhì)。 用納米材料如80nm的SiO40nm的TiO2和20nm的Cr2O3與樹脂復(fù)合可作為靜電屏蔽涂層應(yīng)用到汽車上。 在汽車涂料中添加納米AL2O納米SiO2等可提高涂層的表面強(qiáng)度，提高耐磨性，減少碎石、瓦礫的沖擊損傷。它為“清潔能源”——?dú)淠艿拈_發(fā)、利用提供了良好條件。碳納米管在強(qiáng)度上大約比鋼強(qiáng) 100倍，其傳熱性能優(yōu)于所有已知的其他材料。用來做天梯的材料就是碳納米管。它的發(fā)展是陶瓷材料跨入了一個(gè)新的歷史時(shí)期。西方發(fā)達(dá)國家特種復(fù)合陶瓷材料的增長速度每年平均不低于15%。納米復(fù)合陶瓷與普通陶瓷材料相比，在力學(xué)性能、表面光潔度、耐磨性以及高溫性能諸方面都有明顯改善。 納米材料的應(yīng)用 在陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用.隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，納米陶瓷隨之產(chǎn)生，它在1600℃高溫下能像橡皮泥那樣柔軟，在室溫下也能自由彎曲。 　　 綜合方法 結(jié)合物理氣相法和化學(xué)沉積法所形成的制備方法。我國也成功的利用此方法制成金屬、半導(dǎo)體、陶瓷等納米材料。 納米顆粒制備方法 惰性氣體下蒸發(fā)凝聚法 通常由具有清潔表面的、粒度為1100nm的微粒經(jīng)高壓成形而成，納米陶瓷還需要燒結(jié)。 納米塊體納米塊體是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結(jié)晶而得到的納米晶粒材料。致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級(jí)的薄膜。 納米膜　　納米膜分為顆粒膜與致密膜。可用于：微導(dǎo)線、微光纖（未來量子計(jì)算機(jī)與光子計(jì)算機(jī)的重要元件）材料；新型激光或發(fā)光二極管材料等?？捎糜冢焊呙芏却庞涗洸牧希晃[身材料；磁流體材料；防輻射材料；單晶硅和精密光學(xué)器件拋光材料；微芯片導(dǎo)熱基片與布線材料；微電子封裝材料；光電子材料；先進(jìn)的電池電極材料；太陽能電池材料；高效催化劑；高效助燃劑；敏感元件；高韌性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)等）；人體修復(fù)材料；抗癌制劑等。其中納米粉末開發(fā)時(shí)間最長、技術(shù)最為成熟，是生產(chǎn)其他三類產(chǎn)品的基礎(chǔ)。我國已努力趕上先進(jìn)國家水平，研究隊(duì)伍也在日漸壯大。 　　就熔點(diǎn)來說，納米粉末中由于每一粒子組成原子少，表面原子處于不安定狀態(tài)，使其表面晶格震動(dòng)的振幅較大，所以具有較高的表面能量，造成超微粒子特有的熱性質(zhì)，也就是造成熔點(diǎn)下降，同時(shí)納米粉末將比傳統(tǒng)粉末容易在較低溫度燒結(jié)，而成為良好的燒結(jié)促進(jìn)材料。 納米粒子異于大塊物質(zhì)的理由是在其表面積相對增大，也就是超微粒子的表面布滿了階梯狀結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)代表具有高表面能的不安定原子。 納米金屬材料是20世紀(jì)80年代中期研制成功的，后來相繼問世的有納米半導(dǎo)體薄膜、納米陶瓷、納米瓷性材料和納米生物醫(yī)學(xué)材料等。結(jié)果表明，采用將超細(xì)顆粒預(yù)分散的方法可以將納米ZrO2顆粒加入高溫熔體中；外加納米ZrO2顆粒在Q235鋼熔體中可成為形核核心，對鑄態(tài)組織起到明顯細(xì)化作用；分別通過將鋼水澆注到提前加入納米粉的模具和直接將納米顆粒加入高溫熔體中與未加入納米顆粒的Q235鑄態(tài)晶粒組織相比，晶粒組織大幅度細(xì)化。因此，開展軋鋼廠綜合利用具有重要意義?？傊堜搹S既是各類鋼材的生產(chǎn)場所，也是大量廢熱、廢氣、廢渣等物的發(fā)生地。在煉鋼生產(chǎn)中他是一項(xiàng)重要的消耗材料，可以作為煉鋼時(shí)的榮聯(lián)合氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的冷卻劑；另外，它也可以作為平爐煉鋼車間燒結(jié)爐底的和造渣用的材料；而成品軋機(jī)附近的氧化鐵皮更是粉末冶金的重要原料。 軋鋼廠的綜合利用⑴加熱爐的余熱利用余熱利用途徑：①利用廢氣余熱來余熱空氣或煤氣，將一部分熱量通過預(yù)熱空氣、煤氣帶回爐膛加熱金屬，所用設(shè)備主要是換熱器和蓄熱室；②利用廢氣余熱加熱水，使之產(chǎn)生水蒸汽，用于路地稅官的汽化冷卻或用來發(fā)電，所采用的設(shè)備是余熱鍋爐；③利用廢氣余熱預(yù)熱鋼坯，提高鋼坯入爐溫度，提高爐子熱效率，節(jié)省爐子燃料消耗，所采用設(shè)備主要是余熱鍋爐。軋制工藝方面：⑴.制定合理的加熱制度，適當(dāng)降低開軋溫度；⑵應(yīng)用工藝潤滑，降低軋制力，減少軋輥消耗；⑶加強(qiáng)管理，添置和完善各類測檢儀表。下面是本設(shè)計(jì)中的廢水處理流程： 車間廢水 一次沉淀 二次沉淀 壓力過濾器 排放 （下旋式旋流井）排放 節(jié)能和綜合利用 軋鋼廠的節(jié)能軋鋼廠是鋼鐵企業(yè)用電、用水、用油、用煤的大戶，就其整個(gè)生產(chǎn)過程耗能的情況來看，軋鋼生產(chǎn)能耗具有三個(gè)特點(diǎn)：⑴耗能數(shù)量大；⑵耗能類別多；⑶節(jié)能潛力大。⑷水質(zhì)的處理軋鋼車間工業(yè)廢水的特點(diǎn)是：排水量大、水中含有雜質(zhì)量種類多和雜質(zhì)的危害性大。⑶噪音防治軋鋼廠噪音發(fā)生源很多，如鼓風(fēng)機(jī)、各類風(fēng)動(dòng)閥門、鋸機(jī)的操作、運(yùn)輸輥道上鋼材的運(yùn)輸、鋼材的矯直、電機(jī)等都是噪聲發(fā)生源。③其他發(fā)生物處理，如爐渣、含油塵泥、廢耐火材料、垃圾及其他等。⑵各類有害物質(zhì)的控制與防治①控制硫氧化物，其措施是燃料和原料的低硫化以及對煤氣進(jìn)行脫硫工藝處理。在本設(shè)計(jì)中，要充分考慮環(huán)境保護(hù)這一方面，從以下幾個(gè)方面采取措施：⑴綠化在工廠和車間周圍進(jìn)行綠化，可以起到防風(fēng)、防塵、防噪音以及吸收某些有害氣體和美化環(huán)境的作用。因此在合理組織鋼鐵生產(chǎn)的同時(shí)，有意識(shí)、有計(jì)劃地對這些有毒、有害物質(zhì)進(jìn)行收集，控制或消除，加以治理和利用，以保障勞動(dòng)者的安全和社會(huì)環(huán)境良好。 7 環(huán)境保護(hù)及綜合利用 軋鋼廠的環(huán)境保護(hù) 鋼鐵企業(yè)尤其是大型的現(xiàn)代化的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)是一個(gè)完整的冶金生產(chǎn)過程的組合體。作用在主電機(jī)軸上的力矩為： M MH，因此電機(jī)能力滿足要求。 軋輥軸承中的摩擦力矩： P—軋制力； d1—軋輥輥頸直徑； f1—軋輥軸承摩擦系數(shù)，它取決于軸承構(gòu)造和工作條件，取f1=； Mm2—換算到主電機(jī)軸上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦力矩 η—傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，即從主電機(jī)道閘機(jī)的傳動(dòng)效率，取η=； i—傳動(dòng)比，i==； 空轉(zhuǎn)力矩： 空轉(zhuǎn)力矩是指空載轉(zhuǎn)動(dòng)軋機(jī)主機(jī)列所需的力矩。m； 附加摩擦力矩 軋制過程中，軋件通過輥間時(shí)，在軸承內(nèi)以及軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中有摩擦力產(chǎn)生，所謂附加摩擦力矩，是指克服這些摩擦力所需力矩，而且在此附加摩擦力矩的數(shù)值中，并不包括空轉(zhuǎn)時(shí)軋機(jī)傳動(dòng)所需力矩。 電機(jī)能力校核由前面軋制力矩的計(jì)算可知：第4機(jī)架的軋制力矩最大，所以選擇該道次的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行校核。