در این تحقیق اثر دمای تغییرشکل و نرخ کرنش بر رفتار سیلان فولاد میکروآلیاژی 30msv6 حین آزمون فشار گرم بررسی شده است. دماهای تغییر شکل، 950، 1000، 1050 و1100 درجه سانتی گراد در نظر گرفته شد و نرخ کرنش های میانگین اعمالی پس از انجام محاسبات مربوطه مقادیر 0/006، 0/07و0/5 بر ثانیه به دست آمد. نمودارهای تنش- کرنش پس از حذف خطاها و تغییرات طولی اجزاء دستگاه از جابجایی فک های دستگاه کشش، رسم شد و مورد بررسی قرار گرفت. در تمامی شرایط آزمایش شده، تبلورمجدد دینامیکی مشاهده شد. بین مقادیر تنش پیک و کرنش پیک به دست آمده رابطه ی خطی مشاهده گردید. داده های به دست آمده از منحنی سیلان برای شرایط مختلف آزمایش با یکدیگر مقایسه شد. نتایج این مقایسه نشان داد که با افزایش دمای تغییر شکل یا کاهش نرخ کرنش مقادیر تنش تسلیم، کرنش پیک و تنش پیک کاهش می یابند و به طور کلی منحنی های تنش سیلان حقیقی به سمت مقادیر پایین تر جابجا می شوند. مدل سازی رفتار سیلان فولاد با استفاده از دو مدل، پایه فیزیکی (physical basis) و پایه تجربی (empirical basis) انجام شد. در مدل پایه فیزیکی از روش کاکس- مکینگ (kocks- mecking) استفاده شد و از نقطه تسلیم تا قبل از وقوع تبلورمجدد دینامیکی، مدل سازی شد. در این مدل پارامترهای مدل محاسبه شدند و مشاهده شد مقادیر تنش حاصل از مدل انطباق خوبی با مقادیر تجربی دارد. در مدل پایه تجربی از معادله ی آرنیوسی (arrhenius type equation) کمک گرفته شد و نقاط پیک و پایا در منحنی تنش- کرنش با استفاده از این روش مدل سازی شد. در این مدل نیز ثوابت مدل در نقاط پیک و پایا محاسبه شدند و معادلات اساسی فولاد در تنش پیک و تنش پایا به دست آمد و مشاهده شد مقادیر تنش حاصل از این مدل نیز تطابق مناسبی با مقادیر تجربی دارد.

پدیده پخت سخت شوندگی در فولادهای ساده کربنی مورد استفاده در قطعات خودرو مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. این مطالعه بر روی نمونه های تهیه شده از رینگ خودرو انجام شد و در شرایط آزمایشگاهی و کارگاهی پدیده پخت سخت شوندگی بررسی گردید. 14 نمونه تخت کششی از ورق اولیه طوقه رینگ، فولاد saph370، تهیه شدند و تحت پیش کرنش های کششی مختلفی قرار گرفتند. نمونه ها در دماهای c° 150، c° 180، °c210 به مدت 40 دقیقه و در دو مرحله پخت سخت شدند. با رسم منحنی های تنش- کرنش در دماهای مختلف، تاثیر پیش کرنش بر استحکام نهایی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. با اعمال دو مرحله پخت سخت شدن در دمایی بین c° 180 تا c° 210، می توان استحکام تسلیم فولاد saph370 نرماله شده را تا mpa 90 افزایش داد. در یک پیش کرنش ثابت برای نمونه ورق و نمونه طوقه رینگ، با افزایش c° 30 دمای پیرکردن مقدار پخت سخت شدن تا mpa 10 افزایش یافت. با انجام یک مرحله کارسرد اولیه به میزان %2 بر روی ورق های فولاد مصرفی کارخانه رینگ سازی، می توان استحکام تسلیم طوقه تولیدی را تا mpa 30 و برای کارسرد به میزان %5 تا mpa 40 افزایش داد. نمونه های تهیه شده از خم طوقه که در شرایط خط رنگ کارخانه پخت شدند، افزایش استحکام mpa 13 را برای خم 6/4میلیمتر از mpa 472 و افزایش استحکام mpa 9 را برای خم 8 میلیمتر از mpa 437 به همراه داشت.

تولید مواد بسیار ریزدانه توسط فرآیند های نورد تجمعی و آهنگری چند محوره مورد بررسی قرار رپگرفته است. آلومینیوم با اندازه دانه های بسیار ریز توسط هر دو فرآِند حاصل شده است. استحکام آلومینیوم بیش از 5/2 برابر مقدار اولیه افزایش یافته ایت. با استفاده از مدل چگالی نابجایی تغییرات اندازه سلولی و استحکام شبیه سازی شده است که با نتایج تجربی مطابقت قابل قبولی دارد.

!"#$ %& ’ &() *)’+ ,)-.& / ).0 1 , 23 -4 %& )2+5 6&( 7 $ (0 ) 3 .89’:0;"&1 %& / ) $,<&= )>?:7 " , = )$@2 & a %&,)8b c23 / d$ec d #)@ f a ; $: ghi jhi k) d3 iil m i il m i $ no m i 7 &p q&.$) :)d3 0 ,< &= ) 7 ) / rs d # $ f $ k d3 )$t& d32+5 7 7 &p:)d3+3 / d #,) ;$ u$v < "$’# hl $ lw $ $ ,) x nii ; v 8 / ,)$0 ,)-.& 89 ’.) & %&(0) / >)y ’ )z ,)-.& $ [ >?:,; # [ "+5d30 $d3k ] ^4f 0$ %&(0 p. "$’# ; ] &)&(23)._ z2&^) / 89)7,<) c,a &‘; v)d # & %& 7 &pa &a& [)$$ 2 /

در تحقیق حاضر به بررسی کمی تحولات ریزساختاری در فولاد میکروآلیاژی 30msv6 پرداخته شده است. این تحولات شامل رشد دانه های آستنیتی در حین آستنیته و استحاله های فریتی، پرلیتی، بینیتی و مارتنزیتی در حین سرمایش پیوسته از دمای آستنیت می باشد. در بخش اول تحقیق، چگونگی رشد دانه های آستنیتی در حضور رسوبات کربونیتریدی بررسی شده و به کمک مدلی آماری که به زبان برنامه نویسی fortran نوشته شده است، این رفتار شبیه سازی شده است. به کمک مدل مذکور اندازه دانه آستنیت، توزیع دانه های آستنیتی، نیروی قفل کننده رسوبات و قطر متوسط رسوبات پیش بینی شد. همچنین از نظر ترمودینامیکی کسر حجمی رسوبات و ترکیب شیمیایی آن ها به کمک نرم افزار thermocalc در دما های مختلف بدست آمد. در بخش دوم، اثر سرعت سرمایش و اندازه دانه آستنیت بر دمای شروع و کینتیک تحولات فریتی، پرلیتی وبینیتی بررسی شده است. با افزایش سرعت سرمایش مقدار فاز های فریت و پرلیت کم شده و به جای آن مقدار بینیت و مارتنزیت افزایش یافته است. همچنین دمای تحولات فازی فریتی و پرلیتی با افزایش سرعت سرمایش کاهش یافته است. با افزایش اندازه دانه آستنیت نیز دمای شروع تحولات کاهش یافته است. تغییرات فازی در سرعت های سرمایش و اندازه دانه آستنیت اولیه مختلف به کمک آزمایش های دیلاتومتری و متالوگرافی کمی بدست آمده و کینتیک تحولات فازی آستنیت به فریت و آستنیت به پرلیت به کمک مدل avrami پیش بینی شده است. همچنین کینتیک تحول آستنیت به بینیت به کمک مدلی نفوذی شبیه سازی گردیده است. نتایج توافق نسبتاً مناسبی را میان نتایج آزمایشگاهی و مدل سازی نشان می دهند.

امروزه توسعه فولادهای با قابلیت عملکرد بالا با بهبود استحکام و قابلیت انعطاف بالا، شامل اصلاح اندازه دانه و همچنین حضور دو یا تعداد بیشتری فاز در ریزساختار مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این تحقیق نیز به منظور درک بهتر خواص فولادهای دو فازی و ارتباط میان خواص مکانیکی و شکست با ریزساختار آن ها، نمونه های فولاد دو فازی با ترکیب شیمیایی و مورفولوژی مختلف مورد مطالعه قرار گرفته اند. در ابتدا با استفاده از فولاد ساده ی کربنی شامل 15/0 و 09/0 درصد کربن و فولاد مولیبدنی شامل 06/0 درصد کربن، نمونه های فولاد دو فازی با مقدار مارتنزیت و ریزساختار مختلف تولید شدند. در ادامه به منظور کاهش اندازه دانه فریت، یک گروه از نمونه های فولاد مولیبدنی شامل 06/0 درصد کربن به میزان 60 درصد نورد سرد شده و سپس به مدت 2 دقیقه آنیل میان بحرانی شدند. این میزان کار سرد و عملیات حرارتی کنترل شده باعث کاهش اندازه دانه ی فریت از 2/6 به 3/3 میکرومتر در این نمونه ها شد. با تحلیل نتایج آزمایش کشش مشخص شد که پارامترهای ریزساختاری اندازه دانه ی فریت، مقدار مارتنزیت، مورفولوژی و مقدار کربن مارتنزیت عوامل موثر بر خواص فولاد دو فازی هستند. به طور کلی با افزایش درصد مارتنزیت نمونه های فولاد دو فازی استحکام افزایش و قابلیت انعطاف کاهش یافتند. تنها در شرایطی که فاز مارتنزیت قابلیت انعطاف خوبی در مقادیر بالا داشته باشد، فولاد دو فازی قابلیت انعطاف بهتری از خود نشان می دهد. همچنین در مقدار مارتنزیت مشابه نمونه های با مقدار کربن مارتنزیت بیشتر دارای استحکام بالاتر و قابلیت انعطاف کمتری بودند. با کاهش اندازه دانه فریت استحکام و کرنش یکنواخت افزایش یافت. اما به دلیل افزایش تعداد جزایر مارتنزیت در نمونه با اندازه دانه فریت کوچک تر و در نتیجه تعداد مکان های جوانه زنی حفره بیشتر، کرنش شکست کاهش پیدا کرد. در نمونه های با مورفولوژی جزایر مارتنزیت کشیده به دلیل تحمل نیروی بیشتر نسبت به مارتنزیت با مورفولوژی هم محور استحکام افزایش یافت، اما از طرفی جوانه زنی حفرات بیشتر مشاهده شد. با تحلیل رفتار کار سختی نمونه ها مشاهده شد که در نمونه های فولاد دو فازی با مقدار کربن بالا و جزایر مارتنزیت درشت، با افزایش مقدار مارتنزیت نرخ کار سختی افزایش یافت. اما در نمونه های فولاد دو فازی با مقدار کربن پایین و مورفولوژی جزایر مارتنزیت ریزتر با افزایش مقدار مارتنزیت نرخ کار سختی کاهش پیدا می کند. که دلیل آن تشکیل شبکه ی پیوسته مارتنزیت در مرزهای فاز فریت و قابلیت مومسانی بیشتر فاز مارتنزیت در نمونه های با مقدار مارتنزیت بیشتر ذکر شد. همچنین در نمونه های فولاد دو فازی ساده ی کربنی با مقدار مارتنزیت بالا شکست ذرات مارتنزیت و یا جدایش فصل مشترک فریت با مارتنزیت در منطقه ی تغییر شکل یکنواخت مشاهده شد که باعث رفتار کار سختی غیر معمول این نمونه ها شد. بررسی ریزساختار سطح شکست نشان داد که در تمام نمونه ها شکست ذرات مارتنزیت بیش از جدایش فصل مشترک فریت با مارتنزیت اتفاق افتاده است.

هدف از این پایان نامه مطالعه و بررسی چگونگی تغییر شکل، شکست و مدل سازی رفتار سیلان فولاد با ذرات سمنتیت کروی بوده است. بدین منظور سه ریزساختار متفاوت شامل فولاد با اندازه درشت، ریز و ترکیب دوگانه اندازه ذرات سمنتیت کروی، تولید و مورد بررسی قرار گرفته است. برای تولید این فولادها، از روش عملیات حرارتی و با اعمال تغییر در مدت زمان نگهداری در دمای کروی سازی استفاده شده است. به منظور تحلیل مکانیزم شکست و بررسی رفتار سیلان این فولادها از آزمون های کشش به همراه مطالعات متالوگرافی و عکسبرداری های میکروسکوپ الکترونی گشتاروبشی (sem) استفاده شده است. نتایج آزمون کشش بیان کننده افزایش قابل توجه خواص مکانیکی شامل استحکام، کارسختی و چقرمگی فولاد با اندازه ذرات ریز در مقایسه با دو نوع فولاد دیگر بوده است. مطالعات متالوگرافی حضور دانه های بسیار ریزتر فاز فریت در نمونه با ذرات کروی ریز نسبت به دو نمونه ی دیگر را نشان داده است. عکسبرداری های sem نشان دهنده مکانیزم های شکست ذرات و جدایش فصل مشترک ذرات با زمینه، در تمامی نمونه ها در منطقه تغییر شکل غیر یکنواخت بوده است. در حالی که این مکانیزم ها در منطقه تغییر شکل یکنواخت تنها در نمونه با ذرات درشت مشاهده شده است. همچنین به منظور مدل کردن رفتار سیلان نمونه های تولید شده، از روش های مدل سازی اشلبی (برای نمونه با ذرات درشت) و مکینگ-کاکس (برای نمونه با ذرات ریز) و از تلفیقی از این دو مدل برای نمونه با اندازه دوگانه ذرات سمنتیت کروی استفاده شده است. نتایج مدل سازی های انجام شده به خوبی منطبق با منحنی سیلان بدست آمده از آزمون کشش بوده است.

در این پایان نامه با استفاده از روش تفاضل محدود فشرده ، به شبیه سازی معادله انتقال حرارت دو بعدی گذرا در یک ماده هدفمند استوانه ای شکل پرداخته ایم . بدین منظور با فرض معلوم بودن تاریخچه دما در دو لایه داخلی و خارجی و همچنین شرط آدیاباتیک در مرکز استوانه به تحلیل انتقال حرارت و محاسبه و تعیین شرایط مرزی مورد نیاز جهت حصول به شرط اولیه تأمین کننده این توزیع دما می پردازیم. معادلات تفاضلی بکار رفته جهت شبیه سازی جملات دیفرانسیلی در محاسبه مشتقات مکانی اول و دوم ( در راستای طول و شعاع میله ) از روش ارائه شده توسط لی لی جایگزین شده است. همچنین برای توسعه محاسبات در دامنه زمان از روش رانچ – کوتای مرتبه سوم استفاده می شود. سپس با تشکیل ماتریسهای مربوط به هر کدام از گره های در نظر گرفته شده، نسبت به بدست آوردن توزیع دما در جسم در هر لحظه از زمان اقدام می گردد. کد کامپیوتری نوشته شده به زبان matlab ، در دو مرحله مورد ارزیابی قرارگرفت. در مرحله نخست برای ارزیابی داده های شبیه سازی استفاده شد، و جوابها با داده های دقیق مقایسه گردیدند. در مرحله دوم، کد نوشته شده برای داده های تجربی ارزیابی شد. در حل مسئله به روش مستقیم با برگرداندن زمان به لحظه آغازین، دما در محور جسم محاسبه گردید. در خاتمه نیز دمای محور استوانه ای شکل در حل مستقیم و معکوس با یکدیگر مقایسه شدند.در تمامی مراحل خطاها محاسبه و با استفاده از نمودارهای مناسب ترسیم گردیده اند. نتایج به دست آمده از تحلیل در بقیه لایه ها با مقادیر تجربی در لایه های مذکور مقایسه شده است.نتایج نشان می دهد که میزان خطا حدود 5? می باشد که قابل قبول به نظر می رسد.

امکان بهره گیری از مواد فرار حاصل از زغال سنگ در احیای مستقیم، دورنمای آینده فرایندهای پیشتاز در احیا را تغییر داده است. در این پژوهش، با طراحی یک سیستم چند لایه ای متشکل از پودرهای زغال سنگ با محتوای بالای مواد فرار، آلومینا و هماتیت خالص، امکان احیای هماتیت در لایه بالا به کمک مواد فرار حاصل از زغال سنگ در لایه پایین بررسی گردید. گرمایش نمونه ها به دو بخش غیر هم دما تا دماهای 700، 800 و 900 درجه سانتی گراد با سرعت گرمایش 12 درجه سانتی گراد بر دقیقه و نگهداری هم دما در این دماها درون کوره موفلی انجام گرفت و تغییرات همزمان میزان احیا و خروج مواد فرار در این شرایط بررسی گردید. پس از اطمینان به کارایی سیستم ارائه شده، اثر پارامترهایی نظیر دمای احیا، زمان احیا ، مقدار زغال-سنگ و ضخامت لایه میانی آلومینا بر میزان احیای هماتیت در ناحیه گرمادهی هم دما مورد بررسی قرار گرفت. برای نیل به این هدف با حداقل آزمون های ممکن، آزمایشات به کمک روش طراحی مرکب مرکزی (ccd) به عنوان یکی از شناخته شده ترین روش های طراحی آزمایشات پایه ریزی شد و از نتایج آن ها برای مدل کردن فرایند به روش رویه پاسخ (rsm) استفاده گردید. به کمک رویکرد آماری آنالیز واریانس (anova)، ابتدا اعتبار مدل مربوطه در محدوده در نظر گرفته شده برای متغیرهای فرایند بررسی شد، سپس میزان اهمیت هر متغیر و همچنین اثر متقابل آن ها بر میزان احیا و مقدار مواد فرار خروجی از زغال-سنگ مشخص گردید و در آخر روابطی برای اندازه گیری درصد احیا و درصد خروج مواد فرار در ناحیه هم دما و در محدوده در نظر گرفته شده برای متغیرهای فرایند ارائه شد. کارایی مدل ارائه شده با انجام آزمایشاتی برای تأیید نتایج پیشنهادی مدل ها آزموده شد. نتایج، کارایی بالای مدل رویه پاسخ در پیش بینی میزان احیا در تمام محدوده مورد بررسی را تائید کرد. به منظور بررسی فازشناختی روند احیای هماتیت در درصدهای مختلف احیای اکسیدهای آهن، از آنالیز پراش اشعه x استفاده شد. مورفولوژی نمونه های احیا شده جزئی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی و تأیید مشاهدات به روش طیف سنجی انرژی (eds) انجام گرفت. نتایج آنالیزهای اشعهx نشان داد احیای هماتیت خالص اولیه به آهن فلزی از طریق سازوکار سه مرحله ای با عبور از مگنتیت و ووستیت انجام می شود. بررسی های مورفولوژیکی، احیای توپوشیمیایی اکسیدهای آهن را هم در مقیاس میکروسکوپی و هم در مقیاس ماکروسکوپی نشان دادند.

چکیده کوره های قوس الکتریکی یکی از بزرگترین مصرف کنندگان انرژی الکتریکی در صنعت فولاد می باشند. انرژی در کوره قوس الکتریکی به دو طریق تامین می شود: 1- انرژی الکتریکی 2-انرژی شیمیایی. کیفیت مواد ورودی به کوره یکی از عوامل موثر بر مصرف انرژی این کوره ها می باشد. در این پروژه تاثیر نوع وترکیب سرباره سازها بر میزان انرژی مصرفی از دیدگاه ترمودینامیکی برای رسیدن به ترکیب مناسب مذاب و سرباره ، با استفاده از داده های مربوط به کوره قوس الکتریکی مجتمع صنعتی اسفراین توسط نرم افزار fact sage بررسی شد. با حذف 1500 کیلوگرم سنگ آهک با ترکیب فعلی از فرایند و جایگزینی آن با 700 کیلوگرم آهک با ترکیب فعلی، مصرف انرژی حدود kwh/t52 کاهش می یابد. افزایش درصد sio2 و al2o3 در آهک ودولومیت از 1 تا 5 درصد وزنی باعث افزایش مصرف آنها در حدود 200 کیلوگرم و افزایش مصرف انرژی در حدود kwh/t5 می-شود. افزایش درصد sio2 و al2o3 در سنگ آهک ودولومیت از 1 تا 5 درصد وزنی باعث افزایش مصرف این سرباره ساز در حدود 450 کیلوگرم و افزایش مصرف انرژی در حدود kwh/t 12 می شود. با افزایش loi ) مواد فرار خروجی ناشی از حرارت دادن آهک و دولومیت) در آهک و دولومیت از 2 تا 14 درصد وزنی مصرف این مواد تا 150 کیلوگرم افزایش می یابد. همچنین مصرف انرژی حدود kwh/t 9 افزایش پیدا می کند.

در این پژوهش برای بدست آوردن کامپوزیت tic/al2o3با تخلخل بالا (حدود%80) از روش افزودن عوامل گاززا به مخلوط پودرهای واکنش دهنده و سپس سنتز احتراقی نمونه های خام استفاده شده است. پودرهای اکسید تیتانیم (رتیل)، آلومینیوم فلزی و گرافیت به عنوان مواد اولیه به کار گرفته شده اند. پس از تهیه ترکیب استکیومتری از این مواد، مقادیر مختلفی از دو ماده کربنات کلسیم و خاک اره (به عنوان عوامل گاززا) به این مخلوط پودری افزوده شده و در فشارهای مختلف تحت پرس هیدرولیک قرار داده شده است. قرص های خام تهیه شده در فر مایکروویو خانگی (توانw900) قرار گرفته شده است تا تحت سنتز احتراقی فعال شده با مایکروویو، نمونه های کامپوزیتی مورد نظر حاصل شوند (لازم به ذکر است پس از شروع سنتز فر مایکروویوخاموش شده است تا سنتز به صورت خود پیش رونده، کل نمونه ها را در بر گیرد).مشاهده شد با افزایش میزان هر دو نوع ماده گاززا در یک فشار پرس ثابت، درصد تخلخل نمونه های سنتز شده افزایش یافته است. از طرفی با افزایش فشار پرس روی نمونه های خام اولیه، درصد تخلخل نمونه های سنتز شده کاهش پیدا کرده است. از طرفی با رسم منحنی های دمای واکنش سنتز احتراقی بر حسب زمان، دیدیم که با افزایش میزان مواد گاززا در یک فشار ثابت، علاوه بر اینکه اشتعال نمونه ها به تعویق افتاده و دمای اشتعال افزایش پیدا کرده ، دمای احتراق نمونه ها هم کاهش یافته است. از طرفی نتایج آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd)، نشان دهنده تولید کامپوزیت های tic/al2o3در حین انجام آزمایشات بوده است. در ارزیابی میکروسکوپی نمونه های سنتز شده حاوی کربنات کلسیم با آنالیز sem، به این نتیجه رسیدیم که با افزایش میزان این ماده گاززا علاوه بر افزایش درصد تخلخل نمونه ها، مورفولوژی حفرات به تدریج از حالت بسته به باز تغییر یافته است.

برای تولید فولاد، روش احیای مستقیم-کوره قوس الکتریکی به دلیل هزینه های کمتر وکاربرد آسان تر آن نسبت به روش سنتی کوره بلند-کنورتور دارای توجیهات اقتصادی می باشد. در این پژوهش با توجه به فراوانی زغال سنگ های کک نشو در مقایسه با محدودیت ها و هزینه های بالای گاز طبیعی، با طراحی یک سیستم چند لایه ای متشکل از پودرهای زغال سنگ با محتوای بالای مواد فرار، آلومینا و هماتیت خالص، امکان احیای هماتیت در لایه بالا به کمک مواد فرار حاصل از زغال سنگ در لایه پایین بررسی گردید. گرمایش نمونه ها در دو مرحله غیر ایزوترم تا دماهای 800 ، 900 و 1000 درجه سانتیگراد با سرعت حرارت دهی متوسط 5/2 درجه سانتیگراد بر دقیقه و نگهداری نمونه ها در این دماها درون کوره موفلی انجام گرفت و تغییرات همزمان میزان احیا و خروج مواد فرار در این شرایط بررسی گردید. سپس جهت بهره گیری هر چه بیشتر از مواد فرار برای احیای لایه هماتیت به بررسی اثر افزودن مواد کمکی به لایه زغال سنگ بر میزان خروج مواد فرار و افزایش احیا پرداخته شد. در این پژوهش، دو هدف اصلی افزایش بیشینه احیا در دما و زمان بهینه توسط افزودن مواد کمکی نظیر آهن فلزی، نیکل فلزی و کربنات کلسیم با مقادیر متفاوت درصد های وزنی آن ها به لایه زغال سنگ، و بررسی تأثیر افزودن این مواد با مقادیر بهینه آن ها در دماها و زمان های مختلف بر روند افزایش سرعت و درصد احیا دنبال شد. به منظور بررسی روند احیای هماتیت در مقادیر مختلف احیای اکسیدهای آهن، از آنالیز تفرق اشعه x استفاده شد. نتایج آنالیزهای تفرق اشعه x نشان دادند که احیای هماتیت خالص اولیه به آهن فلزی از طریق ساز وکار سه مرحله ای با عبور از فاز مگنتیت و وستیت انجام شده و احیای اکسیدهای آهن از پایین به بالای نمونه هماتیت به صورت غیریکنواخت بوده است. پس از افزودن مواد کمکی به لایه زغال سنگ افزایش چشمگیر درصد مواد فرار و عوامل احیا کننده و در نتیجه، افزایش احیای لایه هماتیت در دماها و زمان های مشابه نسبت به شرایط اولیه بدون مواد افزودنی مشاهده شد. در این سیستم طراحی شده، افزودن 2 درصد وزنی آهن فلزی به لایه زغال سنگ، توانست با افزایش سرعت احیا در دمای 1000 درجه سانتیگراد، مقدار بیشینه احیا در این دما را 1/39 درصد افزایش دهد. اما در دمای 900 درجه سانتیگراد افزودن 2 درصد وزنی نیکل فلزی بیشترین تأثیر را بر افزایش سرعت احیای لایه هماتیت داشت و مقدار حداکثر احیا در این دما را از مقدار 40/44 درصد به مقدار 49/44 درصد رسانیده و باعث افزایش 4/23 درصدی مقدار احیا شده است. در دمای 900 درجه سانتیگراد پس از نیکل فلزی، افزودن آهن فلزی با مقدار بهینه 2 درصد وزنی زغال سنگ، با افزایش 3/17 درصدی حداکثر احیا در این دما، در رتبه دوم قرار گرفت. در دمای 800 درجه سانتیگراد نیز افزودن آهن فلزی باعث افزایش 9/43 درصدی حداکثر احیا نسبت به شرایط بدون افزودن مواد کمکی شد. افزودن کربنات کلسیم با مقدار بهینه آن (5 درصد وزنی زغال سنگ) در دمای 800 درجه سانتیگراد جهت افزایش سرعت احیای پودر هماتیت در مقایسه با دو کاتالیست دیگر رتبه دوم و در سایر دماهای 900 و1000 درجه سانتیگراد رتبه سوم را کسب کرد. بدین ترتیب افزودن کاتالیست های فلزات واسطه آهن و نیکل فلزی به لایه زغال سنگ در این سیستم احیا، باعث افزایش بیشتر سرعت احیای پودر هماتیت در مقایسه با کربنات کلسیم شدند.

بهینه سازی مصرف انرژی مهم ترین بحث در کوره های قوس الکتریکی می باشد. روش های کاهش مصرف انرژی در این کوره ها عمدتأ بر جایگزینی مصرف انرژی الکتریکی توسط انرژی شیمیایی تأکید دارد. از این رو نقش مواد کربنی حائز اهمیت خواهد بود. کربن در کوره قوس، از طریق واکنش های شیمیایی داخل مذاب و احتراق ثانویه، بخشی از انرژی مورد نیاز برای ذوب و تصفیه فلز را تأمین می نماید. اضافه کردن کربن به شارژ کوره سبب افزایش تولید گاز co، پفکی شدن سرباره، کاهش مصرف برق، احیای اکسیدهای آهن موجود در سرباره و بهبود راندمان فرآیند می شود. در این پروژه تأثیر کیفیت و مقدار مواد کربنی بر میزان انرژی مصرفی از دیدگاه ترمودینامیکی، با استفاده از داده های مربوط به کوره قوس الکتریکی مجتمع صنعتی فولاد خراسان توسط نرم افزار fact sage بررسی شد. برای بررسی نقش مواد کربنی بر پارامترهای کوره قوس، ذوب مبنا تعریف شد که ترکیب مذاب و سرباره آن مشابه با حالت واقعی است. انرژی واقعی ثبت شده برای ذوب مورد بررسی kwh/t 642 و همچنین مقدار تلفات انرژی برای این ذوب kwh/t 17/129 می باشد. بر اساس موازنه جرمی انجام شده در ذوب مبنا 8/3457 کیلوگرم کربن از طریق کک و کربن تزریقی وارد کوره شد که 3/533 کیلوگرم آن صرف احیای feo مذاب و 8/2845 کیلوگرم آن صرف واکنش با اکسیژن و تولید انرژی گردید. با افزایش خاکستر کک از 75/12 تا 75/24 درصد اگر مقدار کک ورودی تغییر نکند انرژی مصرفی 3/1 درصد افزایش می یابد در صورتی که از کک بی کیفیت تری استفاده شود افزایش 5/1 درصدی انرژی و 2/5 درصدی سرباره تولیدی را شاهد هستیم. با افزایش loi کک از 4/1 تا 4/9 در صورتی که از کک بی کیفیت تری استفاده شود انرژی مصرفی 7/0 درصد افزایش می یابد. با افزایش خاکستر کربن تزریقی از 8/3 تا 8/27 درصد، انرژی مصرفی 9/0 درصد افزایش می یابد. تحت این شرایط اگر از کربن تزریقی که کیفیت کمتری دارد، بیشتر استفاده شود انرژی 2/1 درصد افزایش خواهد یافت. اگر درصد loi کربن تزریقی از 5/1 تا 5/9 درصد تغییر کند در صورتی که از کربن تزریقی بیشتری استفاده شود انرژی 6/0 درصد افزایش می یابد. با افزایش کک مصرفی از 900 تا 2500 کیلوگرم، آهک مصرفی 9/14 درصد، سرباره تولیدی 2/6 درصد و حجم گاز خروجی 36 درصد افزایش می یابد. در این حالت تغییرات انرژی محسوس نخواهد بود. با افزایش مقدار کربن تزریقی از 100 تا 900 کیلوگرم، آهک مصرفی 7/6 درصد، سرباره تولیدی 7/2 درصد افزایش می یابد. همچنین مصرف انرژی 9/0 درصد کاهش می یابد. با دمش اکسیژن به میزان ? m?^35/3543 روی سطح مذاب در اثر احتراق ثانویه تمامی co به co_2 تبدیل خواهد شد، که در این صورت به طور میانگین کاهش مصرف انرژی الکتریکی به میزان mwh 05/15 برای این ذوب 100 تنی حاصل می گردد.

سنتز مکانوشیمیایی مواد روشی مبتنی بر فرآیند آسیاکاری پودر فلزات توام با وقوع واکنش شیمیایی در حین آسیاکاری می باشد که امکان تولید فلزات خالص، نانوکامپوزیت ها و گستره وسیعی از مواد کاربردی تجاری را در دمای محیط و یا بسیار پایین تر از شرایط ترمودینامیکی لازم فراهم می آورد. در این پژوهش امکان فعال سازی واکنش احیاء کربوترمی اکسید آهن در حضور واکنش احیاء آلومینوترمی به روش مکانوشیمی و نیز تاثیر دمای آدیاباتیک سیستم بر فعال سازی واکنش های احیاء در طول آسیاکاری مورد بررسی قرار گرفته است. پودر اکسید آهن حاصل از آسیاکاری پوسته اکسیدی فولاد x20cr13 به همراه پودر زغال سنگ کک نشو و پودر آلومینیوم به نسبت استوکیومتری در یک دستگاه آسیاکاری گلوله ای مورد آسیاکاری قرار گرفتند. جهت بررسی وقوع، زمان و طبیعت واکنش احیاء دمای محفظه آسیاکاری در فواصل زمانی 10 دقیقه ای اندازه گیری و ثبت گردید. وقوع واکنش احیاء اکسید آهن به آهن فلزی از طریق ردگیری محصولات واکنش احیاء به کمک xrd تایید و صحه گذاری آن توسط sem انجام گرفت. وقوع واکنش احیاء کربوترمی به کمک بررسی فشار مثبت ناشی از تولید محصولات گازی احیاء کربوترمی تایید گردید.

در این پژوهش، کامپوزیت های زمینه پلیمری (رزین اپوکسی) تقویت شده توسط پارچه بافته شده از الیاف شیشه ای e-glass با جهت گیری های متفاوت (°0، °90 و °45±)) به دو روش لایه گذاری دستی و تزریق رزین به کمک خلأ (vip) ساخته شدند و رفتار خستگی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج حاصل از آزمون کشش، استحکام کششی در نمونه های تولید شده به روشvip (mpa 362) بیشتر از نمونه‏های تولید شده به روش لایه گذاری دستی (mpa 242) بود. بر اساس نتایج آزمون خستگی کشش-کشش (0.1=r)، عمر خستگی بیشتری برای نمونه های vip مشاهده شد. به گونه ای که در دامنه تنش mpa67، نمونه های vip، 106×2.11 سیکل را تا زمان واماندگی تحمل کردند. در حالی که، در دامنه تنش پایین تر mpa61، نمونه های دستی 105×1.29 سیکل را تحمل نمودند. تعداد سیکل واماندگی نمونه های vip در تنش خستگی mpa200، برابر با 103×0.5 به دست آمد. اما، همین پارامتر برای نمونه‏ های دستی در تنش خستگی پایین تر mpa150 برابر با 103×1.2 حاصل شد. با توجه به نمودار s-n رسم شده، در تعداد سیکل ثابت 100،000، دامنه تنش قابل تحمل نمونه دستی در حدود mpa60 تخمین زده شد؛ در صورتی که برای نمونه vip در حدود mpa90 بود. با توجه به تصاویر sem سطح شکست نمونه ها، مکانیزم های واماندگی غالب برای نمونه های ساخته شده به روش لایه‏ گذاری دستی تحت بار خستگی به صورت جدایش لایه ها و بیرون آمدن الیاف مشاهده شد. در حالی که، مکانیزم های واماندگی برای نمونه های ساخته شده به روش vip، جدایش الیاف از زمینه و ترک خوردن زمینه بود. نتایج حاصل از آنالیز وزن سنجی حرارتی (tga)، تنها نشان دهنده وجود اتصال مکانیکی بین الیاف و زمینه بود، که علت مشاهده جدایش الیاف از زمینه و بیرون آمدن الیاف در تصاویر sem را توجیه می کرد. بر اساس نتایج حاصل از این آنالیز، درصد وزنی الیاف برابر با 69% و 52% برای نمونه های ساخته شده به روش vip و لایه گذاری دستی محاسبه شد.

در این تحقیق مواد فرار ذغال سنگ در فرایند احیای اکسیدهای آهن در شرایط غیرهم دما را موردبررسی قرار داده است. مواد فرار ذغال سنگ کک نشو در آرایش جند لایه مواد جداسازی شده و از روی اکسید آهن عبور داده شد. مراحل سه گانه احیای بر روی نمودار احیای حاصل مورد بررسی قرار گرفت.

قابلیت ماشینکاری یکی از مهمترین خصوصیات مواد در تولید قطعات فلزی با روش های براده برداری می باشد. عوامل موثر بر قابلیت ماشینکاری شامل ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و ریزساختار به ویژه آخال ها می باشد. صنایع مرتبط با ماشینکاری از تغییر قابلیت ماشینکاری فولادهای خریداری شده گله مند بوده و علت تغییر مصرف ابزار یا تغییر کیفیت سطح برایشان مجهول است. در این مطالعه 9 فولاد aisi 1045 از منابع مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. علی رغم نزدیک بودن ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و ریزساختار این فولادها، تفاوت های قابل اندازه گیری در نتایج ماشینکاری مشاهده شد. قابلیت ماشینکاری با روش های مختلفی از جمله نیروی برشی، زبری سطح، مورفولوژی تراشه و سایش ابزار برش اندازه گیری می شود. قابلیت ماشینکاری فولادهای مورد بررسی توسط دو معیار نیروی برشی و زبری سطح مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که بالا بودن درصد افزایش طول و بالا بودن کسر سطحی آخال های اکسیدی و کشیدگی آنها موجب افزایش نیروی برشی می شود. مشاهده شد که درصد پرلیت بالا، کشیدگی ساختار، بالا بودن کسر سطحی آخال های سولفیدی و کشیدگی آنها نیروی برشی را کاهش می دهد. بالا بودن درصد پرلیت و کسر سطحی آخال ها زبری سطح را کاهش می دهند.