合理設(shè)計頂頭材質(zhì)—抗磨耐熱球高壓化肥管的化學(xué)成分 ,抗磨耐熱高壓化肥管的化學(xué)成分 針對熱軋高壓化肥管均整機(jī)頂頭的工況條件和失效形式 .并通過試驗研究該材質(zhì)的抗氧化性能 ,熱疲勞性能和抗磨熱性能 ;試驗結(jié)果表明 ,抗磨耐熱球墨鑄鐵在800℃氧化增重速度為 2.410gm2h,不足 45鋼的1/2;該材質(zhì)頂頭的抗磨耐熱性能優(yōu)良 ,頂頭壽命達(dá)到45鋼的4倍。穿孔頂頭是高壓化肥管生產(chǎn)中消耗量 的關(guān)鍵工具之一高壓化肥管的質(zhì)量好壞,使用壽命的高低,對高壓化肥管的質(zhì)量、生產(chǎn)效率有很大的影響。因此,為了延長頂頭的使用壽命,減少不必要的損耗,對頂頭進(jìn)行表面改性,從而提高其表面硬度、耐磨性及抗氧化性。等離子噴涂技術(shù),可以有機(jī)的將基體與表面涂層的特點結(jié)合起來,發(fā)揮兩類材料的綜合優(yōu)勢,獲得理想的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
       因此本論文采用高壓化肥管金屬陶瓷顆粒作為穿孔頂頭的噴涂材料,對噴涂后的頂頭進(jìn)行溫度場及應(yīng)力場的數(shù)值模擬。應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件對穿孔頂頭等離子噴涂及冷卻過程進(jìn)行數(shù)值模擬。高壓化肥管建立計算模型時,采用沿噴涂方向小逐段前進(jìn),厚度方向小逐層疊加來模擬真實的噴涂及沉積過程,得到涂層連續(xù)移動的基體和涂層的溫度場分布及熱應(yīng)力分布。同時,為了進(jìn)一步得到優(yōu)質(zhì)的復(fù)合涂層,計算過程中通過改變基體溫度,更換涂層材料,分析比較不同情況下頂頭的溫度場和應(yīng)力場分布。結(jié)果表明WC作為鋁管涂層材料,基體溫度為室溫30℃時,隨著噴涂的進(jìn)行,熱影響區(qū)域逐漸增大,模型的不同區(qū)域由于熱積累噴涂后表面 溫度增加。高壓化肥管噴涂過程中,噴涂處涂層附近產(chǎn)生較大熱應(yīng)力,噴涂結(jié)束,應(yīng)力逐漸減小。高壓化肥管頂頭經(jīng)800冷卻至室溫時,頂頭涂層和涂層周圍產(chǎn)生殘余應(yīng)力, 殘余應(yīng)力出現(xiàn)在鼻部與徑帶連結(jié)處的涂層附近。對基體預(yù)熱至200℃后進(jìn)行噴涂,噴涂過程中涂層溫度明顯升高,熱應(yīng)力減小,頂頭經(jīng)1800冷卻至室溫,殘余應(yīng)力大大減小。Al2O3作為涂層材料,基體溫度為室溫時,所得溫度場及應(yīng)力場結(jié)果與WC作為涂層材料時基本相同。對6016鋁合金進(jìn)行單向拉伸試驗,分析不同應(yīng)變速率對高壓化肥管力學(xué)性能的影響,建立了6016鋁合金Johnson-Cook本構(gòu)模型及其斷裂應(yīng)變模型,并對鋁合金薄壁方管軸向沖擊載荷下的吸能特性進(jìn)行分析,研究鋁合金方管的壁厚、長度和沖擊速度對其吸能特性的綜合影響。結(jié)果表明,高壓化肥管鋁合金流動應(yīng)力對應(yīng)變率敏感性較低,但斷裂應(yīng)變對應(yīng)變率具有一定的敏感性。高壓化肥管在軸向沖擊載荷下,鋁合金薄壁方管出現(xiàn)漸進(jìn)屈曲變形,具有較好的吸能特性。但隨著厚度、長度和沖擊速度的增加,鋁合金方管容易出現(xiàn)混合變形模式,吸能特性有所降低。

鋼鐵企業(yè)為鐵礦石**終消費者，鋼鐵產(chǎn)能分布決定了鐵礦石消費格局。從歷年情況來看，我國鐵礦石需求量逐步增大。2008年，我國高壓化肥管產(chǎn)量4.69億噸，對鐵礦石的需求在7.5億噸左右。2012年高壓化肥管產(chǎn)量上升到6.5億噸，對鐵礦石的需求量在10.5億噸左右，同比增長3.7%。我國鐵礦石產(chǎn)量也一直伴隨消費量增加而上升。但是進(jìn)入2010年后，我國鐵礦石的消費增長率明顯放緩。從高壓化肥管產(chǎn)量上看，河北省高壓化肥管產(chǎn)量較多，2012年，河北省鋼鐵產(chǎn)量超過1億噸，山東、遼寧、江蘇的高壓化肥管產(chǎn)量近兩年均超過5000萬噸，這幾個省份為鐵礦石主要需求省區(qū)。從省市比例來看，近五年中，河北、山東、遼寧、江蘇、山西、湖北、河南高壓化肥管產(chǎn)量占比基本穩(wěn)定，比重變化不大，其他省市合計比例下降1%。從總體比例來看，高壓化肥管產(chǎn)量排名前七的省市在總量中比重約為64%，表明我國鐵礦石需求也較為集中。

從區(qū)域來看，環(huán)渤海地區(qū)的高壓化肥管產(chǎn)量為2.96億噸，占全國總產(chǎn)量的45.1%；長三角地區(qū)的高壓化肥管產(chǎn)量接近1億噸，為總產(chǎn)量的16.1%，居第二位，但僅為環(huán)渤海地區(qū)的1/3左右；華北、中南其他地區(qū)所占比重亦超過10%，西北地區(qū)、華南沿海地區(qū)以及西南地區(qū)，高壓化肥管產(chǎn)量較低，不足10%。從需求地域看，鐵礦石的需求也集中在環(huán)渤海地區(qū)。

“十一五”期間，我國產(chǎn)量前十的鋼鐵企業(yè)產(chǎn)量在總產(chǎn)量中比重有明顯提高，從2006年的不足35%，到2010年的48.26%，提****過13個百分點，中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)的集中度，表明政府調(diào)控鋼鐵產(chǎn)業(yè)的政策卓有成效。從重點鋼企產(chǎn)量變化中可以看出，從2010年到2012年，我國的重點鋼鐵企業(yè)產(chǎn)能不斷增加，對鐵礦石的需求也比較穩(wěn)定。其中，河北鋼鐵、鞍鋼的產(chǎn)量增幅較大，均超過1500萬噸，寶鋼、武鋼、包鋼、馬鋼的產(chǎn)量增幅較小，不足300萬噸，其他鋼鐵企業(yè)產(chǎn)量增幅在600-800萬噸左右。

我國鐵礦石產(chǎn)量不能完全滿足目前我國鋼鐵生產(chǎn)的需求。因此，進(jìn)口鐵礦石成了填補(bǔ)國內(nèi)產(chǎn)量缺口的必然選擇。同時，進(jìn)口鐵礦石品位較高，冶煉條件好，綜合效益佳。因此，盡管國際鐵礦石價格不斷上漲，我國大部分鋼鐵企業(yè)仍然選擇從國際市場進(jìn)口相當(dāng)數(shù)量的鐵礦石，這已成為中國鋼鐵生產(chǎn)擴(kuò)張過程中的必然選擇。

從進(jìn)口 看，澳大利亞與巴西的鐵礦石**受我國鋼鐵企業(yè)青睞。這兩個地區(qū)的鐵礦石規(guī)模大、質(zhì)量好，符合我國大型鋼鐵企業(yè)發(fā)展高附加值鋼材的需要。而澳大利亞尤以其比巴西鐵礦石更低的運(yùn)費和比印度鐵礦石更穩(wěn)定的質(zhì)量受到歡迎。相比之下，盡管進(jìn)口印度鐵礦石在成本上要低于澳大利亞與巴西，但由于印度鐵礦石質(zhì)量稍次且產(chǎn)量有限，我國企業(yè)在印度的進(jìn)口量稍遜于上述兩國，但印度出口的鐵礦石有80%以上銷往中國。

廢鋼是鋼鐵生產(chǎn)的重要原料之一?？紤]對環(huán)境的保護(hù)及資源利用效率，少用鐵礦石、多用廢鋼是鋼鐵工業(yè)發(fā)展的大趨勢。但由于我國積蓄的廢鋼資源少，而鋼鐵工業(yè)發(fā)展速度快，廢鋼資源存量低，廢鋼資源無法滿足鋼鐵生產(chǎn)的需要，短期內(nèi)中國廢鋼資源短缺的矛盾依然難以緩解，成為鐵礦石大規(guī)模替代品的可能性較低。