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2014年 49卷 8期
刊出日期：2014-08-15
综合论述
钢铁材料
冶金工艺技术
综合论述
1
苍大强 魏汝飞 张玲玲 柏媛媛
钢铁工业烧结过程二噁英的产生机理与减排研究进展
铁矿石烧结是目前一个重要的二噁英（PCDD/ Fs）产生工业源，烧结过程二噁英的生成机理复杂，主要由前驱体化合物经有机化合反应生成和碳、氢、氧和氯等元素通过“从头合成”生成，其中以“从头合成”为主，二噁英在烧结机上不仅在干燥带中产生，而且在燃烧带和烧结带的排烟道中也产生。烧结过程二噁英的减排主要方法分为源头控制、过程与操作控制以及末端治理3种，源头控制是烧结过程抑制二噁英产生的最佳选择，现行工艺往往选择末端治理。烧结烟气成分复杂，单一的二噁英减排技术减排幅度未必奏效，而且投资比较大。针对烧结工序的技术特点和烧结烟气的特征，烧结污染物协同减排是烧结工序节能减排的最佳途径，如烧结烟气循环不但可以减少二噁英产生，还可以同时减少[NOx]和粉尘量的排放，这是今后烧结协同减排发展的一个方向。
2014 Vol. 49 (8): 1-8 [
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冶金工艺技术
9
程向明， 毕学工， 史世庄， 马毅瑞， 李 鹏， 张慧轩
铁焦与铁矿石混装对高炉初渣形成的影响
软熔带的形状和位置是影响高炉稳定运行的关键因素之一。研究了综合炉料中混入高反应性铁焦对高炉初成渣形成过程的影响。针对综合炉料进行研究，结果表明，铁焦的加入导致试样的变形开始温度降低，这是由于在较低温度下铁焦即开始与CO2反应，增加了煤气中的CO浓度与平衡浓度的差值，加速了铁矿石的间接还原。铁焦的加入一般使软化结束温度升高、滴落温度下降，使得软熔区间大幅度收窄，表明向铁矿石中混入铁焦能够显著改善高炉料柱的透气性。加入铁焦还使滴落熔铁中的碳含量明显提高。优先考虑对料柱透气性的影响，建议使用加入20%(质量分数)矿粉A的铁焦。
2014 Vol. 49 (8): 9-14 [
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15
丁 闪， 薛庆国， 佘雪峰， 王 广， 宁晓宇， 王静松
碳酸钙对钒钛磁铁精矿直接还原-熔分的影响
钒钛磁铁精矿在配加石墨还原剂和碳酸钙的条件下进行预还原和熔分。试验研究了碱度（碳酸钙的加入量）以及冷却工艺对直接还原和熔分的影响。反应后的样品用XRD和化学分析法进行分析。结果表明：在低碱度范围内[(R=0～0.7)]，碱度的增加有利于钒钛磁铁精矿的直接还原和熔分。熔分温度为1 600 ℃，熔分时间为20 min，试验样品在碱度为0.5时熔分状态良好，渣中几乎不带铁。空冷有利于提高渣中黑钛石的含量，但不利于镁铝尖晶石相的析出；缓冷有利于渣中镁铝尖晶石相的析出，但会使渣中黑钛石的含量有所降低。
2014 Vol. 49 (8): 15-20 [
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21
殷 雪 孙赛阳 孙彦辉 赵 勇 葛 亮 张西超
低碳铝镇静钢中间包浇注过程夹杂物的行为
通过对BOF-Ar站-CC炼钢流程生产低碳铝镇静钢的中间包不同浇注时间取样及正常坯的取样，采用氧氮化学分析、光学显微镜以及扫描电镜-能谱(SEM+EDS)等多种方法研究了中间包浇注过程夹杂物特征的变化。结果表明：每炉钢包开浇时与浇注末期，钢中T[O]含量均高于浇注中期的T[O]含量，这是由于换包过程中钢水被二次氧化；中间包钢水及正常坯中的夹杂物，按照其形貌与成分可以分为以下3类：Al2O3基夹杂物，MnS基夹杂物，来自中间包覆盖剂或者钢包下渣所卷入的外来夹杂物。中间包及铸坯中的夹杂物主要以1~4 μm的Al2O3为主，同时在铸坯中发现了大量的MnS夹杂物，使铸坯中夹杂物的数量密度升高。当钢液中硫含量较高时，铸坯中气泡+Al2O3类型的夹杂物增加。在当前的工艺条件下，交换钢包之后的开浇阶段与浇注末期，钢水的二次氧化对铸坯的洁净度产生重要影响，同时应合理控制钢中的硫含量，减少铸坯中气泡+Al2O3类型的夹杂物，避免钢液在凝固过程中析出大量的MnS夹杂物。
2014 Vol. 49 (8): 21-26 [
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27
马 登， 郭培民， 庞建明， 赵 沛
氧化钼直接合金化冶炼316L不锈钢的理论分析及工业试验
基于将氧化钼代替钼铁加入AOD炉中生产316L不锈钢的新思路，分析了AOD炉熔池中主要元素还原氧化钼的热力学和氧化钼还原机理并推导出其还原速率公式，讨论了AOD炉冶炼过程中氧化钼加入方式，介绍了将氧化钼置于AOD炉中冶炼316L不锈钢钢液的工业实践。结果表明：氧化钼在AOD中有很好的还原条件，在加入AOD炉后的半小时之内能够完全还原；氧化钼应该以复合球团（氧化钼、还原剂和抑制剂混合造球）的形式加入AOD炉中，保证冶炼正常进行的同时最大限度提高钼资源的利用效率。实际生产状况良好，达到了预期的效果。
2014 Vol. 49 (8): 27-30 [
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31
王鑫潮， 游志敏， 成国光， 寇玉山， 左 辉， 陈 列
VOD炉冶炼20Cr13不锈钢硅脱氧工艺
以实际工艺流程30 t EAF-VOD-LF-模铸冶炼20Cr13不锈钢为背景，通过热力学计算，对VOD精炼硅脱氧处理后，重新造渣过程中炉渣碱度、合金含量以及钢液温度对钢液中平衡氧含量的影响进行了研究。研究结果表明：钢液中的氧含量随炉渣碱度的增加呈现明显的减小趋势，实际生产中炉渣碱度一般应确保在2以上；为了保证添加合金进行脱氧的冶炼效果，应保证钢液中的硅的质量分数在0.3%以上；降低冶炼温度有利于降低钢液平衡氧含量；炉渣碱度对平衡溶解氧含量和实际生产全氧含量的影响规律基本相同，拟合出平衡溶解氧含量与实际全氧含量之间存在线性关系。
2014 Vol. 49 (8): 31-34 [
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35
刘 艳， 曹建宁， 耿明山， 李耀军， 翟晓峰， 赵长春
大型扁钢锭水冷制造技术
大型扁钢锭主要用于生产特厚板，随着钢锭吨位增大，钢锭上部缩孔较深，影响成材率，同时疏松等级高，偏析严重，因此大型扁钢锭的质量问题成为发挥特厚板轧机能力的瓶颈。针对该难题，采用大型钢锭水冷模铸装置，成功地浇注了60 t级大型扁钢锭。钢锭被轧制成220 mm厚钢板，尽管钢种成分为Q345B，但各项性能指标达到了超厚板Q345E-Z35的要求，屈服强度为348～373 MPa，抗拉强度为562～588 MPa，伸长率为17%～28.5%，－40 ℃横向冲击功为56.57～71.65 J、纵向冲击功为40.76～88.80 J，1/2处断面收缩率平均为63.04%，1/4处断面收缩率为57.93%，夹杂物级别总和不超过2.0，晶粒度达到8.0～9.0级。表明该大型扁钢锭水冷模铸技术具备为高品质特厚板提供坯料的能力。
2014 Vol. 49 (8): 35-41 [
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42
张兴中 刘庆国 黄 文 方一鸣
连铸结晶器非正弦振动函数及工艺参数研究
结晶器非正弦振动在有效避免黏结性漏钢的同时，可以获得较短的负滑动时间，有助于提高铸坯表面质量。非正弦振动的加速度比正弦振动大，容易产生冲击，降低结晶器运动的平稳性。针对此问题，构造了一种新型非正弦振动波形函数，其加速度可以根据实际情况给定，以保证良好的波形动力学特性。此波形函数可以在恒定的加速度下，通过增加波形偏斜率来减小负滑动时间，在增强非正弦振动特征的同时，不影响结晶器振动平稳性；另外，在恒定的波形偏斜率下，可以通过减小振动加速度来减小负滑动时间，在增强振动平稳性的同时，提高铸坯表面质量。通过对振动工艺参数的分析，给出了各工艺参数的计算方法，绘制了多工艺参数等值曲线，为拉速-频率同步控制模型的确定提供了参考。
2014 Vol. 49 (8): 42-47 [
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48
朱施利 郑国渠 叶健松 胡文豪 曹华珍
二冷喷淋强度对连铸坯凝固组织的影响
推导了连铸过程中二冷喷淋强度与连铸参数之间的关系，比较了喷淋强度对2种断面连铸坯凝固组织的影响。结果表明，喷淋强度能更精确地反映铸坯凝固组织与冷却参数间的关系；铸坯表面的枝晶间距为20 μm左右，而中心区为200～350 μm；距表面相同距离，对角线区的枝晶比横向细小。喷淋强度相近时铸坯的凝固规律为：200 mm×200 mm断面中心区组织较细小，150 mm×150 mm断面近中心区组织较细小。从铸坯表面到中心整体上符合凝固曲线左侧规律，但断面大于200 mm×200 mm的连铸坯，中心和近中心区凝固时符合凝固曲线右侧规律。
2014 Vol. 49 (8): 48-53 [
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54
刘志亮 张立浦 刘才溢 王英杰
小断面管材二辊矫直机压扁量分析
压扁加反弯矫直是提高小断面管材矫直精度的有效方法，针对矫直过程中压扁量不易确定的问题，利用大型非线性有限元软件建立小断面管材二辊矫直过程的三维弹塑性有限元模型，研究了不同压扁量时接触长度、矫直力、残余应力、直线度和椭圆度的变化情况。经综合分析后给出合理的压扁量取值范围为0.45~0.70 mm。现场试验结果表明，参考此压扁量取值范围来调节辊缝可以得到很好的矫直效果，减少了辊缝调节时间。
2014 Vol. 49 (8): 54-58 [
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59
王海玉 杨 荃 王晓晨 陈宇峰 董立杰 张喜榜
粗轧中间坯走偏对镰刀弯的影响分析和控制
针对某常规热连轧粗轧中间坯的镰刀弯问题，首先使用ABAQUS/Standard建立轧辊-轧件静力学耦合模型，定量计算了不同入口厚度、宽度、压下量、两侧温度差和工作辊初始辊形下的入口中间坯走偏因素对出口中间坯楔形的影响，同时，得到变形后的工作辊辊形曲线；再使用ABAQUS/Explicit建立动态分析模型，并采用此辊形曲线作为动态模型的工作辊辊形，在与静力学分析相同的走偏工况下，模拟中间坯镰刀弯现象，进一步计算了不同入口厚度、宽度、压下量、两侧温度差和工作辊初始辊形下的入口中间坯走偏因素对出口中间坯镰刀弯的影响。基于上述计算结果，提出了优化粗轧侧导板的开口度裕量和工作辊初始辊形的方案，提高了轧制过程对中性，从而改善了中间坯镰刀弯现象，使中间坯中心线偏移量未达标率从6.51%下降到2.93%，取得了显著的效果，同时成品楔形命中率达到89%以上，极大提高了产品质量。
2014 Vol. 49 (8): 59-63 [
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孙静娜 薛 涛 杜凤山 刘瑞芬
基于刚度特性分析的UCM冷轧机板形板厚综合设定模型
针对六辊UCM冷轧机，利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立仿真模型，并利用该模型系统计算了板形板厚综合设定模型中所需的轧制力、工作辊弯辊力、中间辊弯辊力的横、纵向刚度，分析了中间辊横移对轧制力横、纵向刚度的影响规律。并在轧机刚度分析基础上给出了中间辊横移位置设定模型、弯辊力设定模型和空载辊缝设定模型等，建立了六辊UCM轧机板形板厚综合设定模型和设定策略。采用有限元模型验证了板形板厚综合设定后的板形、板厚均满足目标要求。
2014 Vol. 49 (8): 64-69 [
摘要
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钢铁材料
70
张秀丽 陈明昕 刘振宝 梁剑雄 杨志勇 余 强
热处理工艺对15-5PH沉淀硬化不锈钢的力学性能与耐蚀性的影响
研究了热处理工艺对15-5PH沉淀硬化不锈钢力学性能与耐蚀性的影响，并观察了钢中的强化相。结果表明，随着时效温度的升高和保温时间的延长钢的强度逐渐下降，塑性及冲击吸收功逐渐升高，这是由于逆转变奥氏体体积分数随温度升高而增加所造成的；随着时效温度升高钢的耐点腐蚀性能逐渐下降，在580和600 ℃时耐蚀性最差，在480 ℃时效钢的耐点腐蚀性能最佳且具有最高的强度，钢中主要的强化相是具有面心立方结构的富铜相。
2014 Vol. 49 (8): 70-75 [
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76
齐 亮 ， 汪志刚， 贺玲慧
热连轧X100管线带钢应变时效行为
利用SEM、TEM、EBSD和多功能内耗仪研究了应变量和时效温度对热连轧X100管线钢显微组织和力学性能的影响，及其时效过程的内耗行为。结果表明：应变量小于2%时，仅有块状铁素体发生明显变形；当应变量大于3%时粒状贝氏体呈现出明显变形。随着应变量增加铁素体板条内部位错密度增加，并且形成许多亚结构，大角度晶界数量显著减小，韧性显著下降；随着时效温度升高，抗拉强度和屈服强度都呈上升趋势，应变量对强度的影响大于时效温度的影响。内耗试验证实，X100管线钢时效强化主要归因于游离态的C 原子对位错的钉扎作用。
2014 Vol. 49 (8): 76-80 [
摘要
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81
孔玉婷， 张春玲， 杨金凤， 单 梅
Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢双相区多道次轧制模拟的组织演变
为了实现Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢的铁素体晶粒细化从而充分提高其强塑性，通过热模拟压缩试验，利用金相、SEM、EBSD等微观组织分析方法研究了其在双相区的多道次压缩变形过程中的组织演变。结果表明，试验钢在变形过程中，第二相（马氏体、贝氏体）呈条带状分布于铁素体基体上，随着道次增加，铁素体晶粒逐步细化，第5道次变形后得到1.8 μm左右的超细晶铁素体。前期铁素体晶粒细化的主要机制是形变强化铁素体相变，即多道次的累积大变形使组织内畸变能增大，铁素体形核点增多，促进铁素体快速析出，形成细小铁素体晶粒；后面几道次变形中，随着应变量继续增大，在铁素体晶粒内形成大量亚晶界，且亚晶界逐步累积扭转成大角度晶界，分割原来的粗大晶粒，发生铁素体连续动态再结晶细化。
2014 Vol. 49 (8): 81-87 [
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88
刘庆锁， 杨巍巍， 袁连杰， 高 斌， 孟 亮
高温弛豫对无Nb和Ti等元素超低碳贝氏体钢的影响
针对试验用钢重点研究经历高温弛豫试样的中温相变点特征、450 ℃等温下的物相组成、显微组织结构及硬度随等温时间变化特征，以获得高温弛豫过程对不含Nb 和Ti等合金化合物析出元素的超低碳钢贝氏体相变影响的新认识。试验结果表明，高温弛豫过程明显影响试验用钢的中温相变点，使试样的CCT曲线虽然仍具有两区特征，但相对未经历高温弛豫处理试样，在[(t，θ)]坐标系中的位置偏左上方；高温弛豫后450 ℃短时等温下形成尺寸较小的板条束状贝氏体，试样对应有较高的硬度水平，随等温时间延长，贝氏体长大，硬度随之下降；而未经历高温弛豫试样在450 ℃等温时发生变形回复与贝氏体相变2个过程，在等温时间小于30 min的较短范围内，变形回复与贝氏体相变过程对硬度影响的综合结果致使试样的硬度变化平缓。
2014 Vol. 49 (8): 88-93 [
摘要
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1258
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94
吴年春， 崔 强， 范 益， 李恒坤， 李 翔
控冷冷速对高性能桥梁钢组织和力学性能的影响
为了使控轧控冷工艺生产的高性能Q500qE桥梁钢具有较低的屈强比和良好的韧性，采用Gleeble-3800试验机模拟了试验钢不同冷速控冷工艺，研究了冷速对组织和力学性能的影响。结果表明：5~25 ℃/s冷却速率下形成针状铁素体、粒状贝氏体铁素体和少量弥散M-A岛构成的多相组织。随冷速增加，铁素体晶粒细化，M-A岛尺寸减小；强度和屈强比提高，冲击功先升高后降低。试验钢满足力学性能要求的控冷冷却速率范围是15~20 ℃/s。
2014 Vol. 49 (8): 94-99 [
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钢铁
编辑部公告
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中国科协全国学会学术出版道德公约
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公告：《钢铁》2018—2019年论文电子版已全文上网（附下载方式）
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《钢铁》杂志2019年“先进炼钢-连铸工艺与装备”专刊征稿通知
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热烈庆祝《钢铁》杂志被评为“2014中国国际影响力优秀学术期刊”
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《钢铁》创刊60周年纪念特刊征订
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