钢铁
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2020年 55卷 1期
刊出日期：2020-01-15
综合论述
原料与炼铁
炼钢
压力加工
钢铁材料
技术交流
综合论述
1
张俊, 严定鎏, 齐渊洪, 沈朋飞, 徐洪军, 高建军
钢铁冶炼渣的处理利用难点分析
为促进熔炼渣的显热回收、降低钢铁冶炼能耗,提高熔炼渣的利用率和经济性,通过分析钢铁厂熔渣的处理和利用难点,提出了熔渣调质及泡沫化处理的干法粒化方法,通过引入金属铁提高熔渣的导热系数、熔渣泡沫化改善粒化效果,为解决干法粒化及熔渣利用面临的难题提供了思路,并对干法粒化的研究方向给出了建议。
2020 Vol. 55 (1): 1-5 [
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原料与炼铁
6
李胜, 何志军, 李云飞, 仇爽, 湛文龙, 白冰洋
不同球团矿和块矿配加条件下炉料冶金性能
针对铁矿石品种多、质量波动大,导致高炉炉料结构稳定性下降的问题,通过实验室试验,系统研究了含铁矿石的冶金性能以及烧结矿与不同种类天然块矿和球团矿搭配的混合炉料结构高温性能。结果表明,烧结矿的还原性能和熔滴性能优于酸性球团矿和进口块矿,但是低温还原粉化现象十分严重,低温还原粉化指数RDI
>3.15 mm
仅为70%,哈皮块矿的滴落温度过低,只有1 353 ℃,南非块矿压差过大(6 820 Pa),不利于高炉稳定顺行;里奥球和萨玛科球冶金性能优良,可以适当地提高其比例来弥补烧结产能不足的缺陷;在低烧结比(55%)条件下,不同球团搭配使用时,炉料的软化区间、熔融区间变窄,最大压差Δ
p
m
降低,综合性能得到明显改善。最佳的混合炉料结构为55%烧结矿+20%里奥球+5%萨玛科球+20%哈皮块矿;配加纽混块矿的炉料结构,软熔区间窄,最大压值Δ
p
m
和总特性值
S
低,软熔滴落性能较好。
2020 Vol. 55 (1): 6-11 [
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12
杜斌斌, 吴胜利, 周恒, 寇明银
COREX竖炉结瘤对物料运动行为影响的DEM模拟
为考察COREX预还原竖炉内部结瘤对物料行为的影响,利用离散单元法(DEM)研究了炉内不同位置结瘤对物料运动流型、颗粒应力的影响,并探究了排料速率对炉内物料运动行为的改善作用。模拟结果表明,竖炉围管区发生结瘤,直接影响结瘤附近物料运动轨迹,导致物料运动流型发生变化;同时,相较正常工况,炉内物料间作用力明显增加。当竖炉导流锥产生结瘤时,物料运动流型也明显改变,并且颗粒在结瘤位置下方存在偏析现象;与围管结瘤相比较,炉内颗粒间作用力进一步增加;通过对瘤下方螺旋排料器转速提升,颗粒间作用力显著降低,基本与顺行状态下保持一致。相关研究可为COREX竖炉的优化操作提供指导和理论依据。
2020 Vol. 55 (1): 12-19 [
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炼钢
20
习小军, 杨树峰, 李京社, 赵梦静, 叶茂林
含铈304不锈钢夹杂物改性及耐腐蚀性能优化
通过在304不锈钢中加入不同含量的铈,研究了铈处理前后钢中夹杂物的变化,并借助于腐蚀失重试验及电化学试验,分析了不同含量的铈处理后钢中夹杂物性质变化对304不锈钢耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,未加铈的不锈钢中主要为MnS夹杂及复合氧化物夹杂,夹杂物的平均尺寸为8.6 μm,而钢的自腐蚀电位仅为-348.52 mV。加入稀土铈后,夹杂物逐渐改性成球状或椭球状的含铈夹杂物,平均尺寸有所降低,而不锈钢耐腐蚀性则有所提高。当铈质量分数达到0.012%时,钢中MnS夹杂全部改性成球状含铈夹杂,不锈钢自腐蚀电位高达-311.25 mV,耐腐蚀性能最好。继续增加稀土铈含量,钢中夹杂物的形状变得不规则,尺寸也有所增加,导致不锈钢耐腐蚀性能降低。
2020 Vol. 55 (1): 20-26 [
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27
李百松, 陈文智, 姚书芳, 赵玉林
FeSiB非晶薄带中夹杂物的来源及形成机理
为了制定合理的夹杂物控制工艺从而改善FeSiB非晶薄带的质量与性能,分析了FeSiB非晶薄带中夹杂物来源及其演变。结果表明,工业纯铁原料中存在组成为Al
2
O
3
、SiO
2
的球形和椭球形夹杂。在冶炼过程中,尺寸为20～30 μm椭球形夹杂通过上浮去除,尺寸为1～3 μm的球形夹杂则会与母合金冶炼过程的脱氧产物结合,形成Al
2
O
3
质量分数更高的硅酸铝和硅酸铝钙夹杂物。这些夹杂物在喷带过程中一部分会聚集于喷嘴内壁形成结瘤物,而另一部分则会随合金熔体流出喷嘴进入非晶薄带中。
2020 Vol. 55 (1): 27-33 [
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34
印传磊, 杨丽梅, 田春阳, 马建超
KR铁水脱硫剂逸散及搅拌器黏渣分析
为进一步提高KR机械搅拌铁水脱硫效率,对KR机械搅拌铁水脱硫时脱硫剂加入过程中的逸散和搅拌器叶桨上方黏结渣块产生原因进行分析。结果表明,脱硫剂粒度和成分、加料方式、铁水带渣是引起加料逸散和搅拌器黏结渣块的主要原因。采取控制脱硫剂粒度小于0.1 mm的比例小于10%、控制加料时的搅拌速度不大于40 r/min、优化萤石粒度避免脱硫剂中局部CaF
2
质量分数高、采取脱硫前扒除铁水带渣等方法,有效改善脱硫剂逸散和搅拌器黏渣,进而提高脱硫剂的利用率和铁水脱硫率。
2020 Vol. 55 (1): 34-37 [
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38
储焰平, 谌智勇, 刘南, 张立峰
高速重轨钢中尖晶石夹杂物的形成及控制
高速重轨钢采用无铝脱氧工艺,但是钢中常发现大颗粒纯的MgO-Al
2
O
3
夹杂物,严重影响产品质量。为了明确高速重轨钢中尖晶石夹杂物的来源,进一步控制重轨钢中夹杂物,通过对重轨钢拉伸断口进行分析,结合水口结瘤物分析、热力学计算及典型夹杂物分析,系统研究了高速重轨钢中尖晶石夹杂物的形成机理。结果表明,重轨钢中的尖晶石夹杂物分为单独存在的尖晶石和钙铝酸盐包裹的尖晶石两类。其中钙铝酸盐包裹的尖晶石为CaO-SiO
2
-Al
2
O
3
-MgO复合夹杂物在降温冷却过程中析出,析出温度与夹杂物中Al
2
O
3
和MgO质量分数有关;单独存在的小尺寸尖晶石夹杂物为钢液凝固冷却过程中析出,与钢液成分有关。此外,研究还表明,水口结瘤也是重轨钢中出现大颗粒镁铝尖晶石夹杂物的重要原因之一。因此,严格控制合金辅料中Mg、Al
s
等杂质元素质量分数,防止钢液发生二次氧化、降低耐火材料侵蚀等,尽可能降低夹杂物中的Al
2
O
3
和MgO质量分数,对控制重轨钢中尖晶石夹杂物,提高产品质量至关重要。
2020 Vol. 55 (1): 38-46 [
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压力加工
47
宜亚丽, 韩晓铠, 张磊, 金贺荣
316L/EH40不锈钢复合板热轧过程中晶粒组织的均匀性
为了改善热轧不锈钢复合板晶粒组织的均匀性,采用正交试验优化设计方法设计数值模拟方案,研究轧制工艺参数对基层不均匀因子、基层平均晶粒尺寸、复层不均匀因子和复层平均晶粒尺寸的影响,分析各参数的影响显著性顺序,并采用综合平衡法得到优选参数组合,轧制压下率为60%,轧制温度为1 100 ℃,轧制速度为300 mm/s。对优化后的参数组合进行有限元模拟,得到了热轧过程中沿不锈钢复合板厚度方向晶粒尺寸的分布及其变化规律。通过试验与仿真模拟获得的晶粒尺寸进行对比验证,得出晶粒尺寸误差在5%以内,验证了有限元模型的正确性与可靠性。
2020 Vol. 55 (1): 47-55 [
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56
白振华, 崔亚亚, 李秀军, 夏益伟
二次冷轧机组乳化液管路直接混合润滑系统开发
针对传统直喷润滑系统不能实现乳化液流量与浓度的同时在线调整,造成二次冷轧机组升降速与钢种切换过程中轧制不稳定、板厚与板形质量不佳、轧制能耗与油耗总成本较高等问题,结合二次冷轧机组的设备及工艺特点,在搭建的试验平台上完成了乳化液管路直接混合润滑系统关键设备选型,提出了一套适合于二次冷轧机组的乳化液管路直接混合润滑系统设计方案、对管路直接混合与混合箱搅拌混合乳化液特性进行了对比,并将该润滑系统应用到某钢铁企业1 220二次冷轧机组的生产实践,有效提升了轧制稳定性、带钢厚度与板形质量、降低了轧制能耗与油耗总成本。
2020 Vol. 55 (1): 56-64 [
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65
唐伟, 杜凤山, 林海海, 文杰
冷轧高强集装箱板轧制稳定性控制技术
冷轧高强集装箱板由于其屈服强度、成形性能及尺寸精度的要求,对冷轧轧制稳定性和板形控制提出极大挑战。针对某钢厂薄规格冷轧高强集装箱板生产过程存在的肋浪和边裂情况进行分析,采用试验方法研究了热轧带钢库区冷却过程对钢卷温度及性能均匀性的影响,利用数值模拟的方法研究了该钢种在UCM机型冷轧轧制过程中带材变形特征,揭示了带材浪形和边裂的并发机理,同时分析了不同工艺对带钢变形均匀性的影响规律。结合理论及仿真分析,提出了针对热卷性能均匀性及酸轧轧制稳定性的优化方案,改进后冷轧板形质量明显提高,带材边裂缺陷完全消除,冷轧高强集装箱板的轧制稳定性及产品质量均得到大幅提升。
2020 Vol. 55 (1): 65-71 [
摘要
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钢铁材料
72
管真, 孙永庆, 李莉, 田帅, 刘振宝, 梁剑雄
冶炼工艺对15-5PH不锈钢疲劳性能的影响
为了研究冶炼工艺对15-5PH不锈钢疲劳性能的影响,通过ASPEX夹杂物分析、拉压疲劳试验和扫描电镜等手段并结合裂纹扩展速率试验,研究了冶炼工艺对15-5PH不锈钢中夹杂物的粒径分布和疲劳性能的影响,并对比了两种试验钢裂纹扩展速率的大小。结果表明,VIM+VAR工艺冶炼的1号试验钢总氧质量分数较低,夹杂物尺寸较小且质量分数较低,1号试验钢的疲劳强度比单真空工艺冶炼的2号试验钢高30 MPa,通过疲劳断口SEM观察,1号试验钢在表面基体起裂,2号试验钢的裂纹源是次表面的Al
2
O
3
夹杂物;相同条件下,1号试验钢裂纹扩展速率大于2号试验钢。
2020 Vol. 55 (1): 72-80 [
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81
刘海涛, 王键, 杨争媛, 尹宝舒, 张家得, 张高祥
低熔点元素铋对钢脆化行为的影响
为了探明钢中低熔点元素铋在切削加工和高温变形生产过程中的“两面性”作用,借助切削加工试验、高温热塑性试验及微观组织结构分析,研究了不同温度范围内铋对钢脆化行为的影响。结果表明,在切削加工过程中,低熔点元素铋对钢的脆化作用,使铋易切削钢易于形成对切削加工有利的“C形”脆性屑,从而获得优良的可切削加工性能,该脆化行为主要与钢中铋的液态金属脆化作用有关,显著降低钢在铋熔点温度附近的塑性。在高温变形温度区间,低熔点元素铋对钢脆化行为的影响,主要与奥氏体晶界上铋膜的偏聚有关,脆化晶界,显著降低钢在1 000 ℃及以下试验温度时的热塑性。
2020 Vol. 55 (1): 81-85 [
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86
杨吉春, 王军, 任磊, 富晓阳, 刘香军, 张泽宁
铈对S32550双相不锈钢微观组织及冲击性能的影响
双相不锈钢兼具奥氏体和铁素体不锈钢的优良性能,多用于船舶、化工、核反应等领域。为了进一步提高S32550双相不锈钢的力学性能和抗腐蚀性能,采用真空感应炉成功冶炼了S32550双相不锈钢,并研究了有无添加稀土铈对其锻造、轧制后的微观组织、夹杂物形貌及冲击性能的影响。结果表明,添加稀土铈可以细化组织晶粒,使形状分布不均匀的铁素体组织与奥氏体组织均匀化;改善夹杂物形貌分布大小,对有害夹杂MnS进行改质,降低硫含量,使多余硫元素与铈反应形成Ce
2
O
2
S、Ce
2
S
2
夹杂弥散分布在钢中;另外,添加稀土铈可以提高S32550双相不锈钢在室温和低温(-40、-20 ℃)下的冲击韧性,在低温下可出现韧窝带,降低冷脆效应对钢材的危害。
2020 Vol. 55 (1): 86-92 [
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93
周刘涛, 潘红波, 潘烁, 吴结文
退火工艺对0.025C-0.326Mn钢组织、织构和力学性能的影响
为了优化低合金钢的强度和深冲性能,采用连续退火和盐浴退火+过时效工艺,研究了退火温度和过时效温度对0.025C-0.326Mn钢显微组织、织构演变和力学性能的影响。研究结果表明,提高退火温度有利于α纤维织构向γ纤维织构转变;弥散分布的细小碳化物颗粒阻碍晶粒转动,导致在820 ℃退火后的{113}<110>取向晶粒增强,影响{111}面织构的遗传演变过程;过时效工艺有利于高温退火固溶于铁素体中的碳元素析出,进而净化铁素体;过时效温度的增加改善材料伸长率,其中最佳伸长率为36.9%。连续退火试样最佳
r
值为1.26,而盐浴退火+过时效处理工艺最佳
r
值为1.39,并且后者抗拉强度满足500 MPa级的要求。
2020 Vol. 55 (1): 93-100 [
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101
周云, 杨晓伟, 陈焕德, 张宇
加热温度对600 MPa级高强钢筋组织及性能的影响
为了推进高强钢筋工业应用,以Nb-V复合微合金化600 MPa级高强钢筋为研究对象,采用高温激光共聚焦显微镜研究了加热温度对晶粒长大规律的影响,并进行了工业试制。结果表明,随着加热温度升高、保温时间延长,奥氏体晶粒尺寸增大;加热温度从1 180提高至1 270 ℃,保温60 min,奥氏体平均晶粒尺寸从58.7提高至85.1 μm。工业试制中,加热温度由1 200提高至1 270 ℃,珠光体比例增加,珠光体团尺寸增大,屈服强度和抗拉强度升高,伸长率下降,拉伸断口形貌由韧性断裂转变为准解理脆性断裂;当加热温度为1 200~1 250 ℃时,屈服强度为640~659 MPa,抗拉强度为823~846 MPa,强屈比为1.28~1.30,断后伸长率为16.6%~19.2%,最大力伸长率为10.6%~13.0%。
2020 Vol. 55 (1): 101-107 [
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技术交流
108
韩毅, 肖瑶, 张鏖茵, 赵宇飞, 刘丰, 李红斌
电阻焊接钢管电磁加热过程隐性缺陷
随着中国钢铁行业以及电磁冶金技术的飞速发展,焊管工业发展迅速,焊接钢管质量不断提升。但电磁冶金技术难以避免固有的集肤、邻近效应导致的产品缺陷,限制了焊接钢管在深海、极地、高压等恶劣环境的广泛应用。为提高钢管的安全服役性,提出了一种依靠精密加热技术分析隐性缺陷问题的新方法。将钢管焊接和热处理两道工序作为一个整体进行对比分析,定量阐述了一种区别于常规加热缺陷的钢管内部隐性缺陷。给出了缺陷面积率作为评价隐性缺陷的量化指标,并分析了管坯生产速度对各类隐性缺陷的影响规律。当管坯运动速度为55~65 mm/s时,面积缺陷率变化趋于平缓;速度过高时,面积缺陷率增加幅度变快;速度过低时,加热重复区导致不宜忽视的能量损耗。对提高焊管在恶劣环境服役的可靠性,促进钢铁制造绿色化发展具有一定的积极意义。
2020 Vol. 55 (1): 108-118 [
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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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