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2020年 55卷 3期
刊出日期：2020-03-15
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
吴胜利, 阙志刚, 艾仙斌
基于调控含钙化合物反应行为的烧结过程NO
x
减排研究进展
高效低成本减少铁矿烧结工序NO
x
排放是当前高环保态势下钢铁企业面临的重大挑战。由于铁矿烧结料层内存在将NO还原成N
2
的工质条件,且含钙化合物能促进NO还原,首先从热力学和动力学角度分析了烧结料层内NO还原的主要反应,得出料层内CO还原NO反应具有明显热力学、动力学优势;其次,分析了烧结料层内CaO、铁酸钙系矿物等含钙化合物对CO还原NO反应的催化机理,重点阐述了调控生石灰、石灰石等原生含钙化合物和铁酸钙系矿物等次生含钙化合物的反应行为对其催化料层内NO还原的影响规律;在此基础上,分别从明晰料层内CO还原NO主要影响因素、解析铁酸钙系矿物对CO、NO的吸附反应行为、料层高度与含钙化合物反应行为联合调控等3方面提出了强化料层内NO还原的展望。
2020 Vol. 55 (3): 1-8 [
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原料与炼铁
9
张晓华, 赵凯, 白庚琛, 张玉柱, 高建军, 张颖异
多约束条件下回转窑-氧煤燃烧熔分炉热工分析
传统高炉炼铁工艺具有冶炼流程长、污染物排放大的问题,因此非高炉炼铁技术引起了国内外学者的广泛关注。通过建立热量与物料平衡耦合的数学模型,对回转窑预还原-氧煤燃烧熔分炉物料平衡和热平衡进行计算,揭示不同金属化率、煤气氧化度及鼓风氧含量条件下的热工参数变化规律,最后使用Lingo软件对工艺进行热工分析,确定回转窑内预还原金属化率等与熔分炉适宜煤粉消耗量的关系。结果表明,升高金属化率、煤气氧化度及鼓风氧含量均可以降低工艺煤耗和氧耗,但煤气量及煤气热值并不会随着操作参数的升高而达到最优,在对工况参数进行最优求解后得知,在炉料金属化率为70%、熔分炉煤气氧化度为16%且鼓风氧为100%时,回转窑-氧煤燃烧熔分炉工况条件最好。
2020 Vol. 55 (3): 9-15 [
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16
孙俊杰, 张永杰, 徐骥
烧结矿竖冷炉内物料的偏析
烧结机竖式冷却回收烧结矿显热工艺是一种新型余热回收技术,其本质上是气固逆流换热散料床,梅钢从环保和节能两方面考虑引入该技术代替传统的环冷机对其烧结矿余热进行回收利用。以烧结矿竖冷炉为研究对象,利用离散单元法(DEM)模拟缓冲仓内和竖冷炉内烧结矿颗粒的偏析行为,分别研究在工业上可行的缓解一次偏析和二次偏析的方法。计算结果显示,在缓冲仓加入分料板会使烧结矿颗粒在中心位置形成料坑,且坑内颗粒粒度明显增大,表明此方法可缓解一次偏析;在进料喉管底部增加分流管可以有效调节烧结矿颗粒的运动方向,控制颗粒落在更有益的位置,从而达到缓解二次偏析的目的,另外,通过调整分流管的倾斜角度还可以进一步优化烧结矿颗粒的二次偏析。
2020 Vol. 55 (3): 16-22 [
摘要
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23
王欣, 潘建, 朱德庆, 郭正启, 田宏宇
含镍、铬复合氧化球团的制备工艺
利用廉价的低品位铬铁矿精矿以及红土镍矿制备含镍、铬复合球团,用于高炉生产含镍和铬不锈钢母液,对于保障不锈钢产业的可持续发展具有重要意义。系统研究含镍、铬球团制备工艺,探究红土镍矿配比、铬铁矿配比以及添加剂对球团强度的影响。结果表明,当混合料配比为45%红土镍矿+15%铬铁矿+40%铁精矿时,添加7.7%添加剂的混合料经高压辊磨预处理后可制备出合格生球,在预热1 000 ℃+12 min,焙烧(1 220～1 250 ℃)+12 min的条件下可获得抗压强度大于2 500N/个的成品球团,可用于高炉生产铁、镍和铬三元不锈钢母液。
2020 Vol. 55 (3): 23-28 [
摘要
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炼钢
29
刘珍童, 杨文, 任英, 张立峰, 王伟健
铝脱氧钢钙处理效果影响因素分析
由于对钙处理影响因素的认识不足,不同企业的钙处理效果不尽相同。为了促进钙处理精准度的提升,从钢液和炉渣成分、钙处理合金种类及载体、钙处理工艺操作以及钙处理时机等方面对铝脱氧钢钙处理效果的影响因素及其影响规律进行了简要阐述。钙处理效果影响因素很多,不同企业面临的主要影响因素也不尽相同。研究结果可以帮助钢铁企业认识自身钙处理效果的主要影响因素,进而实现钙处理的精准控制,达到提升产品质量和降低生产成本的目的。
2020 Vol. 55 (3): 29-34 [
摘要
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35
朱坦华, 周秋月, 任英, 段豪剑, 张立峰
二次氧化过程IF钢中间包中夹杂物演变行为
为了研究中间包二次氧化对IF钢洁净度的影响,针对中间包连铸过程不同时刻IF 钢钢液成分和夹杂物的性质进行系统的检测分析,结合热力学计算,揭示IF钢二次氧化过程中夹杂物的演变机理。发现开浇过程中的二次氧化主要是由于吸收空气造成的,使得夹杂物中的Al
2
O
3
夹杂物质量分数增加。这些增加的Al
2
O
3
一部分是均质形核导致钢中生成了更多小尺寸的Al
2
O
3
夹杂物;另一部分是非均质形核导致原来的Al
2
O
3
-TiO
x
复合夹杂物表面形成了一层纯的Al
2
O
3
层,同时使得夹杂物尺寸变大。
2020 Vol. 55 (3): 35-39 [
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40
陈登福, 徐佩, 龙木军, 段华美, 杨杰, 吴石新
钢液连铸二次冷却先进工艺模型的发展与研究
钢液连铸二次冷却的效果直接影响连铸坯质量,为了合理地控制二次冷却过程,多种静态和动态控制工艺模型被提出。系统综述了目前二冷静态和动态控制工艺模型的发展,包括二冷区各回路水量与拉速呈一次线性或二次曲线关系的二冷控制工艺模型、基于修正有效拉速的二冷动态控制工艺模型和基于在线传热计算的二冷动态控制工艺模型等,以及基于钢液过热度和二冷进水温度的二冷控制先进工艺模型和基于在线温度测量反馈调节各回路水量的二冷动态控制工艺模型。随着二冷控制工艺模型的发展,其控制的实时性、可靠性、准确性以及运行的稳定性也逐渐提高,从而为高质量铸坯生产及智能化二冷控制奠定了基础。
2020 Vol. 55 (3): 40-49 [
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压力加工
50
孙明翰, 郑义, 曲春涛, 金世哲, 许志强, 杜凤山
热轧中厚板超快速冷却过程温度场数值模拟
超快速冷却工艺作为热轧钢板生产的核心技术,对改善板材产品组织形态、提升产品性能具有重要意义。在中厚钢板的超快速冷却过程中,心部与表面之间的冷却速度差异使得钢板在厚度方向上形成内外温度差,而超快速冷却中钢板表面的换热机制较为复杂,两者综合提升了中厚板冷却机制的界定难度。为提升中厚板超快冷模型计算精度,完善其换热体系,建立了中厚钢板轧后超快速冷却过程中等效换热系数反求法的数学模型。该模型依托离散解析法,基于导热微分方程及物体正规阶段的状态特点,将求得的超越方程根转化为等效换热系数,并将此作为超快冷温度场模型的边界条件。在此基础上,构建了超快速冷却温度场仿真模型,验证了20 mm钢板超快速冷却机制下的温度场。结果表明,等效换热系数反求法的数学模型能够适用于中厚钢板的超快冷工艺。
2020 Vol. 55 (3): 50-57 [
摘要
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钢铁材料
58
戴鑫宇, 方旭东, 徐芳泓, 卫英慧, 侯利锋, 杜华云
奥氏体耐热钢低周疲劳性能研究进展
为了进一步深入研究奥氏体耐热钢,介绍了奥氏体耐热钢低周疲劳性能方面的研究进展,对比了室温和高温下奥氏体耐热钢疲劳断裂特征。其中,间隙原子、应变、温度、层错能对奥氏体耐热钢疲劳性能影响较大;在高温疲劳-蠕变过程中,影响材料裂纹扩展和疲劳断裂的关键因素是温度和应力;在疲劳寿命预测方面,已建立了众多模型,但对一些新型材料会有一定偏差,需要建立适合的寿命预测模型。
2020 Vol. 55 (3): 58-67 [
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68
邢献强, 曹文全, 王存宇
汽车悬架系统用55SiCr弹簧钢丝带状组织
为了研究中心偏析对弹簧钢组织性能的影响,通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针等手段研究了55SiCr弹簧钢的元素偏析行为、带状组织及力学性能。结果表明,带状组织由合金元素偏析引起,其内部锰、铬和硅质量分数为非偏析带2倍以上,合金元素偏析引起带状组织,弹簧钢拉伸试样中裂纹起源于偏析带状组织,并沿垂直于带状组织方向扩展导致最终断裂,带状偏析是影响高强度弹簧钢力学性能的主要因素。
2020 Vol. 55 (3): 68-73 [
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74
朱立光, 郑世伟, 张庆军, 曹胜利
氧化物冶金与脉冲磁场参数影响钢组织的研究
脉冲磁场处理与氧化物冶金技术是细化组织、提升材料性能的两种常用方法,将其有机结合可进一步优化钢铁材料的性能。利用自主研制的高频感应线圈加热炉与脉冲磁场发生装置将脉冲磁场非接触式地施加在钛处理低碳钢的凝固过程中,利用金相显微镜、多重分形软件与维氏硬度仪研究了不同脉冲磁场参数对凝固组织的影响。结果表明,脉冲磁场感应强度为135~190 mT、磁场作用时间为5~10 min时,试样的金相组织最细小均匀,原始奥氏体晶粒得到明显细化,原始奥氏体晶粒面积由15.79 mm
2
下降到1.25 mm
2
,试样的硬度值由118.1HV提升到165.4HV,此参数下的脉冲磁场对凝固组织的细化程度最佳。
2020 Vol. 55 (3): 74-79 [
摘要
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80
周任远, 朱丽慧, 李世贤, 翟国丽
T23钢再热裂纹敏感性的改善及其组织
T23钢较高的再热裂纹敏感性严重危害了超超临界火电厂的安全运行。为了改进T23钢再热裂纹敏感性,主要通过改变其碳、钨等元素的质量分数,并且采用Gleeble热模拟及等温缓慢拉伸方法评判T23钢和改进型T23钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)的再热裂纹敏感性。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究两者CGHAZ的微观组织,探讨了微观组织对改进型T23钢再热裂纹敏感性的影响。结果表明,改进型T23钢的再热裂纹敏感性得到极大的改善,且其常规力学性能均达到ASME规范要求。与T23钢相比,改进型T23钢CGHAZ晶界M
23
C
6
相和晶内MX相数量均较少,同时,其固溶强化元素碳、钨质量分数较低。因此,改进型T23钢CGHAZ晶内晶界的强度差降低,再热裂纹敏感性改善。另外,较小的CGHAZ晶粒尺寸及较少的M-A组元也有助于降低改进型T23钢的再热裂纹敏感性。改进型T23钢晶界较少的M
23
C
6
相还使得晶界上孔洞连接和裂纹扩展的速率降低。设计的改进型T23钢成分可以为以后进一步改善T23钢再热裂纹敏感性提供参考。
2020 Vol. 55 (3): 80-86 [
摘要
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355
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87
李博, 杨飞飞, 刘华松, 罗明, 张忠铧, 张家泉
凝固组织对高强耐蚀管带状缺陷的影响
连铸过程中的点状偏析是后续轧材中带状缺陷的源头,对产品服役过程抗腐蚀性能有重要影响。为了控制管材中的带状缺陷,以C110级石油套管钢为对象,研究了其铸态组织对后续热轧管和调质管中粗大带状缺陷的影响。结果表明,点状偏析主要存在于铸坯中心粗大等轴晶区,其内部存在细小的枝晶结构,但却伴随较严重的斑块状溶质元素偏析,遗传到热轧管中则表现为粗大的带状组织缺陷。这类带状组织很难通过热处理工艺消除,会保留在调质管中,从而影响产品服役性能。浇铸工艺研究表明,当前管坯连铸条件下,控制铸坯中心等轴晶区可有效抑制这类半宏观点状偏析的形成,明显减少热轧管和调质管中的粗大带状缺陷;随着铸坯等轴晶区的缩小,热轧管和调质管壁厚方向的显微硬度均匀性均获得显著提高。
2020 Vol. 55 (3): 87-95 [
摘要
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96
卢威, 万珍珍, 金莹
25Cr2Mo1VA钢奥氏体晶粒长大规律探讨
为了研究不同加热温度和保温时间下25Cr2Mo1VA钢奥氏体晶粒长大规律,利用金相显微镜、TEM、EDS以及截距法分析了不同状态下奥氏体晶粒大小、形貌,析出相类型及其大小分布等。结果表明,当加热温度在900 ℃以下,试验钢的奥氏体晶粒长大缓慢且细小;随着温度加热至950 ℃,奥氏体晶粒出现了“混晶”现象,再加热超过1 000 ℃后,奥氏体晶粒异常长大。随保温时间的延长,奥氏体晶粒也会长大,但保温时间对奥氏体晶粒尺寸的影响没有加热温度显著。试验钢中出现近似球形状的析出相,即为富钒的非计量化合物M
8
C
7
析出相。根据Anelli改进模型和回归分析,建立了试验钢奥氏体晶粒长大的热力学模型,并结合析出相粒子对奥氏体晶粒钉扎作用,探讨了25Cr2Mo1VA钢的奥氏体晶粒长大规律及成因。
2020 Vol. 55 (3): 96-103 [
摘要
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477
)
技术交流
104
李小明, 李怡, 邢相栋
镍渣煤基直接还原过程中金属铁颗粒的生长特性
镍渣煤基直接还原可有效利用其中的二次资源。定量描述不同条件下镍渣煤基直接还原过程中金属铁颗粒的生长特性及规律,为后续磨矿及磁选工艺的制定提供理论支撑,以此来达到镍渣资源化利用的目的。采用扫描电镜获得还原产物中金属铁颗粒的微观形貌,通过Image-Pro Plus图像分析软件对扫描图片进行金属铁颗粒尺寸测量统计,并对还原后样品进行金属化率检测。结果表明,煤基直接还原技术能够有效还原镍渣中的铁氧化物,产物的金属化率呈先增长后稳定的变化趋势,温度为1 250 ℃、时间为60 min时,金属化率最终可达91.89%;随着还原时间的延长及还原温度的升高,镍渣还原产物中金属铁颗粒的聚集和生长加快,颗粒的平均直径逐渐变大;还原温度为1 250 ℃,还原时间为60 min时,金属铁颗粒的平均直径可增长到10.3 μm。
2020 Vol. 55 (3): 104-109 [
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钢铁
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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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