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2021年 56卷 11期刊出日期：2021-11-15

综合论述原料与炼铁炼钢压力加工钢铁材料环保与能源技术交流

综合论述

	1	李新创
		差别化管控促进中国钢铁工业高质量发展
		粗钢产量的科学化管控,对于中国钢铁工业健康发展具有重要作用。详细分析了中国粗钢产量的增长方向和增长原因,探讨了粗钢产量管控的意义,重点研究了如何通过差别化管控科学调控中国粗钢产量。中国粗钢产量管控应坚持底线和全局“两种思维”。在以国内大循环为主体,国内国际双循环相互促进的新发展格局下,要凝聚共识、形成合力,巩固公平竞争的市场环境,构建科学管控长效机制,推动有效市场和有为政府更好结合,促进优势更优强处更强,推动供需更高水平动态平衡,促进钢铁行业高质量发展。
		2021 Vol. 56 (11): 1-9 [摘要] ( 242 ) [HTML 1KB] [PDF 954KB] ( 4382 )

	10	张建良, 姜春鹤, 李克江, 毕枝胜
		高炉内渣铁焦界面润湿行为研究现状及展望
		高炉作为目前世界上最大的移动床式冶金反应器,保持高炉内良好的透气透液性是保证高炉稳定顺行的关键。高炉内部被软熔带分割开来,分为上部固体散料区和下部固液共存区,下部的固液共存区是决定高炉透气透液性和煤气流分布的重要区域,因此若想明晰高炉影响透气透液性的关键,必须对高炉下部固液共存区的反应进行全面研究。高炉高温区焦炭床与渣铁的相互作用行为是决定铁-焦-渣交互作用及高炉透气透液性的重要因素,调控好液态渣铁与焦炭床的润湿性变化,可以有效改善高炉内部的透气透液性,最终会影响高炉生产效率和稳定性。因此,明晰高炉内渣铁焦的界面润湿行为显得尤为重要。首先对界面润湿现象进行了概述;然后详细从铁水成分以及焦炭性质对铁-焦界面润湿行为的影响进行了总结;其次详细分析了炉渣温度、炉渣成分以及焦炭自身性质对渣-焦界面润湿行为的影响。结果表明,目前高炉内渣铁焦界面润湿行为的研究已经从实验室试验以及基础模拟方面进行了研究,研究结果可为高炉操作者理解高炉内渣铁焦界面润湿行为提供初步理论指导,但仍需在可反映高炉内实际复杂情况的润湿行为变化方面进行深入研究。
		2021 Vol. 56 (11): 10-18 [摘要] ( 387 ) [HTML 1KB] [PDF 2667KB] ( 724 )

原料与炼铁

	19	赵凯, 魏志芳, 张巧荣, 张玉柱, 王彬, 申耀宗
		氧煤燃烧熔分炉炉料沉降与传热行为数值模拟
		回转窑预还原-氧煤燃烧熔分炼铁工艺直接使用宽粒级的粉矿入炉,炉料颗粒经回转窑内煤气逆流换热和预还原后,通过沉降管到达氧煤燃烧熔分炉。为避免沉降区域内炉料颗粒冲刷炉壁、壁面堆积及气固传热不均现象,实现颗粒沉降与传热过程的耦合控制,最大限度降低炉料与熔池温度差,保证熔池熔炼稳定,达到良好的冶炼效果,利用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)研究氧煤燃烧熔分炉熔池上部区域煤气流速和炉料粒径对炉料颗粒在逆流煤气作用下的沉降轨迹与传热行为的影响。数值模拟结果表明,随着煤气流速增大,炉料颗粒的沉降速度减小,煤气对小粒径炉料颗粒的作用尤为明显。煤气流速为1 m/s时,每种粒径的炉料颗粒沉降效果良好;煤气流速为2 m/s时,粒径为1.0、1.5、2.0 mm的炉料颗粒沉降效果相对较好;煤气流速为3 m/s时,粒径为1.5、2.0 mm的炉料颗粒能够顺利沉降。针对炉料颗粒传热行为,煤气流速越大,炉料粒径越小,则炉料颗粒的传热效果越好。综合炉料传热与沉降行为,粒径为1.0 mm左右的炉料颗粒在煤气流速为1和2 m/s作用下,炉料颗粒的沉降速度和传热情况均良好。
		2021 Vol. 56 (11): 19-29 [摘要] ( 171 ) [HTML 1KB] [PDF 5520KB] ( 432 )

	30	武强, 朱子宗, 王瑛栋, 孙灿, 樊锦涛
		配加大剂量气煤改质炼焦
		为了降低焦炭成本、减少主焦煤、增加低价气煤在配合煤中的用量,以2种气煤、2种肥煤、2种焦煤、1种瘦煤和1种自主研发的煤粉改质剂为原料,在2 kg实验室炼焦炉上开展了大比例气煤改质炼焦试验。试验结果表明,当主焦煤配比低于50%,气煤配比达到35%时,所炼制焦炭的质量指标将急剧恶化,其反应性(CRI)大于36%,反应后强度(CSR)低于50%,不能满足中、大型高炉顺行需求;但在改质剂的作用下,使用气煤逐步替代主焦煤炼焦时,所炼制改质焦炭的热态强度指标均得到显著改善,尽管配合煤中气煤配比提升到45%,主焦煤配比降到40%,仍能生产CRI小于30%,CSR大于58%的改质焦炭。结合SEM、XRD和Raman检测分析焦炭微观层面的差异,结果表明,在炼焦配合煤中添加大剂量气煤,会增加焦炭气孔的数量和尺寸以及无定型碳含量,同时降低焦炭微晶单元的体积和致密度,导致焦炭反应性增加,反应后强度降低;添加改质剂后,上述现象在改质焦炭中可得到显著改善,并且高比例气煤添加下所炼制改质焦炭微观结构和组分的分布可达到高比例主焦煤配加下所炼制生产焦炭的水平。最后,通过工业性试验验证了在改质剂的作用下向炼焦配合煤中添加45%气煤生产优质冶金焦炭是可行的,找到了一种节约主焦煤、降低炼焦配煤成本的新方法。
		2021 Vol. 56 (11): 30-38 [摘要] ( 203 ) [HTML 1KB] [PDF 1802KB] ( 555 )

	39	于春梅, 滕海鹏, 林豪, 任坤, 王广伟
		COREX用焦在铁水中的渗碳特性
		钢铁工业是支撑国民经济发展的基础产业,同时也属于资源和能源密集型行业,随着国家严格的环保政策的逐渐实施,其面临的资源和环保要求日益增加。传统高炉炼铁生产工艺由于存在能耗高、污染物排放多的弊端,发展受到了限制,因此非高炉炼铁工艺的研究和应用日益受到钢铁行业的重视。系统研究了COREX熔融还原非高炉炼铁工艺使用的顶装焦、捣固焦和气煤焦在铁水中渗碳特性,并分析了3种不同样品在铁水中的渗碳动力学行为。研究结果表明,高温铁水与碳原子接触时发生渗碳反应的吉布斯自由能远小于Fe₃C生成反应的吉布斯自由能,焦炭与高温铁水接触被消耗的过程以渗碳反应为主。顶装焦、捣固焦和气煤焦3种焦炭样品与高温液态铁水接触后迅速发生渗碳反应,铁水中碳含量快速增加,但铁水中碳含量增加的幅度随着铁水中碳含量的升高而快速降低,在渗碳反应时间超过120 min后铁水中的碳含量基本保持恒定。3种焦炭在铁水中的渗碳速率由高到低分别为气煤焦、顶装焦和捣固焦,铁水温度对渗碳过程具有明显的影响,随着温度的升高,渗碳速率和最终铁水中的碳含量增加。动力学分析表明,捣固焦在铁水中的渗碳活化能最高,顶装焦次之,气煤焦最小。
		2021 Vol. 56 (11): 39-46 [摘要] ( 221 ) [HTML 1KB] [PDF 1978KB] ( 515 )

	47	罗云飞, 杨涛, 周江虹, 春铁军, 裴元东, 龙红明
		料面喷吹蒸汽对烧结矿产质量和CO排放的影响
		随着钢铁行业烧结烟气污染物超低排放标准的持续收紧,烧结料面喷吹技术以其节能减排提质的潜在优势成为新的研究热点,被广泛认为是当前具有一定综合减排效果的烧结过程控制技术。为探究料面喷吹蒸汽的最优工艺制度,查明蒸汽喷吹影响烧结过程的作用机理,以期实现其工业化应用,采用某钢铁厂的烧结原料,研究了蒸汽喷吹总量、喷吹流量及开始喷吹时刻对烧结矿产质量指标及CO排放的影响。结果表明,在50 kg 级烧结杯原料条件下,料面喷吹蒸汽最佳试验条件应为烧结点火8 min后连续喷15 min,喷吹流量为0.02 m³/min,喷吹总量为180 g;此时,较基准相比,垂直烧结速度和利用系数稍有降低,成品率和转鼓强度分别提高0.60%和1.94%,固体能耗降低1.15 kg/t,达到最优值,烧结烟气CO浓度降低10.91%;表明喷吹蒸汽的进入使得被其他混匀矿包裹燃料中的碳元素充分反应,发挥高温反应的效果显著,进而提高成品率和转鼓强度;同时适宜蒸汽的加入参与到烧结高温带反应,有利于H₂O与C和O₂反应,将还原性气氛的CO转化为CO₂,进而降低CO排放和烧结固体能耗。综合来看,在合理的喷吹制度下,料面喷吹蒸汽可起到烧结过程CO减排和改善烧结矿产质量指标的双重效果。
		2021 Vol. 56 (11): 47-54 [摘要] ( 231 ) [HTML 1KB] [PDF 1917KB] ( 465 )

炼钢

	55	吴耀光, 肖步庆, 朱立光, 王雁
		电炉炼钢钢铁原料的现状分析与展望
		电炉炼钢作为短流程的核心工艺,具有铁元素循环利用率高、能源消耗低及环境效益良好的特点,推动电炉炼钢健康发展符合中国实现“碳达峰”、“碳中和”目标对钢铁绿色发展的要求。电炉炼钢入炉的钢铁原料种类较转炉多且结构灵活,并且对电炉冶炼的工艺过程控制有直接的影响。为创造充分挖掘和发挥电炉炼钢优势的良好起始条件,针对目前电炉炼钢的主要入炉钢铁原料的情况和特点,从其生产储备、工艺过程操作、能源消耗、环境保护等方面入手,分析了废钢、铁水和直接还原铁作为主要原料的使用现状及优缺点,并着重对比分析了直接还原球团特点和技术指标,为探究和优化合理的电炉炼钢入炉钢铁原料结构提供了理论依据。从资源消耗、环境保护等方面考虑,废钢和直接还原球团将成为今后短流程炼钢的主要原料。结合钢铁循环利用技术和产业专业化的逐渐成熟,以及更加绿色环保的氢冶金技术的发展,废钢综合回收利用技术、高品位洁净球团生产技术、氢气竖炉直接还原技术将会是未来电炉入炉钢铁原料生产技术的发展方向,配套新型高效智能电弧炉冶炼技术将会是未来短流程炼钢的发展方向。
		2021 Vol. 56 (11): 55-62 [摘要] ( 395 ) [HTML 1KB] [PDF 957KB] ( 680 )

	63	王林珠, 李翔, 赵禹栋, 杨树峰, 李军旗, 陈朝轶
		脱氧顺序对铝钛复合夹杂物的影响
		通过扫描电镜-能谱仪检测和分析了不同铝钛脱氧顺序下钢中夹杂物的形貌、成分、尺寸、数量和分布等参数,通过热力学计算分析了脱氧过程中钢液中的化学反应和夹杂物优势区图。结果表明,脱氧剂添加顺序对夹杂物形貌影响很大,先加钛后加铝的脱氧方式下,钢液中形成了较多含有铁相(“空心”)的具有浓度梯度的铝钛复合夹杂物。夹杂物径向长度增加,夹杂物也更容易偏聚。所以先加钛后加铝不利于夹杂物尺寸细小化,不利于夹杂物弥散分布。先加铝后加钛的脱氧方式下,钢中形成氧化铝夹杂,不会被溶解的钛还原,因此夹杂物内部不含有铁相。夹杂物主要为Al-Ti-O(-N)类夹杂。夹杂物尺寸和数量小于先加钛后加铝钢中的夹杂物。通过FactSage计算结果、化学反应分析和试验检测结果,探究了不同铝钛脱氧顺序下夹杂物形成和演变机理,分析了具有浓度梯度的“空心结构”的铝钛复合夹杂物形成机理,讨论了脱氧剂添加顺序对夹杂物尺寸、数量和分布等特征的影响规律。发现先加钛后加铝的脱氧方式下,钛氧化物会与金属铝反应,钛氧化物逐渐转变为“空心”氧化铝壳,同时溶解的铝、钛和氧发生氧化反应,形成了具有浓度梯度的Al₂O₃-TiO_x复合夹杂物,最终钛氧化物完全转变为氧化铝壳而消失。随着铁液的填充,形成了含有铁相的铝钛夹杂物。
		2021 Vol. 56 (11): 63-71 [摘要] ( 214 ) [HTML 1KB] [PDF 6405KB] ( 513 )

	72	朱仁林, 李建立, 沈家豪, 余岳, 朱航宇
		KR脱硫渣高温矿物组成及含硫相的析出行为
		KR脱硫渣是KR铁水预处理脱硫工艺的副产品,其磁选后尾渣中CaO质量分数大于50%。可将其用作优质造渣原料返回到转炉炼钢工艺中,降低转炉炼钢的原料消耗。但KR脱硫渣中的硫(w((S))=1.0%～2.5%)成为转炉冶炼循环利用的障碍,直接将其用于转炉冶炼会使钢中的硫含量增加。因此,根据工业KR脱硫渣的化学成分,以合成渣的形式对KR脱硫渣中矿物组成及含硫相的析出行为进行研究,旨在明确KR脱硫渣中各矿物相组成及炉渣中硫的析出行为和赋存状态,为后续通过氧化性气氛有效脱除KR脱硫渣中的硫提供理论参考。采用热力学数据库FactSage 8.0的Equilib模块对CaO-SiO₂-CaS-CaF₂基熔渣的凝固过程进行模拟,利用XRD、SEM-EDS对合成渣样品的矿物组成及微观形貌进行分析、检测。热力学计算结果表明,CaS的析晶温度为1 320 ℃,低于MeO#1相、MeO#2相及2CaO·SiO₂相的析晶温度。炉渣样品的面扫描分析结果表明,在实际凝固过程中,受残余液相黏度增大的影响炉渣中少量硫未能析出形成CaS晶体,则以非晶态的形式赋存在基质相中。KR脱硫渣主要由C₃S相、MeO#1相(CaO固溶体)、MeO#2相(MgO固溶体)、基质相和CaS相等矿物组成。炉渣中的硫主要以游离态CaS晶体形式赋存,少量以非晶态硫的形式赋存。炉渣中CaS晶粒主要沿着先析出的高熔点硅酸盐(C₃S)相边界析出。
		2021 Vol. 56 (11): 72-77 [摘要] ( 200 ) [HTML 1KB] [PDF 1955KB] ( 545 )

压力加工

	78	宋君, 任廷志, 王奎越, 王军生
		基于CF-PSO-SVM的冷连轧非稳态工作辊弯辊模型优化
		板形质量是冷轧带钢重要的技术质量指标,同时工作辊弯辊是改善冷轧带钢板形质量的最有效的控制手段之一。冷连轧机组在高速稳定的轧制过程中板形控制精度能够达到较高的水平,但在升降速非稳态的轧制过程中板形控制效果非常不理想,这也成为制约冷轧带钢产品质量的不利因素。为了提高冷连轧机在升降速非稳态轧制过程中带钢板形的控制精度,在深入研究了冷连轧弯辊力设定原理的基础上,利用智能算法和包括出入口带钢厚度、机架间口张力、轧制速度、中间辊窜辊、带钢宽度、轧辊倾斜以及轧制力等现场实际轧制大数据样本,提出了一种基于粒子群算法优化支持向量机的工作辊弯辊力预测模型。同时阐明了粒子群优化算法和支持向量机的基本原理,引入压缩因子的概念,提升了粒子群算法参数寻优的效率,选取冷连轧机组五机架为研究对象,利用拉依达准则对轧制数据样本进行处理,通过平均绝对误差、均方差误差和平均绝对误差百分比等评价指标对比预测模型的性能。结果表明,改进的预测模型具有良好的模型预测性能和泛化能力,同时根据实际生产数据样本,回归出基于轧制速度和辊间弹性系数的弯辊力缝补偿模型,并验证了模型的有效性,模型的投入降低了板形控制系统的负荷,改善了非稳态轧制过程中的板形控制精度,产品头尾部的质量合格率提高了5.1%。
		2021 Vol. 56 (11): 78-86 [摘要] ( 193 ) [HTML 1KB] [PDF 3523KB] ( 547 )

	87	刘晓, 付伦, 芦跃峰, 王涛, 肖宏
		薄带材轧制的最小可轧厚度理论及数值模拟
		智能制造、电子通信等行业向微型化、集成化方向发展要求不断提升精密轧制带材产品质量,提高厚度精度控制是其中关键组成部分,因此,精密带材轧制过程接触变形区理论研究有着极其重要的意义。以Stone轧制力模型为代表的传统薄带材冷轧理论假设轧辊在接触变形区内保持圆弧状轮廓,利用Hitchcock公式求解接触弧长进而求得平均单位压力,并在此基础上建立了Stone最小可轧厚度理论。在试验及实际生产中很多学者发现有时Stone轧制力计算值与实际值相差甚远,这是由于某些轧制工况下接触变形区内存在中性区,轧辊圆弧状假设不再适用。中性区的存在使轧制力剧烈增大而带材金属延伸变形增加甚微,即轧制难度增大、轧制效率降低。通过对不同厚度薄带材轧制过程进行有限元分析,得到了不同道次压下率下接触变形区轮廓与接触压力分布的变化规律,带材初始厚度越小或道次压下率越大,接触变形区内中性区所占比例越大,接触压力分布趋于椭圆形分布;基于Stone轧制力公式建立了考虑轧制效率的薄带材最小可轧厚度模型,对于一定初始厚度与Stone最小可轧厚度比值,根据轧制工艺参数可计算接触变形区内恰好不存在中性区时的临界道次压下率,以此临界道次压下率为依据可确定高效轧制厚度范围及Stone轧制力模型的适用条件,为精密薄带材轧制生产过程提供理论指导。
		2021 Vol. 56 (11): 87-95 [摘要] ( 276 ) [HTML 1KB] [PDF 1905KB] ( 765 )

钢铁材料

	96	姚浩, 张立峰, 任强, 任英, 杨文
		冷却速率对Ti-Zr处理钢针状铁素体转变的影响
		大线能量焊接技术在低合金钢中的广泛使用降低了低合金钢的低温韧性,向低合金钢中添加适量的钛、锆元素可以促进针状铁素体形核,细化晶粒组织从而提高低合金钢的低温韧性。为了研究Ti-Zr处理钢中针状铁素体转变机理,使用25 kg真空感应炉中熔炼试验所需钢种,向低合金钢中添加了0.04%钛元素和0.014%锆元素;利用高温激光共聚焦显微镜原位观察了冷却速率对针状铁素体转变行为的变化;使用扫描电镜观察了Ti-Zr处理钢中的夹杂物成分和针状铁素体在夹杂物表面形核,使用光学显微镜观察不同冷速下的微观组织变化差异。试验发现,随着冷却速率从1增加至10 ℃/s,侧板铁素体的开始转变温度从770.2降低至632.4 ℃,针状铁素体的开始转变温度从731.5降低至612.6 ℃,针状铁素体的面积分数从47.91%增加至68.04%,针状铁素体与侧板铁素体的面积分数比值从1.34增加至3.54,针状铁素体与侧板铁素体的开始转变温度与结束转变温度差的比值从0.52增加至0.83,针状铁素体与侧板铁素体的面积分数之比与其转变温度区间之比存在正比例关系;不同冷却速率下,Ti-Zr处理钢中的主要夹杂物为ZrO₂-TiN-MnS,并且ZrO₂-TiN-MnS夹杂物可以有效促进针状铁素体形核;一方面是因为生成的贫锰区增加了铁素体转变驱动功;另一方面是因为ZrO₂-TiN-MnS夹杂物与铁素体有良好的晶格匹配关系降低了针状铁素体在夹杂物表面形核的界面能。
		2021 Vol. 56 (11): 96-103 [摘要] ( 156 ) [HTML 1KB] [PDF 9908KB] ( 397 )

	104	邹英, 韩赟, 刘华赛, 李研, 邱木生, 王朝斌
		热基镀锌双相钢的组织性能与表面质量
		为了解决汽车用热轧和酸洗双相钢存在的耐蚀性不足问题,开发了一种热基镀锌铁素体贝氏体双相钢。利用扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机和成形试验机等设备,研究了工艺参数对铁素体贝氏体双相钢组织性能的影响,并评价了最优退火工艺下双相钢的表面质量。结果表明,热轧钢板的显微组织主要由铁素体和贝氏体组成,贝氏体体积分数为13.3%。当在620~700 ℃之间均热时,贝氏体分解形成渗碳体,随均热温度由620升高至700 ℃,贝氏体体积分数由10.1%下降至6.6%;均热温度在740 ℃及以上时,渗碳体消失,随均热温度由740 ℃升高至820 ℃,贝氏体体积分数由17.2%下降至10.7%。在冷却及镀锌过程中,试验钢中析出纳米级NbC或(Nb,Ti)C复合粒子。随均热温度升高,试验钢屈服和抗拉强度先升高后降低,断后伸长率和扩孔率先降低后升高。均热温度对力学性能和扩孔率的影响,主要是基于对渗碳体形成、贝氏体体积分数及组织硬度差的影响。在780 ℃均热时,可获得屈服强度520 MPa、抗拉强度606 MPa、断后伸长率22%的优异力学性能。此外,试验钢的局部成形性能同样优异,扩孔率达到107%,180°横纵向折弯的最小相对弯曲半径为0。采用预氧化和炉内加湿相结合工艺,提高了钢板可镀性。进行热轧小凸度、酸洗及镀锌光整大轧制力控制,有助于获得较高镀层厚度均匀性。
		2021 Vol. 56 (11): 104-111 [摘要] ( 196 ) [HTML 1KB] [PDF 3580KB] ( 558 )

	112	王庆娟, 王钦仁, 杜忠泽, 何泽恩, 党雪, 齐泽江
		40Cr10Si2Mo钢的热变形模型及动态再结晶行为
		为了优化马氏体耐热钢40Cr10Si2Mo的热轧生产工艺参数,建立线棒材轧制数字化设计及智能化系统数据库,在Gleeble-3500热模拟机上对马氏体耐热钢40Cr10Si2Mo进行单道次热压缩试验,研究了该钢在温度为900~1 100 ℃、应变速率为0.1~20 s^-1条件下的应变补偿本构方程及动态再结晶行为,为探索塑性变形行为和组织优化提供理论依据。结果表明,应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增加。温度和应变速率对热变形抗力(真应力)的影响主要取决于在塑性变形过程中,金属内部发生的加工硬化与动态回复、再结晶等软化机制交互作用的结果。建立了双曲正弦(Arrhenius)本构模型。对比发现所建立的本构模型预测值与试验值相关系数R²为0.983 97,平均相对误差(AARE)为4.531%。采用对σ-ε曲线进行4次多项式拟合并求导的方法,分析了40Cr10Si2Mo钢的软化过程以及不同温度和应变速率下动态再结晶的临界条件。阐述了动态再结晶的临界条件与lnZ(Zener-Hollomon参数)值的关系。发现40Cr10Si2Mo钢在lnZ值小于63时,动态再结晶的临界应变随lnZ值的增大而增大。在lnZ值大于63时,动态再结晶的临界应变随lnZ值的增大变化不明显。对比了40Cr10Si2Mo钢的微观组织,发现在1 100 ℃/0.1 s^-1条件下晶粒发生了相互吞食合并,部分再结晶晶粒没有长大,最终导致混晶组织出现。然而增加应变速率有助于动态再结晶晶粒的细化。
		2021 Vol. 56 (11): 112-121 [摘要] ( 217 ) [HTML 1KB] [PDF 3567KB] ( 480 )

	122	解晓辉, 刘玉龙, 李光强, 陈新元, 朱诚意
		Ce-La合金化处理对取向硅钢夹杂物特征的影响
		为了研究稀土处理对取向硅钢中夹杂物特征的影响,借助FE-SEM/EDS和图像分析软件分析了稀土处理前后热轧取向硅钢夹杂物的成分、形貌、尺寸和数量并解明了影响机理。研究结果表明,未添加稀土的试验钢中,典型的夹杂物为形貌不规则的MnS-AlN复合夹杂物以及片状或条状的AlN夹杂物;添加稀土后,夹杂物则以球状或椭球状的CeS-LaS、CeS-LaS-AlN、Ce₂O₂S-La₂O₂S复合夹杂物和AlN夹杂物为主。稀土处理有效改善了夹杂物形貌,特别是大尺寸氮硫化物的形貌特征,未检测到MnS类夹杂物。尽管加入较多的稀土后夹杂物数量增加,大于5 μm夹杂物的平均尺寸增大量明显(增大0.89 μm),但整体夹杂物的平均尺寸仅增大了0.40 μm。由于稀土的脱硫作用,且稀土硫化物与AlN晶格常数差异大,钢中氮硫化物的数量密度和面积分数降低。稀土降低了AlN在钢中的平衡溶度积,使AlN夹杂物提前析出,导致AlN夹杂物数量增多,且先析出的AlN出现一定程度的长大。稀土对MnS在凝固前沿的析出有抑制作用,有利于热轧和常化过程析出更多用作抑制剂的MnS和AlN。在充分脱氧的取向硅钢中适当降低钢中酸溶铝含量,调整稀土在钢中的用量,在不增加钢中大尺寸夹杂物含量的前提下,发挥MnS、AlN抑制剂作用和Ce-La合金化作用。此外,通过稀土处理控制钢中夹杂物形貌特征,将有望达到改善钢的热轧组织和轧制加工性能的目的。
		2021 Vol. 56 (11): 122-134 [摘要] ( 184 ) [HTML 1KB] [PDF 3414KB] ( 487 )

	135	赵瑾玥, 郭永环, 闫勃
		铈和铌改性对DP780双相钢焊缝冲击性能的影响
		双相钢中铁素体马氏体两相性能差异会导致焊接接头软化,在使用过程中温度较低时,冲击功下降,使材料由韧性状态变为脆性状态。为研究铈和铌添加量对改善DP780焊缝低温脆性的问题,利用低温冲击试验与拉伸试验,开展了不同铈和铌添加量对DP780焊缝的力学性能的研究。利用金相显微镜、SEM等方法阐明了试验钢在添加不同铈和铌后的焊缝组织与形貌变化。结果表明,在-40 ℃时,无铈和铌添加时组织中出现部分残余奥氏体,焊缝冲击功为0.465 J,解理台阶面出现大量河流花样,属于脆性断裂;随铈与铌质量分数变化,焊缝冲击功与铈和铌的添加量呈现非线性关系。当铈与铌占熔敷金属质量分数分别为0.35%和0.15%时焊缝的综合性能最佳,冲击功达到3.9 J,熔敷金属组织晶界紧密,撕裂棱周围出现韧窝,呈混合断裂特征。试验研究表明,加入的适量的铈与铌,焊缝中形成的稀土化合物可增加断裂变形阻力与消耗能量,从而有效阻碍裂纹的扩展,显著提高DP780的低温冲击韧性而不会大幅降低其抗拉强度,保证双相钢焊接质量。但铈与铌影响焊缝性能无固定函数关系可循且试验样本量少,无法精确到任意添加量探究。在后续研究中可引入算法对DP780焊缝力学性能进行预测,在生产之前建立模型,寻找最佳铈和铌添加量,提高安全性能。
		2021 Vol. 56 (11): 135-140 [摘要] ( 192 ) [HTML 1KB] [PDF 3786KB] ( 399 )

环保与能源

	141	叶恒棣, 李谦, 魏进超, 周浩宇, 王兆才, 沈维民
		钢铁炉窑协同处置冶金及市政难处理固废技术路线
		无害化和资源化仍然是当前固废处置的重要方向,尤其在当前全力实现“碳达峰、碳中和”目标的大背景下,“以废代碳”还是降低碳排放的重要途径。针对当前固废处置出现的处置成本高、资源化利用不充分、邻避效应严重的现状,提出了利用钢铁炉窑,特别是烧结球团工序协同处置冶金及市政难处理多源固废的思路,提出了建立多源固废物质属性、能源属性、毒害属性多维识别指标体系与最佳处置路径的生态化适配原则;基于钢铁工业窑炉特性及固废属性,构建了火法/湿法预处理耦合热工制度优化的冶炼主工艺协同处置固废的技术路线,及基于北斗-物联网的区域性固废协同处置智慧平台,为冶金及市政固废生态化协同处置提供方向指导和技术参考。
		2021 Vol. 56 (11): 141-147 [摘要] ( 299 ) [HTML 1KB] [PDF 2330KB] ( 673 )

	148	陈卓, 郑睿琦, 堵伟桐, 居殿春, 高建军, 齐渊洪
		含锌粉尘协同处置含铬尘泥的碳热还原试验
		为实现钢铁行业的绿色循环发展,钢铁厂对含锌粉尘和含铬废水的处置利用均应满足环保和资源高效利用等要求。以某钢铁企业的含锌粉尘和含铬尘泥2种固废为例进行碳热还原协同处置研究,采用FactSage热力学软件平衡计算,分析碳热还原过程中的潜在反应和气-液-固相变化;通过模拟转底炉工艺,在实验室进行碳热还原试验,研究不同原料配比和还原温度对碳热还原效果的影响规律,采用XRD和SEM-EDS对反应后金属化球团的物相组成及形貌进行研究;综合热力学分析与试验研究阐明含锌粉尘协同处置含铬尘泥的碳热还原机理。研究结果表明,铁酸锌和铬铁矿可以有效分解为铁氧化物和铬氧化物,随着温度升高,铁氧化物的还原过程遵循逐级还原规律,最终被还原为金属铁;相较于铁氧化物,铬氧化物在更高温度下还原为金属铬。试验结果与热力学计算趋势一致,控制碳热还原时间为60 min,含铬尘泥和含锌粉尘干基质量比为1∶4,还原温度为1 300 ℃,能够达到较佳的还原效果。采用多种固废协同处置方式,不仅可以解决粉尘大量堆积的问题,而且能够提取含锌粉尘和含铬尘泥中有价金属元素,制备成金属化球团;该方法也可为含铬废水无害化处置提供新途径,实现资源化综合利用,提高企业经济效益。
		2021 Vol. 56 (11): 148-159 [摘要] ( 219 ) [HTML 1KB] [PDF 7426KB] ( 405 )

技术交流

	160	钱胜, 顾清, 李学通, 白振华
		镀锌机组带钢C翘缺陷综合治理技术的开发
		为了研究带钢热镀产品C翘板形缺陷导致其镀层不均匀性严重问题,优化热镀锌机组连退工艺过程,开发带钢C翘缺陷综合治理技术。首先考虑热镀锌连退过程的设备与其工艺特点,分析C翘板形发生机理,明火烧嘴状态、辐射管状态、风机状态、带钢重力、上游工艺段遗传板形等影响因素,使得带钢表面各处存温度差异性较大,致使带钢横向残留塑性变形在其厚度方向分布均匀,当其超过其临界失稳条件而发生C翘。然后,从系统学的观点出发建立兼顾C翘缺陷影响因素的连退炉系统函数,考虑到连退炉多变量耦合、复杂非线性特点,以工艺段为单位将连退过程划分子系统,以各工艺段板形翘曲最小为目标,基于带钢C翘预报模型分别建立加热段温度优化目标函数、均热段温度优化目标函数、冷却段冷却风机状态优化目标函数,并以各工艺段目标函数相叠加的形式建立系统函数。得出了连退过程各工艺段工艺参数综合优化方法,制定其工艺优化流程,并形成加热段温度优化设定技术、均热段温度优化设定技术、冷却段冷却风机状态优化设定技术等关键技术。最后,将该综合治理技术应用于国内型钢铁机组取得良好效果。结果表明,典型规格带钢在连退过程各工艺参数优化前后对比,其最大翘曲量由17.0 mm降至5.9 mm;该类型带钢的镀层厚度生产统计数据显示,带钢C翘板形改善后,带钢上下表面平均镀层厚度降至用户要求的范围内。
		2021 Vol. 56 (11): 160-168 [摘要] ( 170 ) [HTML 1KB] [PDF 2902KB] ( 379 )

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