2016年, 第28卷, 第4期　刊出日期：2016-04-15

  

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综合论述
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  钢铁制造流程的物质流和能量流协同优化

  郑忠，黄世鹏，李曼琛，高小强

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(4): 1-7. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010963.20150325

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  智能制造和绿色制造已成为制造业的发展趋势，钢铁企业具有资源和能源消耗大、排放高等特点而面临着严峻挑战。为此，运用冶金流程工程和系统工程的原理，对钢铁企业物质流和能量流的协同优化问题进行分析。通过对钢铁企业信息系统ERP、MES和EMS的分析，从信息流角度阐述了改善钢铁制造流程物质流和能量流的系统协调方法，探讨了基于信息流的物质流和能量流的协同优化机制及可能途径，为从设备单元的过程控制与流程整体生产以及能源管理的不同层面进行物质流和能量流的协同优化提供了思路。
冶炼与加工
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  高磷铁矿含磷矿物与脉石相碳热还原机理

  成成，薛庆国，王静松，王广，张媛媛

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(4): 8-15. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010963.20150054

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  针对高磷铁矿矿物组成特点，对氟磷灰石与高磷铁矿中脉石相的反应进行了研究，阐明了高磷铁矿在直接还原过程中含磷矿物的碳热还原机理。研究发现：在不配加石墨的情况下，氟磷灰石与脉石之间相互独立，没有发生反应；在配加石墨的情况下，氟磷灰石发生不同程度的还原，脉石中SiO2脱磷能力最强。当SiO2、Al2O3和Fe2O3同时加入氟磷灰石后，氟磷灰石碳热还原速率加快，并且在脉石相中形成了CaAl2Si2O8。
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  高压辊磨对赤铁矿粉球团矿焙烧性能的影响

  范建军，郭宇峰，臧龙，王磊

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(4): 16-20. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010963.20150078

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  采用管式焙烧炉对一种赤铁矿粉球团的预热焙烧性能进行了研究，结果表明该赤铁矿球团预热焙烧性能较差，预热温度要达到1070℃，焙烧温度要达到1250℃时其预热焙烧球团的抗压强度才能达到生产要求。对该矿粉进行高压辊磨预加工后，其预热和焙烧性能得到改善，其预热和焙烧温度可分别降低70℃和50℃。进一步的研究结果表明，高压辊磨预加工赤铁矿粉后，小于5μm微细颗粒含量增加，使焙烧球团的孔隙率降低，有利于Fe2O3晶粒形成大片的晶桥连接，使得焙烧球团抗压强度得到提高。
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  CSP流程低碳铝镇静钢铸坯碳覆夹杂物析出行为

  郭靖，程树森，李积鹏，颜坤，梅亚光

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(4): 21-27. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010963.20150076

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  在使用CSP工艺生产低碳或超低碳钢时，在铸坯中，特别是铸坯宽面的中心经常观察到相当数量的微米级碳覆夹杂物。通过对CSP流程不同的钢种铸坯取样，研究了这类夹杂物的结构特点和析出机制。指出碳覆夹杂物呈双层结构，外面包裹一层富碳层、中心为钙铝酸盐或含CaO的复合夹杂物。热力学计算结果显示这层富碳物质并非CaC2。通过对比球墨铸铁中球状石墨的形成条件，指出CSP铸坯中存在冷却速度快、S元素含量低、加钙处理后促球化元素Ca、Mg含量相对较高，有大量夹杂物作为形核核心等促进碳覆夹杂物析出的有利条件。C为易偏析元素，在低碳或超低碳钢铸坯凝固过程中液芯中C含量的升高，能够析出球状的碳覆夹杂物。并指出由于碳覆夹杂物的析出，中心钢基体C含量降低，碳覆夹杂物析出能够减轻铸坯凝固过程中C元素的偏析程度。
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  NSVWM结晶器在线调宽速度模型及残差分析

  郝培锋，张莹，薛定宇

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(4): 28-32. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010963.20150050

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  结晶器调宽技术已向高速方向发展，许多国家钢铁企业开发的高速调宽NSVWM系统完全实现了高速自动在线调宽，以国内某厂连铸机结晶器控制系统改造为背景开展了结晶器在线调宽控制模型的研究。首先分析了结晶器调宽工艺机理，研究了实现在线调宽最优化的模型特性，利用多元线性回归的数学方法，建立了窄边调宽速度的数理模型。应用MATLAB编制了模型仿真系统，并对建立的模型进行了显著性检验。应用大量数据对回归模型的残差进行了理论分析，结果表明所建立的调宽速度模型检验误差小，符合现场实际生产需要。
材料研究
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  真空连铸高洁净K418母合金的组织与性能

  骆合力，冯涤，李尚平，曹栩，王建涛

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(4): 33-37. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010963.20150044

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  采用真空水平连铸技术制备了典型铸造高温合金K418母合金，分析了真空连铸K418母合金的夹杂物含量、微观组织及其对力学性能的影响。结果表明：真空连铸K418母合金的夹杂物含量较模铸降低80%，微观组织细小，疲劳寿命显著增加，并且铸坯本体取样的力学性能远高于标准成型试样的水平，进一步挖掘了合金的性能潜力。分析认为，真空水平连铸技术的底铸充型、水冷铜模快速凝固等工艺特点是K418母合金洁净度提高、微观组织细小的主要原因，进而导致其疲劳、持久和拉伸性能全面升高。
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  中锰钢逆相变退火组织的演变及锰的配分行为

  王昌，徐海峰 ，黄崇湘，曹文全，董瀚

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(4): 38-46. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010963.20150301

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  采用SEM、TEM、STEM、XRD、EBSD等实验分析方法对中锰钢（02C5Mn）在奥氏体逆相变不同时间退火过程中的微观组织演变进行了分析。结果表明：中锰钢在650℃短时间逆相变退火时析出大量M3C型碳化物，随着退火时间的延长，逆相变奥氏体形成长大，获得马氏体、奥氏体双相片层状组织。马氏体与逆相变奥氏体晶粒取向服从KS关系，且两相板条平均宽度在05μm左右。退火过程中锰元素出现由淬火组织平均分布逐渐向逆相变奥氏体富集的配分行为，长时间退火后形成体积分数为30%的逆相变奥氏体，抗拉强度为960MPa，屈服强度为500MPa，总伸长率为40%，强塑积高达384 GPa·%。
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  球墨铸铁曲轴部分奥氏体化工艺

  杨洪硕 周秉文 张兴国 刘恒乐 蔡勇 张国辉

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(4): 47-52. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010963.20150289

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  为提高曲轴铸件的综合力学性能，通过连续步进式加热方式对铸态球铁曲轴进行部分奥氏体化正火处理，在球铁基体内获得以珠光体为基体、石墨球周边呈分散状破碎铁素体的组织。研究了正火处理工艺参数对基体中铁素体的形貌、含量及铸件力学性能的影响，发现正火温度对铁素体的含量和破碎状态有显著影响，随铁素体含量的增加，试样的抗拉强度下降，韧性、塑性提高，而且铁素体含量对铸件显微组织形貌有明显影响。实验结果表明，该球铁曲轴的优化热处理工艺为：820℃正火保温65min。在此工艺条件下可以得到破碎铁素体球铁组织，该组织具有较好的综合力学性能。
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  16MnR钢的高应变超低周疲劳性能

  曾涛 ，陈延强，罗云蓉 ，林海波

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(4): 53-57. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010963.20150334

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  从压力容器的实际工况和抗震安全性设计出发，研究了压力容器用钢16MnR钢的高应变超低周疲劳性能。采用横向应变控制方法，在MTS809拉扭复合疲劳试验机上测定了试验钢应变疲劳过程中的循环应力响应特征及循环应力与应变的关系等超低周疲劳行为；通过拟合Basquin公式和CoffinManson公式，获得了试验钢的高应变超低周疲劳寿命预测公式。断口扫描发现，超低周疲劳下，多处裂纹萌生于试件表面，然后裂纹共同向内扩展，直到最后快速断裂。
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  退火工艺对AMS 6308钢硬度及组织的影响

  彭涛 ，赵吉庆，曹建春，杨钢

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(4): 58-63. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010963.20150292

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  利用扫描电镜、透射电镜和硬度测试等方法研究了不同退火工艺对AMS 6308钢硬度及组织的影响。结果表明，提高退火温度，马氏体板条内位错密度降低，M6C的尺寸逐渐增加，硬度下降，但在750℃以上退火，进入二相区，空冷后产生二次马氏体，硬度回升。延长退火时间，马氏体板条回复逐渐充分，硬度开始下降较快，16h后组织变化不明显，M6C的含量变化不大，硬度变化也不大。退火软化程度主要受板条内位错密度的下降以及M6C的粗化控制。推荐退火温度选择700~720℃，退火时间不低于16h，720℃退火软化效果最佳。
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  TRIP780钢贝氏体区等温转变的规律

  陈家龙，余万华 陈苏冬，夏强强

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(4): 64-68. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010963.20150308

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  采用DIL805L型淬火膨胀仪测定了CSiMn系TRIP780钢贝氏体区等温转变曲线。依据膨胀量时间曲线，计算出相变过程中的组织转变率，分别统计不同工艺下的转变率以及对应的时间关系。研究了TRIP钢在等温转变时的相变规律。结果表明：加热温度相同时，贝氏体转变速率随着等温温度的升高而提高，但总转变率降低；在等温温度相同时，加热温度越高，转变率也相应增大。在贝氏体等温转变图上，转变终了线为C形，即存在一个鼻尖，对应于最短的转变时间。
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  冷轧压下率对无抑制剂取向硅钢初次再结晶退火的影响

  吕科，李军，赵宇，李波

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(4): 69-73. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010963.20150349

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  对无抑制剂取向硅钢不同压下率下初次再结晶退火后的显微组织、宏观织构和微观织构进行了研究。结果表明，冷轧板织构主要为α取向线{001}<110>、{112}<110>和{111}<110>织构以及γ取向线{111}<110>织构。初次再结晶退火后，α取向线织构减弱，织构主要为γ取向线{111}<112>织构。随冷轧压下率的增加，冷轧和初次再结晶织构强度增加。当压下率为88%时，初次再结晶退火后Goss织构和{111}<112>织构强度最高，最有利于发生二次再结晶。EBSD分析显示，Goss取向晶粒大多与{111}<112>取向晶粒相邻。提高冷轧压下率，Goss取向晶粒和{111}<112>取向晶粒都增加，Goss取向晶粒偏离理想取向角度减少。
测试与控制
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  差示扫描量热法测试非晶合金居里温度

  李红，冯圣雅，李艳萍，谢琰军，高光洁子，况春江

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(4): 74-77. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010963.20150077

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  从坩埚选择、试样称取量、升温速率等方面摸索了差示扫描量热法(DSC)测试非晶材料Fe78Si9B13居里温度的最佳试验条件，分析了不同升温速率对测试结果的影响，同时与该材料晶化温度、In（标准物质）的熔点随升温速率的变化情况进行了对比分析。研究结果表明：该材料的DSC曲线上居里转变过程对应的热信号表现为一个抖动。不同条件下测得的居里温度为399~402℃，与Hall效应法测试结果基本一致。最佳的试验条件是：Al坩埚、试样称取量6mg左右、20K/min。在升温速率不小于10K/min时可以得到居里转变信号，与该材料晶化温度受热滞后影响而明显随升温速率增大而增大的情况不同，由于居里转变过程相变潜热较小，居里温度测试结果基本不受热滞后的影响。