2019年, 第31卷, 第1期　刊出日期：2019-01-25

  

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冶炼与加工
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  基于铁矿粉的高温性能特征数指导烧结配矿

  付忠旺，朱利 ，赵勇 ，陈小敏，尉迟鹤鹏，吴铿

  . 2019, 31(1): 1-7. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180105

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  为了指导烧结生产配矿，利用高温性能特征数对铁矿粉的高温性能进行研究。铁矿粉的高温性能特征数结合了烧结过程的各种信息参数，从而能够更加准确、全面地表征烧结铁矿粉的高温基础特性。在对7种单一矿粉进行实验分析的基础上，按照其高温性能差异，将混合矿粉中的等性能矿粉进行置换，分析置换前后混合矿的高温性能变化，并通过工业实验，验证置换前后烧结矿的质量波动。实验结果表明，在一定比例范围内，等性能矿粉置换，混合矿粉高温性能特征数变化不大，高温性能稳定，生产出烧结矿转鼓强度保持在稳定水平，质量满足高炉生产要求。可用于指导烧结配矿，为实际烧结生产提供参考依据。
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  基于有限元法的布流器水口结构优化研究

  朱光明，殷继丽，任青文，丁明凯，闵范磊，曹晓琳

  . 2019, 31(1): 8-14. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180168

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  为了研究布流器水口结构与铸轧工艺参数的取值这2个关键因素对薄带产品质量的影响，基于有限元分析软件，建立三维铸轧熔池流热耦合模型。布流器水口结构的部分参数通过正交试验的方法进行了优化，并分析了结构参数对熔池的影响。根据优化后的参数，重新建立模型，研究了铸轧工艺参数对熔池温度场的影响规律。结果表明，布流器侧面水口锥角的取值对熔池出口温度差值影响最大，端面水口倾角主要影响自由液面湍动能差，优化后的熔池模型自由液面湍动能以及熔池出口温度分布更加均匀；熔池出口温度与铸轧速度、过热度呈线性关系，从而得出过热度和铸轧速度的合理取值范围，这为实际生产过程提供理论依据。
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  非对称中间包稳态浇铸与换包操作的冶金效果

  张晓萌，李少翔，唐海燕，铁占鹏，兰鹏，张家泉

  . 2019, 31(1): 15-23. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180160

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  为合理评价并优化工业用三流非对称中间包的冶金效果，在对该中间包4种控流方案下稳态浇铸过程流场、温度场数值分析的基础上，通过RTD曲线定量分析了中间包不同控流方式下的钢水混合特性，并应用VOF模型追踪了换包操作时的钢液面行为。结合实际工况特点，从稳态和非稳态两方面研究了增设控流装置前后中间包的冶金性能，实现了对其实际浇铸条件下冶金效果的全面评价。结果表明，无控流装置的原型中间包结构不尽合理，存在明显的短路流，死区比例较大，钢水温度分布不均匀，且各流一致性差，易导致铸坯质量差异。导流隔墙组合湍流抑制器的控流方案可大大改善稳态浇铸时中间包流场及温度分布状况，包内死区比例较原型降低13. 28%，3个出口温差仅为0. 5K，各流一致性显著提高。然而，此方案在换包操作时可能出现钢液面速度较大及液面波动现象，易导致钢液暴露、二次氧化乃至发生卷渣，应注意换包时间及其液面高度和入口流量的控制。
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  CO2对焦炭高温气化影响及微观结构分析

  杨双平，王冲，董洁，王琛，姬正宙，庞锦琨

  . 2019, 31(1): 24-30. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180176

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  为提升高炉冶炼中焦炭的冶金性能并降低CO2对焦炭的熔损、降低焦比，通过在实验室模拟CO2对焦炭在高炉中的气化影响，对焦炭在不同熔损条件下的变化及比表面积进行研究计算。结果表明，CO2体积分数较低时，焦炭的比表面积则是一直增大，在CO2体积分数较高时，比表面积是先增大减小；傅里叶红外分析结果表明，随着CO2体积分数增加，焦炭中大分子芳环类物质减少，生成大量气体从焦炭中挥发，伴随其他盐类物质生成。因此，在CO2体积分数不变的条件下，反应时间增长，表现为焦炭比表面积的增大、微观结构的改变以及部分基团振动峰发生位移，从而导致焦炭发生粉化现象和强度降低。
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  基于热加工图的中碳钢加工性能分析

  师先哲 ，杜诗文 ，陈双梅

  . 2019, 31(1): 31-39. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180122

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  以LZ50钢为研究对象，分析了其热压缩应力应变曲线。运用线性回归方法建立了峰值应力应变、临界应力应变、稳态应力应变及材料发生最大软化时应力应变的数学模型。绘制了不同应变下LZ50钢的热加工图以预测锻造过程中组织演变行为，指导生产加工。结果表明，加工硬化率随温度降低或应变速率增加而升高。构建了基于Prasad准则、Murty准则及Poletti准则3种不同失稳判据下的热加工图，通过对比分析得出依据Murty准则的热加工图最适宜预测LZ50钢成形过程中的组织演变。研究发现高温高应变速率区域并没有明显组织缺陷，为“伪失稳区”。最适合LZ50钢锻造的区域为中等温度、中等应变速率区，如1020℃、0. 5s-1，该条件下锻后组织均匀，晶粒呈等轴状。
材料研究
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  Ti对铬钼钒模具钢奥氏体化组织与性能的影响

  孙健，孙潭，居殿春，季凯，戚添益

  . 2019, 31(1): 40-48. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180185

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  采用热力学计算与试验结合的方法研究了含Ti模具钢和不含Ti模具钢在不同奥氏体化温度下的组织与性能。研究表明，Cr23C6、Cr7C3、VC、V2C、V8C7、MoC、Mo2C、TiC的全固溶温度分别为748. 2、952. 7、977. 3、632. 9、1116. 0、1131. 2、645. 3和1044. 1℃。随温度升高硬度及冲击韧性增大，奥氏体化温度高于1200℃时，其对硬度影响更大，含Ti模具钢韧性优于不含Ti模具钢；随温度升高晶粒由细变粗，马氏体增多；含Ti模具钢平均晶粒尺寸比不含Ti模具钢平均晶粒尺寸小21. 4μm；含Ti模具钢中未溶相尺寸比不含Ti模具钢未溶相尺寸小0. 2μm左右。
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  Fe- Si- B非晶带材高温氧化行为及回收工艺

  李百松 ，陈文智，赵沛

  . 2019, 31(1): 49-55. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180178

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  为了减少回收过程Fe78Si9B13非晶带材的氧化烧损，研究了Fe78Si9B13非晶带材的高温氧化行为。结果表明，Fe78Si9B13非晶带材高温氧化与升温速率有关，以5及10K/min从室温升至1223K氧化增重分别为44%和31%；截面形貌显示试样与大气接触面存在质地疏松有少量微裂纹的氧化层；XRD分析出氧化层含大量Fe2O3和少量SiO2。氧化动力学曲线显示，试样在1073和1173K下5h内氧化增重遵循直线规律，之后遵循抛物线规律，而在1273K下只遵循直线规律，且氧化速度非常快，12min氧化增重40%。通过降低炉气温度、压缩打包过程废带及不合格品以及吹氩减少炉内氧气分压可减少非晶带材回收过程的氧化增重，最终使回收1kg废带所产生的炉渣减少至9～10g，合金液Si的原子分数提高至8. 9%。
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  2. 25Cr1Mo钢动态再结晶物理冶金模型的研究

  贾红帅 ，李权，李激光，杨钢

  . 2019, 31(1): 56-63. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180157

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  采用Gleeble- 1500D对2. 25Cr1Mo钢在温度950～1200℃，应变速率为0. 01～10s-1，变形量为60%下进行热压缩试验，探究不同变形温度、不同应变速率对2. 25Cr1Mo钢动态再结晶行为的影响，并建立动态再结晶临界应变及动态再结晶分数模型。结果表明，2. 25Cr1Mo钢在高温大应变速率下更容易发生动态再结晶，得到了2. 25Cr1Mo钢在发生动态再结晶时的变形激活能、临界变形量以及动态再结晶分数模型，构建了2. 25Cr1Mo钢本构方程，并建立了满足有限元软件数据接口的动态再结晶物理冶金模型，为大锻件锻造成型微观模拟提供基础条件。
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  新型Fe- Cr- Ni耐热合金的应变诱导析出行为

  张盼盼，程晓农，罗锐，刘天，高天明

  . 2019, 31(1): 64-71. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180142

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  在Gleeble- 3500热力模拟机上采用应力松弛法研究新型Fe- Cr- Ni耐热合金在600、650、700、750℃，压缩量为0. 4的等温应变诱导析出行为。试验结果表明，材料的PTT曲线是典型的C曲线，并且存在一个最快的析出温度，在650℃左右。本材料奥氏体中主要有3种析出物，M23C6、NbC以及Laves- Fe2Nb相，纳米级的NbC是主要的析出强化相。
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  HT9钢的高温蠕变性能研究

  刘桂良，张毅勇，张程煜，赵蒙蒙，王辉，唐睿

  . 2019, 31(1): 72-81. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180149

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  以HT9钢为研究对象，进行了700和800℃不同应力水平下的拉伸蠕变试验，利用幂律关系拟合出应力指数n，利用M- G关系和修正M- G关系对蠕变数据进行拟合，并使用SEM、TEM和XRD观察了蠕变断裂后断口的微观组织以及研究其蠕变机理及损伤机制。结果表明，双对数坐标下，HT9钢的最小蠕变速率和蠕变断裂时间均与应力呈线性关系，满足M- G关系和修正M- G关系。应力指数n随着温度的升高而增大。蠕变过程中位错按照Orowan机制绕过第二相。断口具有明显的韧窝结构，部分出现第二相粒子粗化现象。HT9钢800℃蠕变过程中氧化现象比较明显，高温蠕变析出相主要是M23C6型化合物，且呈现出不同的形态，析出相大小差别显著。HT9钢的损伤机制有外截面积损失、材料微观组织劣化、环境损伤等，也可能存在内截面积损失。
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  化学成分对薄规格酸洗板表面质量的影响

  王畅 ，于洋 ，王林 ，郭子峰 ，吕宝锋，吴耐

  . 2019, 31(1): 83-88. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180123

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  针对薄规格酸洗板频发的表面麻点问题，从钢种自身氧化特性角度出发，通过不同成分的配比，跟踪实际生产热卷的表面状态，探讨化学成分对表面质量的影响。利用热重模拟、扫描电镜分析和现场跟踪发现，原钢种不具有明显的抗氧化特性，热轧过程中铁皮整体较厚；当钢中添加Si- Cr元素后，钢种抗氧化性明显提高，在1100℃左右在界面可形成厚度为16μm的致密氧化膜，有效降低了精轧入口处的铁皮厚度，但由于致密氧化膜的存在，热轧除鳞效果有所降低，易于形成条带状铁皮形貌；当钢中复合添加Si- Cr- P元素后，P元素的存在可显著改善致密氧化膜的除鳞特性，表面质量明显提高。