2021年, 第33卷, 第1期　刊出日期：2021-01-25

  

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综合论述
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  高炉喷吹生物炭研究进展

  郑伟成1，XU Chunbao Charles2，魏汝飞1，钱立新1，龙红明1,3，李家新1

  钢铁研究学报. 2021, 33(1): 1-8. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200164

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  摘要：高炉喷煤可以降低焦比，但同时加剧温室效应和环境污染。近年来人们开始探索可以替代煤粉的新型燃料，如生物炭、兰炭、城市有机废物等，其中生物质因其来源丰富、环境友好而受到广泛关注。生物炭中的碳含量与煤相近，具备替代煤粉用于高炉喷吹的基本条件。对高炉喷煤技术、生物炭的制备和高炉喷吹生物炭的国内外现状进行了论述，并将生物炭的理化性质、热值、燃烧特性等指标与煤粉进行了对比，分析了生物炭替代煤粉用于高炉喷吹的技术可行性，并对下一步实施高炉喷吹生物炭进行展望。
冶炼与加工
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  SiO2/Al2O3对无机纤维微观结构及热稳定性的影响

  邢磊1,2，杜培培3，龙跃1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(1): 9-14. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200074

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  摘要：利用分析纯试剂模拟熔分赤泥调质实验，FactSage软件、X射线衍射仪、热分析仪等设备探索硅铝比对熔分赤泥纤维微观结构与热稳定性的影响规律。结果表明：增大硅铝比，试样开始析晶温度增加，Si-O-Si弯曲振动区域和Si-O-Si反伸缩振动区域红外光谱波数向高波数区域移动，玻璃化转变温度与熔融温度升高。硅铝比增大可使硅氧键形成的网络结构更牢固，同时氧化铝的减少会使铝氧键以铝氧四面体形式存在，让网络结构趋向紧密有助于改善纤维强度与化学稳定性。而且硅铝比对耐热性灵敏度较高，可提升纤维的耐热性及降低制备过程中的熔化温度。通过调整硅铝比来控制无机纤维微观结构形成及耐热性的变化，达到提升纤维品质与降低制备能耗的目的。
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  改进的MIVM在含磷二元熔渣中的应用

  刘刚刚1，戴衡2，陶东平1

  钢铁研究学报. 2021, 33(1): 15-24. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190286

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  摘要：由于含有P2O5的二元炉渣体系结构复杂，具有负偏差强和不对称性高的特点，故现有热力学模型对其组元活度曲线的拟合效果较差。采用改进的分子相互作用体积模型（M-MIVM）对22个常规二元熔渣拟合，总平均相对误差为11.53%。在对5个二元含磷熔渣体系P2O5活度进行数据拟合时，M-MIVM相对于实验值的平均相对误差为8.83%，与MIVM伪多元法（54.88%）、正规溶液模型（68.36%）、亚正规溶液模型（2377%）及改进的准正规溶液模型（23.95%）相比，M-MIVM显著提高。因此，M-MIVM可为炼钢脱磷过程提供更为准确的二元熔渣热力学数据；同时，也为该模型更准确预测多元复杂熔渣体系热力学数据提供基础。
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  强力混合对高比例精矿烧结的影响及机制

  范晓慧1，张一雄1，季志云1，甘敏1，李强2，贺淑珍2

  钢铁研究学报. 2021, 33(1): 25-31. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200096

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  摘要：通过混合试验、制粒试验以及烧结杯试验研究了强力混合技术对高比例精矿烧结的影响，包括混合效果、制粒效果以及烧结指标，阐明了强力混合影响高比例精矿烧结的作用机制。结果表明，与圆筒混合机相比，采用强力混合机时混合料中水分、生石灰和核颗粒分布更为均匀；制粒效果得到改善，制粒小球中粒度大于3mm含量提高了8.25%（质量分数），平均粒度增大0.22mm，透气性指数提高13.2%；烧结指标也得到改善，烧结速度提高2.06mm/min，成品率提高0.58%，转鼓强度提高0.91%，利用系数提高了0.07t/(m2·h)，且烧结矿FeO质量分数降低了0.52%，低温还原粉化率（RDI+3.15mm）提高了4.13%，还原性指数提高了5.17%。
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  COREX熔化气化炉物料运动和气流分布

  韩立浩1，李跃华1，韩立宁2，黄伟青1，刘燕霞1，曹磊1

  钢铁研究学报. 2021, 33(1): 32-39. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200095

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  摘要：基于离散元数值计算方法(DEM)，建立了熔化气化炉模型的离散元数学模型。应用此模型从颗粒尺度对气化炉3种软熔区域形状下的物料质量、运动速度、法向力、空隙度分布进行了研究。利用DEM计算空隙度数值，再结合计算流体力学软件对气化炉气流分布进行了计算。结果表明：软熔区域形状对气化炉料面形状和炉内下部法向力的分布影响很小，炉中心下部区域的物料所受的法向力较大；得到了3种软熔区域形状下，气化炉内空隙度分布平均数值；倒“V”型软熔区域结构可使气流分布均匀、稳定，利于气化炉生产实践。
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  轧制差厚板成形极限场

  张华伟1,2，靳晨昱2，吴佳璐1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(1): 40-45. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190237

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  摘要：轧制差厚板板料厚度和材料性能分布不均匀，准确预测差厚板零件的成形极限变得十分困难。首先将差厚板的过渡区离散成若干等厚板的组合，对每一个厚度下的板料进行不同路径的凸模胀形数值模拟，拟合出不同厚度板料的成形极限曲线，对厚度进行插值获取差厚板的成形极限场。最后，采用成形极限场对差厚板筒形件的成形极限进行预测。研究结果表明：采用数值模拟、拟合以及插值的方法得到的成形极限场，可以较为准确地预测实际差厚零件的成形极限。
材料研究
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  临界热处理对中碳 Q&P 钢组织与性能的影响

  郑花1,2，胡锋1，柯睿1,2，吴开明1,3

  钢铁研究学报. 2021, 33(1): 46-49. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190284

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  摘要：对中碳钢采用Q&P（淬火碳分配）和I&QP（临界热处理，淬火碳分配）热处理工艺，通过对试样的显微组织，残余奥氏体的体积分数及其碳含量，硬度及其拉伸性能进行分析，研究了临界加热对中碳Q&P钢组织和性能的影响。实验结果表明，经临界热处理的Q&P钢组织中，除了马氏体和残余奥氏体，还存在部分铁素体，同时残余奥氏体的体积分数较少，马氏体板条更加细小。在相同的碳分配时间下，I&QP试样的硬度和抗拉强度都比Q&P试样低，但由于I&QP试样中软相铁素体的存在以及残余奥氏体能发挥更好的TRIP效应，使得临界热处理的实验钢的伸长率更高，加工硬化指数增加，强塑积更大。
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  10CrNi2Mo3Cu2V耐热钢的高温析出与脆化机制

  赵吉庆1，杨钢1，包汉生1，彭涛1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(1): 50-63. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200035

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  摘要：利用光学显微镜、扫描电镜、力学性能测试等方法，分析了10CrNi2Mo3Cu2V耐热钢锻件的脆化原因，并研究了钢在1050～850℃区间的高温析出行为，及其对冲击韧性的影响。结果表明，锻件脆化由粗大的链状M6C相引起，950～850℃温度区间，钢中发生M6C相的高温析出行为，导致冲击韧性恶化。析出温度区间内，降低温度、延长时间均能促进析出相的形核与长大，使M6C相含量增加，尺寸长大，分布更加聚集，逐渐形成链状形貌。Mo元素偏析能够提高M6C相的开始析出温度、增加相含量。锻造温度是影响高温析出行为的关键因素，应控制终锻温度不小于950℃，避免锻后脆化。
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  连铸连轧卷板边部线状缺陷的形成机制

  王国伟1,2，郑万1,2，陈小龙3，周从锐3，熊良友3，李光强1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(1): 64-74. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190281

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  摘要：边部线状缺陷是热轧卷板最为常见的缺陷之一，与连铸坯缺陷、轧制工艺与装备等因素有关，难以判定产生的关键工序，严重影响了热轧卷板表面质量的有效控制。为了探明其形成机制，采用扫描电镜、金相显微镜及酸洗等手段表征了某公司Q355、Q235钢热轧板的典型线状缺陷及铸坯边角部裂纹特征，结果表明：线状缺陷表面及横截面上均含有Ca、Si及连铸保护渣特有的K、Na成分，横截面上裂纹两侧存在氧化铁/夹杂物层、较厚的氧化圆点层以及脱碳与晶粒长大等高温氧化特征，同时Q235连铸坯存在角部横裂纹，因此，连铸结晶器保护渣卷入形成的夹渣/皮下夹杂是热轧卷板线状缺陷的主要诱因；而线状缺陷的表面宽度、横截面上裂纹延伸的深度及其倾斜角度的差异，主要与轧制成品厚度与角部横裂纹的深度有关。控制线状缺陷的关键在于优化连铸结晶器液面控制、保护渣黏度及二次冷却工艺，降低连铸坯边角部的皮下夹杂与裂纹的发生率。
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  深过冷条件下珠光体特征尺寸及断裂行为分析

  孟灿1,2,3，徐平伟1,2,3，李静1,2,3,4，梁宇1,2,3

  钢铁研究学报. 2021, 33(1): 75-83. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200080

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  摘要：采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、Instron拉伸机、原位拉伸等实验方法，研究了深过冷工艺对珠光体特征尺寸及断裂行为的影响。结果表明：在相同奥氏体晶粒尺寸条件下，过冷奥氏体通过深过冷条件后，比直接等温所得的珠光体团尺寸降低479%，珠光体平均片层间距细化12%。拉伸性能表明，在相同等温温度下，通过深过冷后的试样塑性指标明显提升。原位拉伸观察发现，直接等温试样珠光体团较大，变形协调性较差，微裂纹易在珠光体团内萌生，而深过冷试样珠光体团较细，珠光体团之间变形协调性更好，拉伸变形过程中裂纹萌生位置较少。对比断口附近裂纹扩展路径，直接等温试样中裂纹沿Fe3C/αFe片扩展，而深过冷试样中裂纹沿珠光体团界扩展，因此通过调整相变条件实现对珠光体团尺寸的细化，能改变裂纹萌生扩展特点，提高材料塑性指标。
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  S32101双相不锈钢热轧中厚板氧化铁皮显微分析

  陈兴润，潘吉祥，纪显彬，钱张信，武小强

  钢铁研究学报. 2021, 33(1): 84-90. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200043

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  摘要：采用EPMA、WDS和XRD对S32101双相不锈钢中厚板表面氧化铁皮显微结构进行研究，同时采用称重法测定出氧化增重曲线。结果表明：S32101双相不锈钢氧化铁皮厚度分布不均匀，氧化增重的平方值与氧化时间基本成直线关系。氧化铁皮外层物相为Fe2O3和Fe3O4，内层物相主要为FeCr2O4，局部区域存在MnCr2O4和NiCr2O4。结合热力学计算，得出了S32101双相不锈钢氧化铁皮形成的过程。