2021年, 第33卷, 第7期　刊出日期：2021-07-20

  

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综合论述
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  烧结矿竖式冷却工艺应用难点及机制研究进展

  祁腾飞1，黄军2，张永杰1

  钢铁研究学报. 2021, 33(7): 557-565. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200252

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  摘要：烧结矿竖式冷却工艺是针对传统烧结余热回收系统的不足而提出的新型烧结余热回收工艺，近年来得到了业内的广泛关注。在简述烧结矿竖式冷却工艺的基础上，介绍了该工艺工业应用情况，分析了该工艺的应用难点及原因，回顾了该工艺机制研究的进展，提出了解决制约该工艺应用难点的研究方向，并介绍了相关研究成果，以期为该工艺的完善和大规模工业应用提供借鉴。
冶炼与加工
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  高炉焦炭微观气孔结构演变及分形特征研究

  刘起航1，王利东1，杨双平1，刘海金1，高文彬1，张攀辉2

  钢铁研究学报. 2021, 33(7): 566-574. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200241

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  摘要：为了研究孔结构对高炉焦炭降解过程的影响，通过溶损转鼓实验分析了不同溶损焦炭的孔结构分形特征和微观组织结构变化。在此基础上，通过引入考虑分形特征的物料破碎方程，分析了焦炭降解能耗与表面分形维数之间的联系。结果表明：考虑分形特征的功耗方程可以较好地应用于冶金焦炭的降解过程中，焦炭降解能耗与分形维数之间存在明显的相关性，反应气氛会影响焦炭的表面分形维数进而改变焦炭降解的难易程度。
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  顶旋型湍流抑制器对单流板坯中间包内湍流行为的影响

  王家辉1,2,3，方庆1,2,3，朱爽1,2,3，李杨1,2,3，张华1,2,3

  钢铁研究学报. 2021, 33(7): 575-583. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20200233

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  摘要：设计了一种顶旋型湍流抑制器，使钢液产生旋转流场，降低钢/渣界面速度，促进夹杂物的去除，达到净化钢液的目的，并利用数值模拟的方法，对单流板坯中间包在稳态和非稳态时的流场进行研究。结果表明：使用新型抑制器相较于不使用和使用普通抑制器，对中间包稳态浇注流场有明显的改善，死区体积明显减小。拉速和中间包容量改变时，新型抑制器比普通抑制器对中间包液面波动的抑制效果更好。当拉速为1.15、1.55和1.85m/min时，使用新型抑制器的中间包自由液面的平均速度分别为0.040、0.053和0.062m/s，相较于普通抑制器分别降低了21.6%、24.3%和26.2%。当中间包容量为40、30和25t时，使用新型抑制器相比于普通抑制器，自由液面的湍动能分别减少了20.9%、25.0%和26.3%。
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  碱度对烧结矿液相形成性能和微观结构特性的影响

  张国成，罗果萍，柴轶凡，王艺慈，宋巍

  钢铁研究学报. 2021, 33(7): 584-592. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200242

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  摘要：采用Factsage 7.1热力学软件模拟计算了碱度对烧结矿液相形成性能和微观结构特性的影响，并开展了不同碱度的烧结杯试验研究。研究表明：随着碱度增加，烧结矿理论液相生成量增加，液相黏度降低，液相中Fe2O3/CaO增加，铁酸钙形成条件改善。当碱度为1.95时，铁酸钙含量最高，CaO与Fe2O3结合形成稳定的铁酸钙粘结相，有利于减少Fe2O3发生还原粉化现象；而继续提高碱度至2.05时，颗粒较粗的褐铁矿和赤铁矿与CaO进一步接触、矿化，使烧结矿赤铁矿含量升高，铁酸钙和磁铁矿含量减少，液相黏度降低，孔隙率增大，烧结矿结构均匀性变差，导致烧结矿基体组织结构抵抗还原过程中产生的晶格畸变能力变差，粉化严重。综合考虑碱度对烧结矿转鼓强度和低温还原粉化性能的影响，在试验所用烧结原料条件下，烧结矿适宜碱度应控制为1.95。
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  基于优化RT-PLS的热轧带钢头部厚差诊断研究

  荆丰伟，冯莹，张勇军，李文

  钢铁研究学报. 2021, 33(7): 593-599. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200184

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  摘要：头部厚度偏差是热轧带钢的重要产品质量指标，在板带轧制厚度控制中起着重要作用。实际生产中，基于多种原因带钢头部厚度常会出现偏差超限现象。为了分析头部厚差超限的主导原因，采用偏最小二乘法，结合马氏距离相对变换和潜变量优化选取方法，建立了基于优化相对变换偏最小二乘法(Relative TransformationPartial Least Squares，RT-PLS)的带钢头部厚差诊断模型。实例表明：优化RT-PLS诊断模型能够准确查找出导致带钢头部厚差超限的主要特征参数，指导生产现场的调节，成功降低了后续带钢的头部厚差，使厚度命中率由92.18%提升至97.13%，为带钢头部厚差的诊断研究提供了一种有效的诊断方法。
材料研究
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  稀土Y对6.5%Si高硅钢热轧和温轧组织织构演变的影响

  周情耀，秦镜，刘德福，赵海斌

  钢铁研究学报. 2021, 33(7): 600-609. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200218

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  摘要：以无稀土与含质量分数为0.03%的Y的6.5%（质量分数）Si高硅钢为研究对象，经过热轧、常化、温轧及退火工艺制备出0.5mm高硅钢薄板，采用EBSD、SEM和EDS测试技术，研究了稀土Y对高硅钢热、温轧组织织构演变的影响。结果表明，热轧板中以{001}〈110〉和{110}〈001〉织构为主，常化板织构类型遗传了热轧板，添加稀土Y削弱了热轧、常化板中整体织构强度。含Y高硅钢较无稀土高硅钢温轧剪切带增多，位错密度增加，α织构减弱且γ织构增强。随着退火温度升高，温轧板以{001}〈140〉为主的λ织构和{114}〈481〉为主的α*织构强度不断增强。添加稀土Y削弱了相同退火温度下温轧板的λ织构与α*织构的强度，然而η织构却有所增强，这与稀土Y促进剪切带形核有关。添加质量分数为0.03%的Y具有细化晶粒的作用，细小弥散的稀土Y氧化物阻碍晶界迁移是导致高硅钢温轧板再结晶晶粒细化的重要原因。
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  高强度海工钢中腐蚀活性夹杂物与耐海水腐蚀性能研究

  杨恒1，吴开明1,2，王宇航1，胡锋1，侯廷平1，李光强1

  钢铁研究学报. 2021, 33(7): 610-618. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200173

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  摘要：利用金相显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）观察和分析不同厚度（12和355mm）的EH36钢板中腐蚀活性夹杂物的形貌和尺寸分布；使用X射线能谱仪（EDS）分析腐蚀活性夹杂物的成分；采用电化学腐蚀和室内模拟海水加速腐蚀实验分析EH36钢板的耐腐蚀性能。结果表明：活性夹杂物主要成分为Al、Mg复合氧化物，组成主要为MgO·Al2O3。钢板的饱和电流密度、腐蚀失重速率和腐蚀活性夹杂物密度存在正相关性。即腐蚀活性夹杂物密度低，则饱和电流密度低，腐蚀失重速率也低；反之亦然，腐蚀活性夹杂物密度高，则饱和电流密度高，腐蚀失重速率也高，海工钢中存在的腐蚀活性夹杂物是引发腐蚀的根源。
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  MarBN钢中MX和M23C6析出的热力学研究

  孙烨1,2，杨文晟1,2，郭汉杰1,2，郭靖1,2，段生朝1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(7): 619-626. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200163

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  摘要：通过扫描电子显微镜观察了MarBN钢M23C6的分布情况；分析了MarBN钢中MX、M23C6主要的形核位置；计算了MarBN钢中V、Nb和Cr的碳化物和氮化物在不同温度下的实际溶度积及平衡溶度积，由此得出MarBN钢在液相、固相前沿、固相中的析出规律，并与一些学者的实验结果对比验证。结果表明：在固相中，碳氮化物的析出顺序为NbN、NbC、VN、VC、Cr23C6，析出温度依次为1522、1472、1377、1122、1021.7K。另外，从热力学的角度阐明了不同正火温度下MX、M23C6的溶解程度；解释了学者实验观察到的“翅膀”状MX的形成过程。这为控制MarBN钢热处理过程及预测第二相析出行为提供了有效的理论依据。
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  Custom 450高强度不锈钢的动态再结晶行为

  王晓辉，刘振宝，梁剑雄，孙永庆，王长军，杨志勇

  钢铁研究学报. 2021, 33(7): 627-634. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210020

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  摘要：为了探究Custom 450钢的动态再结晶行为，采用Gleeble3800热模拟试验机，在变形温度为1050~1200℃和应变速率为0.01~10s-1的变形条件下开展了单道次等温压缩试验。研究结果显示，在变形温度为1050~1200℃和应变速率为1.0~10s-1的变形范围内，钢虽发生了完全的动态再结晶，但应力应变曲线未表现出明显的应力峰值；钢的动态再结晶的晶粒尺寸随着变形温度的升高和应变速率的降低逐渐增大，当应变速率为001s-1时，动态再结晶晶粒发生长大。采用双曲正弦函数构建了Cutom 450钢的热变形方程，并建立了钢的动态再结晶动力学、临界应变、峰值应变及动态再结晶晶粒尺寸与ZenerHolloman参数的定量关系。
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  终冷温度对风电用S460级钢组织性能的影响

  孙震1，高朋2，刘振宇3

  钢铁研究学报. 2021, 33(7): 635-641. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210033

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  摘要：在S460铁素体钢的控轧控冷实验中，采用纯净冶炼，控制轧制和加速冷却相结合的方法，研究了不同终冷温度对钢板显微组织和力学性能的影响。不同终冷温度下显微组织均由多边形铁素体和珠光体组成。终冷温度为570℃时，较细的显微组织导致了较高的-80和-110℃冲击功。终冷温度为630℃时，较多的析出粒子导致了较高的屈服强度以及-80、-110℃冲击功下降。经研究发现，成分设计、组织细化程度和第二相析出行为对风电用S460级钢的强韧性起决定性作用。
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  Q550高强钢的冷却工艺和组织性能研究

  李晓燕，杨作宏，杨新龙，刘国良，姜军，王嘉

  钢铁研究学报. 2021, 33(7): 642-647. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200186

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  摘要：Q550高强钢广泛应用于各类工程机械，其轧制工艺窗口窄，力学性能对轧制工艺非常敏感。为了优化实际生产的轧制工艺参数，本研究设定了3种工艺，通过调整Q550高强钢轧制过程和冷却过程的工艺参数，共得到了3种不同室温组织，对比其室温拉伸、弯曲、-20℃冲击性能检验结果发现，与铁素体+珠光体混合组织相比，上贝氏体组织提高了屈服强度、抗拉强度性能，但是伸长率显著降低；粒状贝氏体组织提高强度和塑性的同时，显著提高冲击韧性，室温粒状贝氏体组织的强韧性综合指标最优。该研究为Q550生产轧制工艺的进一步改善奠定了良好的基础。
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  燃气轮机用GH4720Li合金组织与性能关联性

  唐超1,2，李煜3，曲敬龙1,2，朱苗2，安疆辉2，张继1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(7): 648-654. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210051

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  摘要：基于光学显微镜、场发射电镜组织分析及系列力学性能测试，研究了固溶处理对燃气轮机用GH4720Li合金组织特征的影响，分析了组织特征与力学性能的关联性。结果表明：随着固溶温度的升高和固溶时间的增加，合金一次γ′相回溶，平均晶粒尺寸增加，当固溶温度高于1160℃，晶粒尺寸增大明显。GH4720Li合金的力学性能变化规律如下：经亚固溶处理后，室温拉伸强度和屈服强度呈现出相似规律，并在1130℃附近出现峰值；经过固溶处理后，拉伸强度和屈服强度均明显降低。在亚固溶处理区间，随着固溶温度的增加，持久寿命逐渐增加；经过固溶处理后，合金的持久寿命明显提高，而持久塑性呈现出与持久寿命相反的趋势。结合燃气轮机的服役工况，燃气轮机用GH4720Li合金的合理固溶处理应为过固溶处理，可获得组织性能的较佳匹配。