2025年, 第37卷, 第4期 刊出日期:2025-04-20

  • 全选
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    综合论述
  • 王国栋, 孙杰
    钢铁研究学报. 2025, 37(4): 405-408. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20250061
    摘要 ( 44 ) PDF全文 ( 0 )   可视化   收藏
    在数字化浪潮的席卷下,钢铁行业正站在转型升级的关键节点。生成式人工智能(AIGC)作为数字时代的前沿技术,为钢铁行业突破传统发展瓶颈、实现高质量发展带来了新的曙光。将深入剖析 AIGC 在钢铁行业的应用现状、技术支撑、实际成效以及未来发展规划,全面呈现这一技术融合为钢铁行业带来的深刻变革。
  • 褚绍阳, 干勇, 仇圣桃
    钢铁研究学报. 2025, 37(4): 409-416. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20240260
    摘要 ( 44 ) PDF全文 ( 0 )   可视化   收藏
    高牌号无取向硅钢磁性能良好、产品种类多并且应用领域广,特别是对绿色能源领域的发展起到了重要的支撑作用。在“双碳”战略的背景下,高牌号无取向硅钢的需求量急剧增加,其高质量生产是亟需解决的关键技术问题之一。以高牌号无取向硅钢生产时瓦楞状缺陷为研究对象,首先介绍了高牌号无取向硅钢的产品系列,随后从连铸和热轧两方面阐述了瓦楞状缺陷的形成机制。经研究可知:高牌号无取向硅钢连铸坯中粗大的{100}柱状晶热轧时无法完全碎化,在热轧板中心区域形成了{100}<011>带状组织并遗传到成品。在此基础上,进一步总结了当前解决高牌号无取向硅钢瓦楞状缺陷的主要措施,即电磁搅拌技术和常化工艺。最后,展望了高牌号无取向硅钢瓦楞状缺陷的研究方向。
  • 刘志凌, 孟新宇, 史玉亭, 唐超, 曲敬龙, 杜金辉, 张少明
    钢铁研究学报. 2025, 37(4): 417-433. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20240285
    摘要 ( 48 ) PDF全文 ( 0 )   可视化   收藏
    GH4720Li合金是高合金化的难变形镍基高温合金,该合金具备优异的高温性能,已经广泛应用于650~750 ℃左右高性能航空发动机涡轮盘。国内关于GH4720Li合金的研究工作始于2002年,目前已经突破合金冶炼、合金均匀化、铸锭开坯、锻造成形及热处理等关键技术,实现GH4720Li合金制件生产的全流程制备。从合金冶炼、热加工、热处理等方面,总结GH4720Li合金的基础科研和工程制备的研究进展,并对GH4720Li合金未来的发展趋势进行展望。
  • 冶炼与加工
  • 陈冰, 文姗姗, 梁叶, 韩啸, 高立华, 何志军
    钢铁研究学报. 2025, 37(4): 434-443. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20240264
    摘要 ( 25 ) PDF全文 ( 0 )   可视化   收藏
    球团生产流程的绿色发展和智能制造已经成为钢铁行业转型的关键性因素,也是解决钢铁行业实现“双碳”的关键途径。球团生产过程中多项工艺参数与预期目标之间的非线性关联关系难以精确地预测和描绘,导致生产流程的优化调节变得异常棘手。将数据挖掘技术应用于生球造球工艺参数预测中,证实了模型的可靠性。在现场进行模型验证实验,在模型中输入生球成球率89.6%,生球落下强度5.2次/个的目标值,评分法得出6条数据的分数分别为91.05、95.67、92.12、90.89、87.78、89.67,将得分为95.67的数据反馈在界面上进行重要显示,并在现场依据此条数据进行成球率为89.6%,落下强度为5.2次/个的目标生球生产,实际生产结果与目标结果之间的误差值为0.9%,在现场生产的接受范围内。应用数据挖掘技术实现生球造球过程关键参数的预测分析,为球团生产工艺参数的优化决策提供依据。
  • 雷佳萌, 张伟
    钢铁研究学报. 2025, 37(4): 444-451. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20240267
    摘要 ( 29 ) PDF全文 ( 0 )   可视化   收藏
    炉顶煤气循环的氧气高炉工艺在冶炼效率和节能减排等方面具有显著优势。当前的研究大多为纯理论研究,与工业数据结合的研究方法较少。基于机器学习的预测数学模型,深入探讨循环煤气参数对氧气高炉的影响,其中高炉生产数据和VPSA吸附效率为工业试验结果。研究表明,随循环煤气温度提高,高炉碳素消耗和炉腹煤气量降低,理论燃烧温度和CO利用率提高,炉腹煤气成分变化较小,适当提高循环煤气温度更有利于减少碳耗。当循环煤气温度为1 200 ℃时,提高循环煤气量,碳素消耗和理论燃烧温度降低,CO利用率先增加后减小。同一循环煤气参数条件下降低CO2脱除效率,碳素消耗增加,理论燃烧温度降低,在CO2脱除效率低于50%时增加循环煤气量,反而不利于降碳。
  • 亓捷, 陈巧富, 王金辉, 窦莹莹, 刘承军
    钢铁研究学报. 2025, 37(4): 452-461. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20240256
    摘要 ( 21 ) PDF全文 ( 0 )   可视化   收藏
    新型铝酸盐系连铸保护渣为有效解决高铝低密度钢浇铸过程结晶器内渣金界面反应严重、保护渣变性等问题提供了新思路。然而,在新型保护渣试用过程中,其熔化特性、黏性特征、析晶性能等与润滑铸坯、控制传热等功能的匹配性仍有待提高。基于此,设计了与工业试验渣成分相吻合的CaO-Al2O3-SiO2-Li2O-CaF2-B2O3-Na2O渣系,研究了在常规助熔剂综合使用条件下氧化锂(Li2O)对铝酸盐系连铸保护渣熔体结构、熔化温度、黏性特征、结晶物相等性能的影响作用规律,并探究了相关基础性能变化之间的内在关联。结果表明,当Li2O的质量分数从5%提升至9%时,熔化温度呈现先降后升的非线性变化,其1 300 ℃黏度呈持续下降趋势,结晶性能则随Li2O含量的增加明显增强。与此同时,黏度转折点温度显著升高了近100 ℃。当渣系温度接近该转折点时,随Li2O质量分数增加(由5%增加至9%),保护渣结晶物相逐渐由Ca2Al2SiO7转变为LiAlO2和Ca12Al14O32F2共同析出。当温度低于转折点时,保护渣充分结晶产物的物相演变规律如下:随着Li2O质量分数从5%提升至9%,主晶相从Ca2Al2SiO7逐步转化为LiAlO2、Ca12Al14O32F2与Ca3B2O6共存的多相体系。究其本质可知,Li2O添加量在7%(质量分数)以下时,其助熔与抑制结晶作用明显;当Li2O添加量大于7%(质量分数)时,过量添加将导致熔体结构解聚、流动性增加,离子迁移速率加快,从而促进结晶。
  • 曹余良, 张红军, 武豪, 江雪婷, 王海川, 邓爱军
    钢铁研究学报. 2025, 37(4): 462-473. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20240248
    摘要 ( 26 ) PDF全文 ( 0 )   可视化   收藏
    以某钢厂150 t复吹转炉为原型,通过数值模拟的研究方式从熔池钢液混匀时间、流场速度分布、低中高流速区域分布等多角度分析了不同底吹元件布置方式及内外环流量变化对熔池钢液搅拌行为的影响情况。结果表明:在内环偏角为15°时熔池钢液混匀时间最短,通过改变底吹元件内外环布置方式能够有效提高气体对熔池的搅拌能力。随内环偏角增大,流场分布逐渐变差,但内环元件偏转15°、30°能够显著改善钢液流动效果,缩短钢液混匀时间。其原因在于钢液整体产生了旋流流动,示踪剂扩散具有速度梯度,即使流速不高但混匀时间也大幅缩短。此外,内外环偏角的变化对活跃区影响最大,其次是弱流区,最后是交换区。在内外环流量比为1∶1时,通过实验数据拟合得出混匀时间与内环偏角之间的非线性关系为ΔТ=0.028 048+0.169 65×Δθ-0.043×Δθ2。在底吹总流量不变的情况下,随着内环流量占比逐步增大,能够有效缩短熔池钢液混匀时间,提高整体底吹搅拌能力;增大外环流量占比,不能够提高底吹气体搅拌能力。
  • 代威, 聂忠赋, 王强, 李光强, 贺铸
    钢铁研究学报. 2025, 37(4): 474-484. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20240258
    摘要 ( 28 ) PDF全文 ( 0 )   可视化   收藏
    为研究复吹转炉运行过程,提高计算效率进而降低成本,建立了转炉复吹流场预测模型。该模型运用延迟正交分解(delayed proper orthogonal decomposition, d-POD)降维方法,并与长短时神经网络(long short-term memory, LSTM)相结合来预测复吹转炉速度场。通过d-POD 方法提取时间系数,同时利用LSTM 预测时间系数矩阵,随后将预测得到的时间系数和基模态重构得到速度场分布。数值模拟数据验证了所提出的转炉预测替代模型准确性。结果表明,d-POD-LSTM 模型能够快速、准确地预测流场整体信息。与传统的POD-LSTM 模型(即延迟数d=1)相比,d-POD-LSTM 模型的性能更优。当延迟数从1增加到10时,d-POD 系数的预测误差降低了80%,建好模型之后计算一次所需时间为数值模拟的1/100。
  • 材料研究
  • 王镇, 翟亚中, 赵雷, 李冬玲, 车洪艳, 何西扣
    钢铁研究学报. 2025, 37(4): 485-496. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20240085
    摘要 ( 24 ) PDF全文 ( 0 )   可视化   收藏
    采用电化学的研究方法系统研究了在人工模拟海水溶液中掺杂微量Ce对Fe40Mn20Cr20Ni20高熵合金耐腐蚀性能的影响。确认了Ce掺杂对大块Fe40Mn20Cr20Ni20合金耐点蚀性能的有益作用。具体而言,Ce掺杂后降低了合金夹杂物的数目并减小了夹杂物的尺寸,且掺杂后夹杂物呈现双层的核壳结构。发现Ce的掺杂引起的合金抗点蚀能力的提升与较高的亚稳态点蚀电位和稳态点蚀电位有关。极化测试后合金表面的腐蚀形貌也再次说明Ce的加入对合金点蚀扩展存在有效的抑制作用。电化学阻抗谱有效的表明Ce掺杂可以提升高熵合金钝化膜的保护能力。
  • 顾洋, 丰涵, 何建国, 宋志刚, 郑文杰, 朱玉亮
    钢铁研究学报. 2025, 37(4): 497-508. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20240226
    摘要 ( 31 ) PDF全文 ( 0 )   可视化   收藏
    对典型成分的S32750双相不锈钢进行了一次固溶+冷变形+二次固溶处理,获得了不同组织形态的样品,对其进行组织演变、力学性能和耐点蚀性能表征与测试,并利用EBSD、EPMA手段对试验钢的晶体学信息、元素分布进行了分析。结果表明:经过上述处理后试验钢的相比例和晶粒尺寸差异明显,二次固溶后,相比于冷变形状态,二次固溶后两相晶粒尺寸变化情况不一致。由于两相再结晶能力和晶粒长大速度存在差异,1 100 ℃+50%+1 100 ℃和1 150 ℃+50%+1 100 ℃工艺下,二次固溶后试验钢组织以铁素体晶粒长大为主,约为22 μm,奥氏体晶粒尺寸变化不明显,在10 μm附近;1 050 ℃+50%+1 100 ℃工艺二次固溶后奥氏体晶粒得到进一步细化,降低至5 μm;1 250 ℃+50%+1 100 ℃工艺下,二次固溶后两相晶粒均进一步细化,铁素体和奥氏体晶粒尺寸分别降低至11和4 μm。相比于一次固溶状态,二次固溶后所有晶粒均得到细化。前后2次固溶温度差异较大时,在前期冷变形储能作用下,在二次固溶时促进了新的固态相变行为,并获得更为细化的晶粒组织。二次固溶后,试验钢强度与冷变形态相比整体降低,但断后伸长率升高,与一次固溶相比整体强度和断后伸长率均上升。1 050 ℃+50%+1 100 ℃工艺下屈服强度达到641 MPa,断后伸长率为39%,1 250 ℃+50%+1 100 ℃工艺下,屈服强度为619 MPa,断后伸长率达到44%。加权平均PREN值可反应出试验钢的整体耐点蚀性能。二次固溶后,试验钢点蚀电位提高,达到1 056~1 075 mV,钝化膜的稳定性增强,与一次固溶态和冷轧态相比,回扫阳极曲线无滞回现象。
  • 胡庆飞, NAWAZ Bilal, 王灵禺, 徐伟
    钢铁研究学报. 2025, 37(4): 509-516. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20240185
    摘要 ( 26 ) PDF全文 ( 0 )   可视化   收藏
    利用热膨胀仪进行临界区退火-等温淬火的试验,通过设置不同的退火温度探究了不同亚临界铁素体体积分数对贝氏体等温转变的影响规律。结果表明,引入适量铁素体可以加速贝氏体等温转变,贝氏体转变动力学随铁素体体积分数的减少先加快后减慢,当铁素体体积分数为18.0%时,贝氏体转变动力学最快。铁素体的引入可以使贝氏体转变速率更早达到峰值,但会造成转变速率峰值的降低,且铁素体体积分数越高,转变速率峰值越低。但是,铁素体的引入会导致贝氏体总转变量的降低。
  • 王海宾, 狄增文, 贾建平, 王建忠, 王立萍, 方峰
    钢铁研究学报. 2025, 37(4): 517-524. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20240184
    摘要 ( 23 ) PDF全文 ( 0 )   可视化   收藏
    珠光体钢丝经过冷拉拔处理后强度升高,但是塑性较差。为了改善钢丝的强韧性,需要对冷拔珠光体钢丝进行退火热处理。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段表征了珠光体钢丝的微观组织结构;接着通过拉伸试验比较了退火工艺对钢丝力学性能的影响。结果表明,退火处理使冷拔钢丝中的渗碳体由非晶态逐渐转变为纳米晶,铁素体片层中原本缠结的位错发生回复。冷拔态钢丝(形变量为2.02)的抗拉强度为 2 060 MPa。在350 ℃保温60 min后,抗拉强度由2 060 MPa提高到2 127 MPa的同时,塑性也由2.1%提高至3.8%。这说明在合适的退火工艺下,钢丝内部形成纳米尺度的渗碳体晶粒,可以有效钉扎位错,阻碍位错的运动,使钢丝的强韧性同时提高。
  • 刘浩楠, 徐东, 姚菲, 郑磊, 张晓洋, 郑冰
    钢铁研究学报. 2025, 37(4): 525-538. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20240200
    摘要 ( 24 ) PDF全文 ( 0 )   可视化   收藏
    对20MnTiB钢进行淬火工艺实验,研究加热温度、保温时间对奥氏体晶粒尺寸以及均匀性的影响,探究20MnTiB钢在加热温度(1 173~1 373 K)和保温时间(10~80 min)范围内的奥氏体晶粒长大行为;基于Beck、Hillert和Sellars模型,通过回归分析建立奥氏体晶粒长大模型。结合实验数据,拟合晶粒均匀性参数ω值,并构建奥氏体均匀性数学模型,预测20MnTiB钢奥氏体晶粒的均匀性。结果表明:20MnTiB钢在1 173~1 373 K的温度范围内,随加热温度的升高,晶粒长大速率由0.217 μm/K提升至0.467 μm/K,在10~80 min的时间范围内,随保温时间的延长,晶粒长大速率由0.25 μm/min减缓至0.16 μm/min;3种晶粒长大数学模型中,Sellars模型的预测精度最高,能较好地预测20MnTiB钢奥氏体晶粒尺寸,其中激活能Q和参数k分别为458 035 J/mol和4.51 × 1021;晶粒均匀度模型的预测值与实测值的平均相关系数R2为0.972,能较准确预测晶粒度分布情况。此外,结合不同加热条件下的ω值与奥氏体晶粒度等值线图,可以得出需要控制晶粒度在指定范围内(如35~40 μm)的最佳保温温度和保温时间(即加热温度1 250 K,保温时间4 450~4 800 s),为获得均匀且细小的奥氏体晶粒度提供了指导。