2024年, 第36卷, 第7期 
刊出日期:2024-07-20
  
  • 全选
    |
    综合论述
  • 刘佳文1,2 ,陈铁军1,2,周仙霖1,2,万军营1,2,姜翔波1,2 ,蒋佳颖1,2
    摘要 ( )   可视化   收藏
    摘要:良好的透气性是实现厚料层烧结乃至超高料层烧结的重要保障,透气性包含烧结料层原始透气性和烧结过程热态透气性,受诸多因素影响。结合褐铁矿型红土镍矿烧结研究,解析了烧结原料特性、配料、混合、制粒、布料和烧结等环节中影响烧结料层原始透气性和热态透气性的因素及其改善措施。总结了国内外在烧结原始透气性和热态透气性方面的研究进展和各种改善透气性技术的特点,归纳了改善烧结透气性、促进烧结均质化和提高烧结产质量的措施,为系统深入理解铁矿烧结全流程及改善烧结透气性、提高烧结矿产质量提供理论基础,实现烧结工序绿色高质量发展。
  • 陈浩炜,李吉航,战东平
    摘要 ( )   可视化   收藏
    摘要:冷作模具钢被广泛用于各种现代制造领域中,并随着制造业的发展不断被提出更高的品质和性能要求。目前发现冷作模具钢的性能缺陷均与钢中碳化物的种类、分布、尺寸和形貌密切相关,提高冷作模具钢的性能宜从碳化物入手。归纳了冷作模具钢中常见碳化物的种类、分布、尺寸、优点和缺点,并综述了国内外对于冷作模具钢中碳化物控制的研究现状。分别从稀土、Ti、Mg和N等元素的微合金化,以及电磁搅拌、电渣重熔、锻造和热处理等工艺对冷作模具钢中碳化物的影响及其机制进行总结介绍。最后展望了冷作模具钢中碳化物控制应从微合金化入手并改进生产工艺的发展方向,指出了改性元素添加量不明确、部分改性元素添加方式不适宜现有的生产方式和热处理工艺无量化标准等目前冷作模具钢中碳化物控制研究中面临的多种问题。
  • 冶炼与加工
  • 何家雷,唐珏,储满生,石泉,张振
    摘要 ( )   可视化   收藏
    摘要:针对目前高炉炼铁数据的问题和特点,提出了一种关于高炉炼铁数据预处理及分析挖掘的研究方案。以整合的多源异构高炉数据为基础,结合炼铁经验和大数据技术对数据进行预处理。采用重采样处理高炉数据频次差异问题,对高炉不同类型的缺失数据进行综合填补,利用箱型图识别异常值并对异常值进行填补,完成了数据的高质量化。针对高炉参数影响规律分析发现,热风温度改变2~3h后,焦比和铁水[Si]含量随之发生变化。通过相关性分析得到高炉参数间的关联度,采用K-means融合Apriori算法计算高炉参数间的关联规则,完成模糊关联的数值精准化。基于高炉生产数据并以指标参数焦比为例,发现原燃料参数中焦炭CRI(%)数值范围在(12.13, 16.55]、烧结矿MgO质量分数(%)数值范围在(2.15, 2.33]、焦炭Mt(%)数值范围在(2.85, 7.96]时,有助于高炉焦比的降低。
  • 林双1,陆伟文1,胡守景2,余正伟1,李文波3,龙红明1
    摘要 ( )   可视化   收藏
    摘要:在高炉冶炼中,球团粒径分布是评价其质量的重要指标之一。粒度均匀的球团矿有助于改善高炉料柱透气性,降低冶炼能耗。采用MaskRCNN(Mask Regional Convolutional Neural Network)算法进行球团边缘分割和粒径分析。针对球团严重堆叠对图像识别的干扰,根据球团的轮廓特性,使用凹点检测算法获取轮廓上的特征点,并对粘黏堆叠程度不同的球团分类,结合最小二乘圆拟合法对遮挡的轮廓信息进行复原。研究结果表明:MaskRCNN算法的实例分割平均精准度可达到93.5%以上。但是由于球团颗粒的堆叠效应,导致MaskRCNN算法检测的粒度分布曲线严重偏离人工筛分曲线。通过凹点检测算法和最小二乘法圆拟合算法改进后,小于16mm球团的占比有不同程度的增加,图像检测粒度分布曲线和人工筛分曲线基本重合,平均粒径误差在MaskRCNN算法的基础上降低了5.52%,降低幅度为98.6%。
  • 王佳1,2,何环宇1,2,刘志豪3,孙文博1,2,周进东1,2
    摘要 ( )   可视化   收藏
    摘要:作为一种新型高炉原料,含锌尘泥金属化球团(下称金属化球团)在高炉冶炼过程中的行为对其推广应用至关重要。实验室模拟金属化球团在高炉内的气固还原过程并结合微观检测手段研究金属化球团的还原特性和还原动力学,结果表明:金属化球团内铁氧化物均匀分散及疏松多孔结构有利于气固还原反应的发生,还原反应以间接还原为主,还原率在还原之初就快速增加,在1000℃时还原率达93.51%;金属化球团中有害元素Zn在850~900℃时快速被还原气化,此温度略低于其沸点,而有害元素S在温度低于1000℃没有表现出还原行为,残碳含量变化与锌含量变化表现出一定相关性;在时间小于3000s时界面化学反应为金属化球团气固还原的限制性环节,随后限制性环节转换为气体内扩散,这与金属化球团内金属铁逐渐增加并集聚、渣相填充孔隙造成的球团致密度不断增加有关,2种限制性环节的表观活化能分别为23.76和74.20kJ/mol,金属化球团气固还原反应较易进行。
  • 杨双平,张紫涵,王苗,刘起航,池延斌,董洁
    摘要 ( )   可视化   收藏
    摘要:目前随着国内钢铁产业结构的调整,国内一些利用钒钛磁铁矿进行高炉冶炼的企业对钒钛磁铁矿的需求增加,采用钒钛磁铁矿进行烧结成为重要研究方向之一。但是高比例钒钛磁铁矿用于烧结存在很多不足,通过探究配碳量对烧结矿冶金性能及矿相结构的影响,确定适宜的配碳量来保证烧结矿质量。研究结果表明:配碳量为5.0%(质量分数,余同)左右时,转鼓强度为56.94%,成品率为85.91%,垂直烧结速度为28.67mm/min,软化开始温度为1167℃,终了温度为1252℃,软化温度区间为85℃。随着配碳量的增加,FeO含量升高,还原性会降低,小粒级(5~10mm)占比下降,液相量增加,骸晶状赤铁矿含量降低,熔蚀结构增多,主要粘结相为铁酸钙和硅酸盐相,结构多为粒状斑状。通过优化实验,确定配碳量最佳参数,提高了钒钛磁铁矿烧结矿质量。
  • 成彬1,黄诺金1,雷华2,左水利2
    摘要 ( )   可视化   收藏
    摘要:针对传统漏钢预报模型时序建模能力不足,且大多没有对热电偶温度数据进行处理,直接作为模型输入导致计算量大的问题,通过分析黏结漏钢的形成机制和时序特征,基于长短期记忆网络(LSTM),添加能聚焦关键信息的注意力机制(Attention Mechanism),提出了一种基于深度学习的AttentionLSTM漏钢预报模型。首先,对热电偶温度数据进行数据增广、帧间差分、阈值分割等处理,提取黏结漏钢的共性特征作为模型输入;其次,通过遍历选参搭建模型进行训练,以均方误差作为模型损失函数,寻找最优预报模型;最后,为提高模型预测精度,在Dense输出层前添加注意力机制模块完成模型优化。应用连铸现场数据对模型进行测试,测试结果表明,提出的AttentionLSTM漏钢预报模型以97.3%的预报率和100%的报出率,验证了模型的可行性和有效性。
  • 材料研究
  • 金涛1,徐涛1,2,王冰杰1,赵磊1,常立忠1,施晓芳1
    摘要 ( )   可视化   收藏
    摘要:采用不连续称重法研究了不同钨质量分数(0、1.5%、2.0%和2.5%)的314奥氏体耐热不锈钢在1000和1100℃空气中的抗高温氧化性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对氧化膜表面形貌、截面形貌以及物相进行分析。结果表明:4种不同钨含量实验钢在1000和1100℃空气中的氧化动力学曲线均遵循抛物线规律。钨元素没有参与氧化膜的构成,实验钢的氧化膜主要由尖晶石氧化物(MnCr2O4、FeCr2O4、Mn3O4以及Fe3O4)外层、Cr2O3中间层以及半连续状分布的SiO2内层组成;在同一温度下,随着实验钢中钨含量的增加,其表面氧化膜剥落程度逐渐加重,因而导致抗高温氧化性能也随之变差,这种效果在1100℃下更明显;尽管如此,经测定,4种钢在实验温度下均属于抗氧化性级别。
  • 陈方川1,冉佳朋1,刘元铭1,2,3,王涛1,2,3,赵雪霞1,2,3
    摘要 ( )   可视化   收藏
    摘要:为了提高TC4钛合金表面的硬度及耐磨性,通过激光熔覆工艺,在TC4钛合金表面熔覆了FeCrNiAl0-3Ti0-3高熵合金。研究了变化的激光扫描速度下,该熔覆层高熵合金(HEA)的宏观特征、显微组织、显微硬度以及耐磨性能。结果显示:当激光功率设定为1600W,扫描速度调整为13mm/s时,制备出的HEA熔覆层与TC4基体实现了良好的冶金结合,同时未观察到显著的缺陷。熔覆层显微组织致密均匀,由富Fe和Cr的BCC相以及富Ni、Ti、Al的FCC相共同构成枝晶(DR)以及枝晶间(IR)组织。在最佳工艺参数下,熔覆层平均硬度值为618HV0.2,约为基体硬度(290HV0.2)的2.1倍,其耐磨性是基体的3.4倍,磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损和摩擦氧化磨损的复杂相互作用,具有良好的耐磨性。
  • 姜海洪1,江来珠2,郑椿2,肖祥勇2,王海臣2,黄新立2
    摘要 ( )   可视化   收藏
    摘要:经济型双相不锈钢S32001具有与304不锈钢相当的耐点蚀能力。得益于其高塑性、良好的耐应力腐蚀和焊接性能,新近开发的高伸长率的经济型双相不锈钢S32001不锈钢常被应用于需要冷成型的建筑和化工能源等领域,因此了解冷成型对组织和耐腐蚀性能等方面的影响具有重要意义。对S32001进行了不同形变量的拉伸试验,通过光学显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射分析了其形变前后的组织和腐蚀形貌。釆用电化学工作站、酸性介质腐蚀和晶间腐蚀试验分析了不同拉伸形变量下的耐腐蚀性能。随着拉伸形变量的增加,S32001的微观组织出现由位错塞积到形变马氏体的转变。这种应变诱发马氏体可导致S32001钢的TRIP效应,从而获得较高的塑性。与此同时,点蚀电位从退火态的327mV下降到拉伸断裂状态的297mV,这可能与应变诱发马氏体的负作用有关。由于S32001双相不锈钢具有优异的抗硫酸和晶间腐蚀能力,随着拉伸形变增加,两者腐蚀速率只是轻微上升。
  • 张惠泽英1,高明昕1,2,徐林聪2,汪洋1
    摘要 ( )   可视化   收藏
    摘要:珠光体转变临界冷却速率(vc)是U78CrV钢轨热处理过程中的重要参数,但其值并不固定,而是随着合金元素含量的波动而变化。研究了主要合金元素含量对U78CrV钢轨vc的影响,建立了基于C、Mn、Si、Cr和V元素含量的vc动态预测模型。随着合金元素含量的波动,U78CrV钢轨的vc在3~6℃/s范围内变化,若不明确所生产批次钢轨的具体合金元素含量,则其热处理的冷却速率应不大于3℃/s。合金元素含量对vc的影响程度为w(Si)>w(Mn)>w(Cr)>w(V)=w(C)。生产时,检测钢轨的实际合金成分含量,将含量带入预测模型中得到预测的vc,以接近但不超过预测vc的速度进行冷却,有助于得到更高性能的热处理钢轨。
  • 胡杰1,陆恒昌1,2,胡春东1,2,董瀚1,2
    摘要 ( )   可视化   收藏
    摘要:为了探究中碳Cr-Mo-V二次硬化钢在不同奥氏体化温度及连续冷却条件下的组织及硬度变化规律,利用热膨胀仪、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计和电子背散射衍射(EBSD)等方法进行了研究,探讨了不同冷速试样的晶界密度和KAM值(kernal average misorientation)与硬度的关系,并绘制了试验钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线)。结果表明,试验钢硬度随奥氏体化温度变化呈现为2个阶段,当奥氏体化温度为900~1000℃时,随温度升高,晶粒尺寸缓慢增加,硬度由636HV快速增加至786HV;当奥氏体化温度为1000~1080℃时,随温度升高,晶粒尺寸由13.3μm快速增加至53.4μm,硬度变化不大,最大为791HV。连续冷却相变结果表明,试验钢在0.1~5℃/s冷速范围内,相变产物为贝氏体/马氏体复相组织;冷速大于5℃/s时,相变产物全部为马氏体;随冷速增加,大角度晶界密度(>15°)从1.66μm-1增加至1.91μm-1,KAM值从1.062增加至1.407,硬度从671HV增加至788HV。
  • 贾力1,胡丞杨1,2,朱晓雄2,成林1,赵军2,吴开明1
    摘要 ( )   可视化   收藏
    摘要:钢中加入Nb元素可以起到析出强化和细晶强化的作用,而利用冷拉拔可以改善钢丝的显微组织,从而优化钢丝的综合性能。为了研究冷拉拔对Nb微合金化后的钢丝组织和性能的影响,利用扭转试验机和慢应变拉伸机分别对比了扭转性能和不同冷拉拔应变量钢丝的抗拉强度,同时利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)对不同应变量钢丝的显微组织和断口形貌进行观察分析,运用背散射衍射(EBSD)技术对显微组织亚结构进行分析。结果表明,冷拉拔会显著提高Nb微合金化桥梁缆索用钢丝的屈服强度和抗拉强度,略微降低其塑性。冷拉拔过程中物理压缩和珠光体片层间的相互作用导致了钢丝的片层弯折卷曲,并向拉拔方向旋转,其中一些较大团簇会破碎,最终实现晶粒细化。与此同时,微观残余应力的积累导致大量位错缠结形成位错胞。强化机制分析表明,位错胞的减小导致了钢丝强度的增加和塑性的降低。同时,拉拔过程产生的残余应力也会造成钢丝断口处裂纹的拓展,经过去应力处理后,会提升钢丝扭转性能并延缓钢丝的裂纹拓展。