2014年, 第26卷, 第7期　刊出日期：2014-07-15

  

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综合论述
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  长期热老化后核电站主管道材料的力学行为

  郑凯 王镇 钟振前 王艳丽 李时磊

  中国钢铁期刊网. 2014, 26(7): 1-7.

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  大型压水堆核电站主管道多采用综合性能优良的铸造奥氏体不锈钢，但该材料在中温下长期服役会发生热老化脆化现象。总结了国内外的最新研究成果，主要综述了长期热老化过程中主管道材料的相变规律及其影响因素，以及长期热老化后材料的纳米硬度、拉伸、冲击和疲劳行为。
冶炼与加工
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  赤褐铁矿磁化焙烧矿物组成和物相变化规律

  张汉泉，汪凤玲

  中国钢铁期刊网. 2014, 26(7): 8-11.

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  磁化焙烧—磁选工艺是有效处理难选弱磁性氧化铁矿的最有效方法之一，所得到的铁精矿性质与天然磁铁矿性质具有较大的差别。反浮选结果表明，人工磁铁矿和天然磁铁矿在浮选性能方面具有较大的差异，采用XRD(X-ray diffraction)、显微镜测试技术观察磁化焙烧矿物组成和物相变化，原矿中硅以碎屑石英和硅质泥岩形式存在，焙烧后有部分硅质泥岩，还有部分石英是被铁矿包裹，分布较原矿分散，即磁化焙烧形成的磁铁矿有一定的包裹、充填和浸染现象，具有不完整的晶体结构，分布分散，矿石内部组织结构的不均匀程度增加。原矿有用矿物主要以Fe2O3形式存在，脉石矿物主要是石英；焙烧后铁矿物的赋存由Fe2O3? 涑蒄e3O4为主，并掺杂Fe2O3，FeO，Fe，矿物组成发生变化，矿物不均匀性增强。焙烧物中还出现高铁橄榄石和铁硅酸盐峰，一部分橄榄石和硅酸盐矿物进入反浮选精矿，造成铁损失。
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  基于系统动力学的烧结工序铁素流动态特性分析

  刘长鑫 谢志辉 孙丰瑞 陈林根

  中国钢铁期刊网. 2014, 26(7): 12-17.

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  运用系统动力学原理，采用因果关系和存量流量分析方法，在相对宏观的层面构建了钢铁生产过程烧结工序的铁素流动态模型。仿真结果准确，验证了系统动力学原理应用于钢铁生产流程研究的适用性及建模仿真的有效性。计算表明：烧结矿铁素流随时间的增加而不断增大，然后逐渐趋于稳定，且烧结矿铁素流在烧结初始时段增加速度最快；返回铁素流波动越大，烧结矿铁素流、损失铁素流和烧结机铁素重新达到输出稳定状态所需时间越长。
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  连铸过程铌钛微合金钢中第二相复合析出模型

  朱正海 ，肖丽俊，彭世恒，王强，干勇

  中国钢铁期刊网. 2014, 26(7): 18-22.

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  针对连铸过程铌钛微合金钢中第二相在固液两相区和奥氏体内的复合析出行为，通过近似处理建立了多元第二相复合析出的热力学模型，并利用模型研究了X80，E36，J55钢中第二相的析出行为。结果表明：在凝固过程不同的Ti/N摩尔比对液相中Ti，C，N元素的变化影响显著，先析出的第二相对后析出的第二相影响显著，成分高低的差异不但导致第二相析出量的不同，而且也导致析出相种类的不同，碳氮化物在析出的过程中C，N元素摩尔分数的变化受析出温度和钢中元素含量的影响。
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  非均匀冷却型结晶器铜板的传热特性

  杨晓江 张慧 胡鹏 杨杰 钟周 郝占全

  中国钢铁期刊网. 2014, 26(7): 23-27.

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  针对唐钢新型的FTSC非均匀冷却型结晶器，根据连铸结晶器的铜板实测温度、结晶器水量和进出水温差，建立了结晶器热流一维修正计算模型及其分布曲面，分析在生产SS400钢种时不同条件下的结晶器铜板热流分布特点，结果表明，相同条件下热流分布趋势和热面温度分布趋势相似，横向上波动剧烈，在距离铜板中心线400mm处的热流最高，距离弯月面越近波动越剧烈，在结晶器下部，中心部位的热流较低，并且平直段热流比漏斗区域的热流低；沿着结晶器高度方向，热流和热面温度变化梯度较小，在结晶器中部会有一个热流以及热面温度回升趋势；在整个铜板宽面上，热流较高，热面温度较低，这对提高结晶器使用寿命具有积极意义。
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  底吹氩钢包内钢液流动与合金扩散的数值模拟

  任英，张立峰，李燕龙，余乐，李刚，李军涛

  中国钢铁期刊网. 2014, 26(7): 28-34.

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  运用商业软件Ansys-Fluent，建立了1t钢包底吹氩与合金熔化扩散数值模型，其中钢包吹氩模型通过Wood′s Metal物理试验验证，吻合很好。研究采用数值模拟与现场试验相结合的方法分析了钢包内流场与合金加入的位置及方式对合金在钢包内扩散的影响。结果表明：260L/min吹氩流量过大，且吹氩时间过长(120s)，建议使用100L/min的吹氩流量，加合金前吹氩时间30s，使Al块熔化与混均，保护合金，加合金后吹氩30s，降低合金的烧损。合金采用加入棒固定，在吹氩口上方加入后保持3~5s，熔化时间能由6. 2s降低至2. 0s，混匀时间能由35s降低至23s。另外，在降低烧损的同时，减少吹氩量和温降，起到节能减排的作用。
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  水口出口形状对高拉速板坯连铸结晶器内流场特征的影响

  熊霄 邓小旋 王新华 黄琦 张弘弼

  中国钢铁期刊网. 2014, 26(7): 35-40.

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  采用1∶1的水力学模型研究了浸入式水口出口形状(椭圆形、矩形、方形)对结晶器自由液面特征、流股特征与流场的影响。在通钢量为3. 20和4. 48t/min时，结晶器液面波动与表面流速都遵循椭圆形水口＜矩形水口＜方形水口的变化规律。椭圆形水口的流股为“旋转流股”，流股扩展角和倾角最大，流股分散，且在出口处流速分布均匀；方形与矩形水口流股为“平滑流股”，方形水口流股的扩展角和倾角最小，流股集中在出口偏下半部分处；矩形水口流股扩展角、倾角、流股分散与均匀程度居中。综合考虑：在高拉速条件下(通钢量为4. 48t/min)，椭圆形水口条件下结晶器液面的平均波高为5. 5mm，表面流速为0. 32m/s，仍然有提高拉速的空间，且流股速度在出口处分布均匀，所以较优的水口出口形状为椭圆形。
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  透气砖布置和吹氩流量对钢包内钢液流动行为的影响

  卢叶，唐萍，文光华，彭情亮，刘丙岗

  中国钢铁期刊网. 2014, 26(7): 41-47.

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  针对攀钢200t钢包，采用物理模拟与数值模拟相结合的方式，研究了透气砖布置方式和吹氩流量对钢液流动行为的影响规律。结果表明，当两透气砖呈120°布置在距包底中心0. 62R(R为包底半径)处时，钢液的平均流速和平均湍动能大，“死区”范围小，混匀时间短，是合理的透气砖布置方式，其临界吹氩流量为27m3/h；与单透气砖相比，双透气砖喷吹的能量利用率高，“死区”范围小，单透气砖的吹氩流量需控制到45m3/h才能达到与双透气砖吹氩流量为27m3/h时相同的搅拌效果。实践证明，研究得到的透气砖布置方式和吹氩流量能保证熔池的搅拌效果，使转炉钢水经吹氩处理后，钢包不同位置温差小于10℃，Δw［C］，Δw［Si］，Δw［Mn］小于0. 03%；在一定的软吹氩流量条件下，吹氩时间大于等于8min，可以使钢中wT［O］小于25×10-6。研究表明，用离散相模型对钢包底吹氩过程进行数值模拟，可以得到与物理模拟试验和生产实践较为吻合的结果。
材料研究
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  高N马氏体不锈轴承钢的热变形行为

  郑善举 ，杨卯生，雷霆

  中国钢铁期刊网. 2014, 26(7): 48-54.

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  利用Gleeble-3800热模拟试验机在温度为1040~1120℃，应变速率为1~20s-1的条件下进行了高N马氏体不锈轴承钢的热压缩变形试验。结合真应力-真应变曲线和热变形组织研究了变形参数对高N马氏体不锈轴承钢的热变形行为和碳氮化物演变规律的影响。结果表明：在该变形条件下，试验钢的真应力-真应变曲线为动态再结晶型。随着应变量的增大，碳化物的平均尺寸呈减小趋势，但数量有所增多。基于热变形方程计算得到的应变量为0. 6时的热变形激活能Q为410. 7kJ/mol。构建了包含应变量在内的流变应力方程，同时建立了高N马氏体不锈轴承钢的Zener-Hollomon参数本构方程。
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  不同强度级别低合金钢焊缝金属的组织特征及其对韧性的影响

  尹士科 王移山 彭云

  中国钢铁期刊网. 2014, 26(7): 55-60.

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  焊接区的微观组织是决定其力学性能的关键因素。为了改善低合金钢焊缝的冲击韧性，对500~1000MPa级焊条的焊缝金属的化学组成、金相组织和力学性能进行了对比研究。采用金相显微镜和透射电子显微镜对不同强度级别的低合金钢焊缝组织进行了观察和电子衍射分析，并进行了焊缝金属拉伸强度和冲击韧性测试。结果表明，随着焊条强度级别的增加，焊缝组织由先共析铁素体、针状铁素体加珠光体变成粒状贝氏体，最后变成贝氏体加马氏体组织；当焊缝组织为粒状贝氏体时其韧性最低。
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  低成本高焊接性能船板钢EH36的开发

  潘鑫，李小宝，张宇，曾仰正

  中国钢铁期刊网. 2014, 26(7): 61-69.

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  工业化试制了3种厚度规格(20，26和36mm)的新型低成本高焊接性能船板钢EH36。试制钢板的显微组织由多边形铁素体和针状铁素体构成，其力学性能满足EH36级别船板要求并具有优异的低温韧性。采用焊接热模拟评价了钢板的焊接性能，当热输入由30kJ/cm升高至160kJ/cm时，粗晶区原奥氏体晶粒尺寸逐渐增大，其组织也逐渐由粒状贝氏体向晶界铁素体+晶内针状铁素体+晶内多边形铁素体转变，维氏硬度逐渐下降，低温韧性优异。得益于TiN粒子对奥氏体晶粒长大的抑制作用，微量B元素对先共析铁素体转变的抑制作用以及BN粒子对晶内铁素体形核的促进作用，焊接粗晶区获得了有利于韧性的细化组织，保证了粗晶区具有优异的低温韧性。双丝埋弧焊试验也验证了钢板具有优异的焊接性能。
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  低合金钢板条组织中影响低温韧性的“有效晶粒尺寸”

  沈俊昶，罗志俊，杨才福，张永权

  中国钢铁期刊网. 2014, 26(7): 70-76.

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  采用OM，SEM，TEM及EBSD等方法，对低合金钢板条组织的精细组织结构进行了研究，并测试了不同热处理条件下试验钢的低温韧性。研究过程中，从晶体学、亚单元对性能的定量影响规律、解理裂纹扩展路径的实际观察等3个方面分别研究控制低温韧性的“有效晶粒尺寸”。几个不同方面的研究结果均表明，板条块(block)是决定低合金钢板条组织低温韧性的最小亚单元，即板条块尺寸是影响低温韧性的“有效晶粒尺寸”。
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  高强度低合金耐磨钢NM400的强韧化机制

  刘伟建，李晶，霍向东

  中国钢铁期刊网. 2014, 26(7): 77-81.

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  采用控轧控冷工艺生产的高强度低合金耐磨钢NM400，具有高强度、高硬度和较高的韧性，其屈服强度为1170MPa，抗拉强度为1369MPa，平均硬度为403HB，伸长率为23%，-20℃冲击功为47J。光学显微镜观察发现，NM400的组织为回火马氏体，淬透性良好；透射电镜下观察发现，钢中存在大量纳米尺寸级析出物，能谱分析表明，析出物为Ti，Nb的碳氮化物。分析结果表明，耐磨钢NM400的强化机制主要为位错强化、细晶强化和析出强化；细晶强化是韧性提高的主要原因。