2016年, 第28卷, 第5期　刊出日期：2016-05-15

  

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综合论述
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  数值模拟技术在连铸结晶器中的应用

  张朝晖，吴海龙，冯璐，刘世锋，张杨

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(5): 1-6. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001- 0963.20150381

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  连铸结晶器内的冶金过程非常复杂，等同于“黑匣子”，用传统研究方法难以观察，数值模拟技术恰能弥补这一不足。主要介绍了模拟连铸结晶器的几种常用商业数值模拟软件，并详细讨论了PHOENICS、ANSYS CFX/Fluent、ABAQUS、MARC、ProCAST和其他数值模拟软件在连铸结晶器中的具体应用及其优势和局限性。最后，为了使数值模拟技术与冶金工业更好的结合，指出了数值模拟技术在连铸结晶器中的发展趋势。
冶炼与加工
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  煤干馏反应动力学的2种研究方法比较

  员晓，吴铿，朱利，刘起航，杜瑞岭，折媛

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(5): 7-10. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001- 0963.20150106

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  为了深入了解COREX块煤在高温下的裂解机理，对所用块煤进行了不同温度下的高温干馏试验，确定不同温度下块煤焦油析出规律，之后分别采用混合模型法和分段法研究其干馏过程反应动力学，计算了相应的活化能和其他动力学参数。结果表明：混合模型法拟合得到3个阶段反应级数n分别为0. 5、0. 8、1. 0，且活化能随着温度升高而增加，但由于该方法放弃反应模型物理意义，得到的只是表观活化能。分段法则根据煤干馏不同过程，确定了反应过程的机理分别为非等温收缩核、一级热解反应和分子扩散的反Jander模型，3个反应阶段的活化能分别为27. 82、 63. 41、84. 04kJ/mol，间接地反映出块煤的裂解动力学特性，同时可为COREX熔融气化炉的数值模拟提供动力学参数。
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  松木焦与无烟煤混燃特性及反应动力学

  刘国庆，刘清才，朱博洪，任山，孟飞，林凡

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(5): 11-17. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001- 0963.20150121

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  利用非等温热重法研究了松木焦、高炉喷吹用无烟煤及不同比例松木焦和煤粉混合试样的燃烧特性，对不同比例松木焦混合试样着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性指数等燃烧特征参数进行了研究。并利用Coats- Redfern模型对混料主要燃烧过程进行动力学特性研究和燃烧限制性环节分析。结果表明，松木焦的加入对无烟煤的燃烧产生明显的促进作用。混料的燃烧过程主要分为2个阶段，分别为挥发分析出燃烧和焦燃烧阶段。当松木焦的质量分数由30%增至80%时，混料主要燃烧过程的2个阶段平均表观活化能分别由50. 77kJ/mol降至47. 27kJ/mol和74. 45kJ/mol降至23. 30kJ/mol。这2个阶段分别为一级化学反应控制和扩散动力学控制。
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  铁矿烧结过程烟气中微细颗粒污染物的特性

  范晓慧 尹亮 何向宁 季志云 甘敏 黄云松

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(5): 18-23. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001- 0963.20150120

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  铁矿烧结过程分为点火段、中间段（点火结束至烟气温度升温前）和升温段（烟气温度开始上升至达到最高温）3个阶段，通过烧结杯模拟实验研究了各阶段烟气中微细颗粒污染物的排放浓度及其特性。研究结果发现，点火段、中间段微细颗粒污染物的质量浓度较低，在升温段则显著上升；各阶段切割粒径d50=07μm粒级颗粒表面形貌也存在着差异，其中点火段和中间段的颗粒主要是由球形颗粒组成，颗粒轮廓清晰没有明显的聚结现象，而升温段d50=07μm粒级颗粒主要为不规则的絮状体，颗粒之间易聚结形成团聚状；升温段d50=07μm粒级颗粒中F、S、K、As、Pb元素的含量明显高于点火段和中间段的含量，而Fe元素则在点火段和中间段的含量较高，在升温段含量相对较低。
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  真空碳热还原- 酸浸含钛高炉渣制备TiC

  扈玫珑，尹方庆，魏瑞瑞，邓青宇，许宇宙

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(5): 24-29. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001- 0963.20150110

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  中国超过50%钛资源在高炉冶炼过程中进入炉渣，渣中TiO2的质量分数高达20%~30%，是一种高附加值二次资源，但在对该资源综合利用过程中，始终未能解决经济提取、硅钛难分，二次污染严重等问题。在热力学理论指导下进行真空碳热还原- 酸浸联合工艺处理含钛高炉渣制备TiC研究。研究表明，碳热还原温度越高或相同温度下真空度越高越有利于炉渣中各成分还原；随着真空度增加碳热还原温度要求降低；当温度达到1573K,真空度为1Pa，可将SiO2还原得到具有高蒸气压的SiO、MgO被还原为Mg蒸气而离开体系，可实现渣中硅镁与钛彻底分离；真空碳热还原含钛高炉渣制备TiC的最佳条件：还原温度1673K，炉渣粒度75μm占80%，渣碳质量比100∶38。
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  GCr15轴承钢LF精炼过程脱硫能力的热力学评价

  陈鹏举 ，朱诚意， ，张志成，李光强 ，潘明旭

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(5): 30-35. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001- 0963.20150083

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  通过现场取样分析和热力学计算，评价了工业化生产GCr15轴承钢LF精炼工序的脱硫能力。分析了精炼温度、钢中酸溶铝含量、精炼渣的光学碱度对LF精炼过程硫分配比的影响。由于实际精炼过程中脱硫反应未达到平衡，实际测得的硫分配比低于理论计算值。得到了精炼温度为1830~1855K，钢中酸溶铝的质量分数为0. 020%~0. 050%，精炼渣光学碱度在0. 760~0. 795范围内,精炼温度、钢中酸溶铝、渣的光学碱度及渣中Al2O3、SiO2含量对硫分配比影响的回归方程，该方程可作为实际生产条件下LF精炼工序脱硫能力的评价依据。根据回归方程，设计了改变精炼渣组成的3因素4水平正交实验，分析了精炼渣二元碱度R2及Al2O3和SiO2含量对硫分配比的影响，得出渣- 钢间最优硫分配比的精炼渣组成（质量分数）为： CaO 55. 11%， Al2O3 30%， SiO2 6. 89%， MgO 8%，光学碱度为0. 777。
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  铁碳合金薄带气固反应脱碳工艺

  洪陆阔，艾立群，程荣，孙彩娇，赵定国，付强

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(5): 36-40. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001- 0963.20150127

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  提出了高炉铁水双辊连铸薄带+高温气固反应脱碳，生产钢带的全新工艺流程。实验以高碳铁碳合金板带为研究对象，在Ar- H2- H2O气氛下可控气氛管式炉内，利用高温气固反应脱碳机制，探索铁碳合金固态下脱碳而铁基不氧化的可行性，确定可控气氛下脱碳的温度和气氛条件范围。实验结果表明：气氛条件对铁的氧化有显著影响，当水浴温度不大于60℃或气体流量不大于300mL/min时，脱碳后基体中不存在铁的氧化物；当水浴温度达到70℃或气体流量达到450mL/min时，脱碳后基体中出现铁的氧化物，此时由于铁氧化的出现降低了脱碳效果。
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  界面理论在夹杂物尺寸演变中的作用

  王慧华，徐英君，郝月莹，郭瑞琪，屈天鹏，王德永

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(5): 41-46. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001- 0963.20150107

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  以铝镇静钢为研究对象，在120t钢包内分别进行了镁处理和钙处理试验，对比了钢中夹杂物的成分、形貌、尺寸和分布。结果表明：镁处理试验炉次TO的去除率超过50%，钙处理炉次仅为30%，证明镁处理净化钢液效果更为明显；镁处理可将Al2O3迅速变质为尖晶石或MgO，夹杂物分布弥散，尺寸细小且基本不随时间延长而增大；钙处理对夹杂物的变质速度稍慢，夹杂物数量先增加后降低，尺寸降低不明显。界面理论计算表明，在同一体系内，将Al2O3变质为尖晶石比变质为铝酸钙具有更低的界面自由能，即镁处理可获得比钙处理更小的夹杂物尺寸，证明了精炼过程中夹杂物成分控制的重要性。
材料研究
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  SAE8620H的淬透性对热处理变形的影响

  曹燕光，徐乐，时捷，王信康，王毛球

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(5): 47-51. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001- 0963.20150371

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  利用C型缺口试样研究了不同淬透性的SAE8620H齿轮钢的渗碳热处理变形，并对C型缺口试样心部微观组织和硬度进行了分析。结果表明，SAE8620H齿轮钢在距淬火端9mm处的硬度低于32HRC时，C型缺口试样心部主要为贝氏体组织，渗碳热处理变形较小；随着淬透性的提高，试样心部马氏体组织逐渐增加，渗碳热处理变形显著增大。不同淬透性的SAE8620H齿轮钢的相变组织不同，因而渗碳热处理变形不同。
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  铜改善高铬钢机械加工性能的机理

  耿鸿明，吴晓春

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(5): 52-56. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001- 0963.20150390

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  添加铜、硫可以明显提高高铬钢的机械加工性能，且铜、硫对高铬钢的机械加工性能的作用类似。通过高分辨透镜(HREM)和扫描电镜(SEM)对含铜高铬钢中的易切削相进行分析。研究发现，含铜高铬钢中的易切削相是大小为10nm左右的石墨- 铜复合相，该相均匀弥散地分布于含铜高铬钢基体中,该相中76. 07%的原子是石墨碳，其余则为铜原子。在机械加工时，石墨- 铜复合相的固体润滑膜能够附着在刀具的切削刃上，从而避免了含铜高铬钢与切削刃的直接接触，从而减少了切削刃的磨损，改善了高铬钢的切削性能。
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  X80管线钢高温氧化膜的生长机理

  王畅，于洋，牛涛，王林，陈瑾

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(5): 57-63. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001- 0963.20150376

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  观察并研究了X80钢在800~1200℃下氧化1min的氧化膜以及氧化圆点的形成规律。结果表明：X80管线钢在1050℃以下具有良好的抗氧化特性，从1050℃开始整个氧化膜层明显增厚，抗氧化能力下降；在1000℃以下氧化膜内侧区域存在明显的Si、Cr富集带，温度升高到1050℃，基体界面开始出现氧化圆点，同时内侧元素富集氧化膜的完整性遭到破坏，此种现象主要与Cr2O3进一步氧化形成CrO3有关。通过热力学和动力学分析发现，低于1000℃，Si、Cr的氧化物稳定性高，自扩散系数小，利于形成界面处稳定的氧化膜。同时发现，1050℃属于X80钢氧化质点形成的临界温度，低于此温度主要形成致密的界面氧化膜，它起到明显的抗氧化作用。
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  0. 3C- Cr- W渗氮轴承钢的微动摩擦磨损性能

  赖大春 ，杨卯生，冷崇燕，李林涛

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(5): 64-69. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001- 0963.20150362

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  利用SRV4高温摩擦磨损试验机对03CCrW高性能渗氮轴承钢进行了微动磨损试验，分别改变载荷和频率，研究了表面离子渗氮对摩擦磨损性能的影响。结果表明：试验钢表面渗氮后渗层厚度为23845μm，其中白亮的化合物层厚度为9μm，主要为γ′Fe4N和VN两种相；渗氮后试样表面的白亮化合物层具有减小摩擦因数和提高耐磨性的作用；渗氮前后试验钢的磨损机制相同，前期以粘着磨损为主，以磨粒磨损为辅；磨损后期转变为以磨粒磨损为主，以粘着磨损为辅；渗氮前试验钢的磨损体积是渗氮后的3倍以上，表面离子渗氮后试验钢的抗微动磨损性能有明显的提高。
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  022Cr25Ni7Mo4N的热穿孔和冷加工工艺

  沈国雄，徐见平，吴汉民，夏亚金，张云恒，张建国

  中国钢铁期刊网. 2016, 28(5): 70-74. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001- 0963.20150271

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  通过在AOD冶炼的热轧（直径65mm）圆管022Cr25Ni7Mo4N钢坯上切取试样，研究不同的热穿孔和冷加工工艺参数对钢中两相（铁素体和奥氏体）的比例、σ相析出和溶解特点及对钢性能的影响。结果表明：σ相析出的敏感温度区为850~900℃，σ相完全溶解温度为1010℃。结合热穿孔的特点，圆管坯热穿孔的加热温度为1080~1180℃。为避免加热过程中产生裂纹的可能，在σ相析出的温度区内，应避免重复加热或长时间保温。采用合适的热穿孔和冷加工工艺后，无缝钢管成品满足相关标准的要求。