2017年, 第29卷, 第1期　刊出日期：2017-01-15

  

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综合论述
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  微合金钢连铸表面横裂纹形成机理与控制技术研究现状

  兰鹏 杜辰伟 陈培莉，刘华松 邱东升 张家泉

  中国钢铁期刊网. 2017, 29(1): 1-12. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160315

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  表面和角部横裂纹是高强度微合金钢连铸及热轧工艺中最为突出的质量问题，也是国内钢铁企业多年来仍未彻底突破的技术难点。在回顾前人对微合金钢连铸表面横裂纹问题研究的基础上，全面概述了其形成原因、影响因素以及解决措施，重点分析了基体粗大奥氏体晶粒对连铸表面裂纹倾向的影响，揭示了表层组织控制技术的机理及相关参数的制定准则，提出了解决表面横裂纹问题的可行研究方向。
冶炼与加工
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  烧结矿余热回收中试竖罐结构和操作参数解析

  高建业，刘一伟，冯军胜，李明明，董辉

  中国钢铁期刊网. 2017, 29(1): 13-18. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160070

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  烧结矿余热竖罐式回收技术是高效回收烧结矿余热的有效方式之一。在先前理论和实验研究的基础上，以中试竖罐为研究对象，基于非流态化床气固流动与传热理论，建立了竖罐料层内气固传热的解析数学模型，研究了单一参数对竖罐内气固传热过程的影响，然后利用多指标正交试验法进行参数优化，采用加权综合评分法对出口冷却风携带值和料层阻力损失2项指标进行量化处理，得出了中试竖罐适宜的结构和操作参数。研究结果表明,对处理量为40t/h的中试竖罐系统，其适宜热工参数为：冷却段直径44m、冷却段高度66m、冷却风表观流速06m/s。
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  不同结构粒化器表面高炉渣液膜的流动特性

  吴君军，王宏 ，朱恂 ，廖强 ，丁玉栋

  中国钢铁期刊网. 2017, 29(1): 19-25. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160047

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  在高炉渣离心粒化热回收工艺中，粒化得到的颗粒尺寸对余热回收效果至关重要，而颗粒尺寸又与粒化器表面液膜的流动特性息息相关，因此增进对粒化器表面液膜流动特性的认识可为离心粒化技术提供指导。采用数值模拟方法研究了离心粒化过程中粒化器结构对液膜流动的影响；讨论了半径、倾角、深度等参数对粒化器表面液膜厚度的影响及其作用机理，并获取了流体在粒化器表面运动轨迹与液膜厚度的关系。结果表明：转杯粒化器的内倾角介于40°~60°之间或深度介于10~12mm之间时粒化效果最佳，其相应液膜厚度约为0300mm。与等径的转盘粒化器相比，其液膜厚度减小约32%。粒化器结构对液膜厚度的影响可归因于粒化器表面流体运动轨迹长度的变化，当流体运动轨迹长度增大时，其对应的液膜厚度就越小，二者呈非线性负相关关系。
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  拜耳法赤泥对红土镍矿还原性能的影响

  何奥平，曾建民

  中国钢铁期刊网. 2017, 29(1): 26-31. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160062

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  利用真空电弧炉高温还原熔炼工艺，结合金属回收率、还原产物微观组织和元素分布分析，研究了拜耳法赤泥对红土镍矿还原性能的影响。结果表明：添加拜耳法赤泥能够提高红土镍矿高温还原熔炼时渣的碱度，有利于渣铁分离，提高铁镍元素的回收率，从而减少其他熔剂的添加量；同时，拜耳法赤泥中的钛元素也随铁、镍元素一起被还原，进入到铁镍合金中，丰富了铁镍合金的元素组成，镍、铬元素均匀分布在铁相中，而钛元素聚集成不规则大颗粒析出。
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  钢液湍流漩涡中夹杂物运动行为

  赵定国，高茗，李新，王书桓

  中国钢铁期刊网. 2017, 29(1): 32-38. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160076

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  为研究钢液中湍流漩涡对钢中夹杂物行为的影响，采用Matlab软件对不同尺寸夹杂物所受斯托克斯阻力、重力、向心力进行分析，并构建钢液湍流漩涡中夹杂物运动行为模型。计算结果表明：漩涡中尺寸0~23μm的夹杂物以0~1m/s的初始切向速度做向心运动，逐渐聚集至涡心，其跃迁轨迹呈螺旋锥形，跃迁角、跃迁起点和终点与粒径、涡速相关。粒径、涡速越大，跃迁角越大，跃迁终点离涡心越远；而大于此尺寸范围的夹杂物惯性作用较强，离心运动趋势较大，重力将超过斯托克斯阻力成为主要作用力。通过水模拟实验得出漩涡中夹杂物的运动轨迹为螺旋锥形，与理论模型结果一致。
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  褐煤用于高炉喷吹的可行性

  王海洋，张建良，王广伟，刘思远，林豪，徐润生

  中国钢铁期刊网. 2017, 29(1): 39-43. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160056

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  采用热重分析及量热仪分析了褐煤与传统喷吹用无烟煤燃烧性及发热值的差异，并采用长管式煤粉爆炸性测定装置研究了粒度对褐煤爆炸性的影响。同时针对混煤中褐煤的适宜配加比例，研究了褐煤添加量与混煤的爆炸性和燃烧性的相关性。结果表明，褐煤粒度小于0087mm后呈强爆炸性。但褐煤与无烟煤混合能够有效抑制爆炸性，当混合样品中褐煤的质量分数低于40%时混煤没有爆炸性。褐煤的燃烧性好于无烟煤，二者混合后随褐煤比例的增加，混煤的失重曲线出现双特征峰，提高褐煤掺混比能够改善混煤的燃烧性。综合以上研究结果表明，褐煤用于高炉喷吹时的比例控制在40%（质量分数）以下为宜。
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  铝渣复合脱硫剂在KR铁水脱硫过程中的应用

  董文亮 ，季晨曦 ，张宏艳 ，潘宏伟 ，邓小旋 ，徐建飞

  中国钢铁期刊网. 2017, 29(1): 44-49. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160064

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  KR脱硫反应过程中使用纯石灰脱硫剂会生成高熔点硅酸钙覆盖在CaO颗粒表面阻碍脱硫反应进行，以往采用加萤石方法生成低熔点的共晶化合物来解决该问题，但会侵蚀炉衬，且污染环境。使用铝渣后，Al可以和CaO中被置换出的O结合生成Al2O3，促进脱硫反应进行，并且可以减少高熔点硅酸钙的生成量。利用工业试验研究加入铝渣对铁水脱硫反应的影响，并利用热力学计算阐述其作用机理。结果表明：加入铝渣后，脱硫反应开始阶段生成Al2O3和CaS，随着反应深入，生成的Al2O3与CaO结合生成钙铝酸盐，反应产物按照“Al2O3→CA6(CaAl12O19)→CA2(CaAl4O7)→CA(CaAl2O4)→C3A(Ca3Al2O6)”路径依次生成转变。铝渣中的金属铝可以降低铁水氧势，促进脱硫反应进行，并且铝渣中的Al2O3会和CaO反应生成低熔点的钙铝酸盐。使用铝渣后铁水硫质量分数均值可降至46×10-6，硫质量分数低于10×10-6的比例提升至819%。
材料研究
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  帘线钢渗碳体溶解与饱和磁化强度变化

  王红军，刘宏玉 ，徐红兵，卢建夺，柯明鹏

  中国钢铁期刊网. 2017, 29(1): 50-57. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160160

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  依据固体与分子经验电子理论(EET)，计算了渗碳体的价电子结构，确定了含V、Mn渗碳体的稳定结构分别为θ-(Fe275Mn025)C、θ-(Fe25V05)C。计算θ-Fe3C、θ-(Fe25V0 5)C和θ-(Fe275Mn025)C的比饱和磁化强度MS分别为16719、11120和14632 A·m2/kg。制备的不同V含量的未冷拉70和80级帘线钢的MS计算误差在018%～622%，与振动样品磁强计（VSM）的实测值符合较好。建立了渗碳体溶解的4阶段模型，得出了渗碳体溶解对未冷拉帘线钢MS的影响规律。帘线钢冷拉后MS的巨变表明：铁素体中Fe原子的平均原子磁矩和原子状态发生重大改变；计算发现其原子状态根据钢的成分与应变量，会从甲种(A)变成乙种(B)甚至丙种(C)杂化状态。
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  终锻温度对Nb-V-Ti复合非调质钢组织及性能的影响

  程勇，周湛，周志伟，刘栋林，徐海峰 ，包耀宗

  中国钢铁期刊网. 2017, 29(1): 58-61. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160139

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  通过金相、扫描、透射电镜研究不同锻造工艺下V-Ti、Nb-V-Ti两种微合金化非调质钢的微观组织结构及力学性能。结果显示：添加Nb能够显著提高非调质钢的奥氏体粗化温度，有效阻止奥氏体晶粒的快速长大，细化非调质钢晶粒，降低珠光体层片间距，使渗碳体呈粒状或球状分布；另外，添加的Nb促进V-Ti非调质钢中细小含铌碳化物的弥散析出，细化基体组织，同时提高非调质钢的强度。因此，Nb-V-Ti复合微合金化非调质钢经过未再结晶区变形后可获得均匀细小的铁素体-珠光体双相组织，且在相对较低的温度进行形变处理能够有效改善Nb-V-Ti微合金非调质钢的强韧性。
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  双相区热处理对430铁素体不锈钢热轧板组织和性能的影响

  李聚宝 ，李岩，张有余，杨光昱

  中国钢铁期刊网. 2017, 29(1): 62-66. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160192

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  研究了α+γ双相区热处理对430铁素体不锈钢热轧板显微组织和力学性能的影响，并与工业罩式炉退火后的热轧板显微组织和力学性能进行了对比分析。结果表明：在双相温度区间对430不锈钢热轧板进行热处理，分割了热轧板轧向的条带状组织，抑制了聚集组织的形成。与常规罩式炉退火工艺相比，双相区热处理显著提高了430不锈钢热轧板的伸长率，降低了屈服强度和硬度，有利于改善最终冷轧产品的冲压性能和抗起皱性。
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  择优取向层片组织TiAl合金的室温疲劳行为

  万文娟，韩波，韩伟，张继

  中国钢铁期刊网. 2017, 29(1): 67-74. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160050

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  采用旋转弯曲加载方式，评价了择优取向层片组织Ti-475Al-25V-10Cr-02Zr（原子数分数，%）合金的室温高周疲劳性能，并采用扫描电镜对疲劳断口进行了观察和分析。结果显示，实验合金的应力-寿命（S-N）曲线呈现平直形态，符合Basquin方程；其条件疲劳极限为477MPa，相当于其抗拉强度的83%。断口观察发现，疲劳试样以穿层片解理方式发生断裂。疲劳裂纹主要沿位于试样表面层、与外加应力成30°~90°的层片界面萌生，之后以穿层片方式发生扩展。在同一应力水平下，疲劳寿命随疲劳源尺寸增加而减少，疲劳源尺寸波动是导致疲劳寿命大幅分散的主要原因。
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  低合金钢感应淬火温度场模拟与优化

  朱志明 ，柴锋，梁丰瑞，苏航，徐昭辰，鲁晓刚

  中国钢铁期刊网. 2017, 29(1): 75-80. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160157

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  船用低合金钢10CrNiMo感应快速加热时温度分布不均匀导致淬火后组织性能不均匀是其感应淬火工艺的难点。通过运用有限元方法模拟无预热采用单级线圈直接加热（方案一）和有预热改用两级线圈加热（方案二）2种工艺方案下移动低合金钢感应加热淬火的温度场。结果显示：方案二工艺条件下棒材出线圈时心部和表面的瞬时温差很小且温度场分布均匀。同时在方案二的工艺条件下进行感应加热淬火处理实验。实验结果显示：实验钢温度的实测值与模拟结果吻合性较好，其力学性能也满足服役条件。验证了有限元仿真的可行性，为船用低合金钢感应加热淬火处理提供了可靠的工艺参数。
测试与控制
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  基于温度观测器的层流冷却路径控制

  徐小青 ，郝晓东，傅松林，周石光，刘常升，张启富

  中国钢铁期刊网. 2017, 29(1): 81-86. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160035

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  热轧带钢需要更加灵活的冷却控制策略，保证带钢能够按照设定的冷却路径冷却，以充分发挥冷却过程的相变、析出等强化功能。为此，提出了基于温度观测器的带钢温度控制方法，通过物理模型构造温度观测器在线观测带钢温度并根据测量温度在线修正观测器模型参数。在此基础上应用最优控制方法，实时优化各个冷却单元阀门设定，保证温度观测器估计值与目标温度分布曲线设定值偏差最小。实际应用结果表明，该方法能够较好的控制带钢温度，同时能够克服固定冷却制度的限制，实现冷却路径控制。