2018年, 第30卷, 第1期 刊出日期:2018-01-15
  

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    综合论述
  • 王国栋
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    钢铁工业是典型的流程工业,必须针对每一个工艺环节,进行全流程、一体化控制。从钢铁材料生产工艺设计,钢铁工艺流程的选择、配置及其优化,钢铁材料组织性能预测与控制,钢铁工艺控制窗口的优化位置,短流程技术,流程简化,钢铁生产智能制造等方面进行了探讨,期望能抛砖引玉,引导钢铁工作者提出创新思想,开发创新技术,推动钢铁行业的供给侧结构性改革,加快建设创新型钢铁企业。
  • 冶炼与加工
  • 李含竹,高建业,冯军胜,董辉,杨益伟
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    采用实验方法对烧结矿料层阻力特性进行研究,对气体通过烧结矿床层阻力特性的相关数据进行测量,并对影响阻力特性的因素及规律进行分析。采用量纲分析方法构造料层压力降的经验关联式,再利用回归分析对经验关联式进行优化。研究结果表明,气体表观流速一定时,单位高度料层压力降随着粒度分布的增加呈指数关系降低。粒度分布一定时,单位料层高度压力降随气体表观流速的增加呈幂指数为1. 681的幂函数形式增加。与之前修正Ergun方程相比,量纲式适用于整个实验数据,量纲式方程计算值与实验数据值间的平均误差为12%,表现出很好的预测性。
  • 李孟土,李晓波,朱德庆,潘建,师本敬
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    镜铁矿铁品位高、杂质含量低,是优质炼铁原料,但其制粒性能差,导致透气性差,烧结矿产量和质量下降,因此在烧结生产中的配比(质量分数)一般不超过20%。为了增加镜铁矿在烧结生产中的使用比例,使用烧结杯实验对添加粘结剂改善高配比镜铁矿粉混合料烧结性能进行了研究。结果表明,在镜铁矿粉配比为36%时,添加质量分数为0. 65%的膨润土或0. 55%的BF复合粘结剂,可使烧结混合料层冷态透气性指数分别提高19. 05%和27. 98%,热态透气性分别提高21. 48%和18. 19%,烧结机利用系数分别提高11. 67%和7. 50%;固体燃耗则分别降低2. 82和4. 01kg/t。烧结矿转鼓强度、化学成分和冶金性能均满足高炉冶炼要求。因此,2种粘结剂均能显著改善高配比镜铁矿粉混合料制粒及烧结性能,是提高镜铁矿粉配比的有效措施之一。
  • 龙潇,何生平,王谦
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    针对工业应用的超高碱度保护渣(二元碱度为1. 74),采用改进后的水冷铜探头浸入液渣,设置不同的探头浸入时间获取不同凝固阶段的渣膜。分析了固渣膜的生长速度、渣膜总体孔隙率、渣膜凝固结晶和渣膜内的脱玻璃化过程。结果表明,渣膜凝固初期(0~15s)玻璃层平均生长速度较快,为79. 9μm/s。固渣膜脱玻璃化析出主要矿相为细小球状钠氟石(2CaO·SiO2·NaF),固渣膜玻璃层脱玻璃化平均速度可达65μm/s。靠近液渣的外层渣膜矿相为板条状枪晶石(3CaO·2SiO2·CaF2),该板条状枪晶石的凝固生长速度较慢,但使固渣膜的整体孔隙率在凝固后期维持在较高水平,相对降低了固渣膜的有效导热系数。
  • 何环宇 ,王杰奇 ,张华 ,宋泽宇 ,侯巍巍
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    针对LF脱硫废渣浸出过程多组分溶解平衡问题,热力学计算并绘制浸出体系多组分溶解平衡曲线,考察废渣中Ca、Al、S等主要组分溶解平衡间的相互作用及对浸出去硫的影响,同时进行废渣浸出试验并分析浸出环境pH及浸出液中主要组分浓度变化。结果表明:CaS(s)易溶解,pH>11. 4时CaS(s)会溶解生成Ca(OH)2(s),理论上浸出去硫可行。CaSO4(s)溶解度小于CaS(s)且难溶解,废渣被氧化而不利于硫的浸出,但控制pH>12. 3,CaSO4(s)会逐渐溶解转化为Ca(OH)2(s);Al2(SO4)3(s)易溶解,体系中Al很难与浸出液中硫形成沉淀。浸出液pH随时间增加而上升并稳定在12左右,浸出液Ca含量很高而Al含量很低,S含量呈上升趋势,废渣中Al含量对硫的浸出影响不大,水热法浸出去硫具有较好的效果。
  • 尹法杰,付锐,李福林,狄鹏,杜刚,冯滌
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    针对先进航空发动机用高合金化程度的镍基涡轮盘合金铸锭凝固偏析及热加工组织均匀性控制困难的特点,开发了电渣重熔连续定向凝固冶炼、多向锻造制坯和等温锻造成型相结合制备FGH4096合金涡轮盘的铸&锻工艺路线。从合金铸态组织特点、热加工塑性、组织控制、性能特点以及变形强化机理等方面,对铸&锻FGH4096合金涡轮盘锻件制备进行了研究。研究结果表明,定向凝固铸锭能避免出现大尺寸η相、硼化物相以及碳氮化物条带,铸锭具有优异的热加工塑性;饼坯采用多向锻造技术制备,消除了变形死区,同时饼坯各部位晶粒组织均匀细小,晶粒尺寸范围ASTM 9~10级;涡轮盘锻件不同部位晶粒组织均匀细小,超声可探性提高;随着固溶温度增加,合金拉伸屈服强度降低;在亚固溶温度下热处理时,随着固溶后冷却速率的增加,合金蠕变性能增强;涡轮盘缘处试样在704℃/690MPa条件下蠕变主要变形机制为微孪晶剪切机制。
  • 赵东伟1,李海波1,陈建光,刘道正,毛锋
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    通过对椭圆形浸渍管RH冶炼IF钢加Al脱氧后进行连续取样,研究分析了分别采用椭圆形浸渍管和圆形浸渍管条件下洁净度的变化规律。研究结果表明,相比较圆形浸渍管,采用椭圆形浸渍管RH夹杂物的去除效率相对更快。RH加Al后钢中夹杂物主要以Al2O3为主,但不同时刻呈现出不同的形貌。当加Al后循环1min时,钢中夹杂物主要为团簇状Al2O3夹杂,夹杂物尺寸达到百微米;加Al后循环2min时,钢中夹杂物仍以团簇状Al2O3为主,尺寸约为几十微米;加Al后循环6min时,夹杂物主要以单个Al2O3夹杂为主,尺寸细小。随着RH加Al后循环时间的增加,夹杂物数量密度显著降低,在纯循环4min时夹杂物数量密度已达到最低值。
  • 张华伟 ,官英平,刘相华,吴佳璐
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    轧制差厚板由于板料厚度、力学性能的不均匀,在成形过程中容易发生起皱缺陷。综合采用数值模拟和冲压实验2种手段对差厚板方盒形件拉深成形起皱缺陷进行研究。讨论了差厚板方盒形件起皱缺陷的发生机理,并以厚度应变为评价指标,分析了板料尺寸、过渡区长度、过渡区位置、板料厚度等板料几何参数对差厚板起皱缺陷的影响,最后给出了抑制起皱缺陷的措施。研究表明:差厚板方盒形件最容易发生起皱的部位是薄板侧和厚板侧的法兰区以及过渡区法兰部分。板料尺寸越小,过渡区长度越短,则差厚板越不容易发生起皱,采用较大或者较小的板厚差均能够抑制起皱现象的出现,而过渡区中心位置偏离板料中心则可能导致差厚板起皱现象的发生。
  • 材料研究
  • 张凯强 ,李激光,唐广波
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    运用Thermo- Calc软件对650℃时钢中的平衡析出相进行了模拟计算,研究了钢中Nb、V含量的变化对析出相影响的变化规律。计算结果表明:650℃时钢中的主要平衡析出相为Laves相、M23C6、MX和Z相。随着Nb含量的增加,MX相的析出量明显增加,而M23C6碳化物的析出量明显减少,Laves相的析出量小幅增加,Z相的析出量小幅减少;随着V含量的增加,MX相的析出量增加缓慢,M23C6碳化物的析出量小幅减少,Laves相中不含V元素,对Laves相析出几乎没有影响,Z相的析出量小幅减少;Nb、V含量的变化对M23C6、MX和Laves相的析出温度影响较小,Z相的开始析出温度随Nb含量的增加而下降,但随V含量的增加而升高。
  • 王剑锋 ,迟宏宵,刘建雄,周建,马党参
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    研究了固溶温度、时效温度及时间对10Ni2Cr2MnCuMoVAl塑料模具钢热处理后的微观组织和力学性能的影响。结果表明:固溶处理后,10Ni2Cr2MnCuMoVAl钢的组织主要是板条马氏体构成,且随固溶温度的升高,马氏体板条发生明显宽化,并在890℃固溶后达到硬度最高值。时效处理后的组织由板条马氏体、粒状贝氏体和析出碳化物构成。当时效温度区间为460~520℃,随着时效温度的升高,材料的强度逐渐升高,韧性逐渐降低,并在520℃达到强度峰值;时效温度高于520℃时,随着温度升高,材料硬度降低,冲击韧性升高。分析在540℃不同时效时间处理后的性能可知,试验钢在8h达到力学性能峰值。通过比较试验钢在不同时效处理后的力学性能数据,10Ni2Cr2MnCuMoVAl钢的最佳热处理工艺为:880℃固溶处理2h+空冷,随后在520℃时效处理4h+空冷。
  • 张永军,韩静涛
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    含锡易切削钢是一种环境友好的钢铁材料。对利用真空感应炉冶炼锡的质量分数为0. 16%的试验用含锡易切削中碳钢,经过热锻成型直径100mm的圆钢。之后,在C6140无极调速机床上对其进行切削加工性能试验研究,同时利用二次离子质谱仪对Sn、S、Mn合金元素在试验用含锡易切削钢中的分布进行表面线、面扫描的质谱分析。研究结果表明,试验钢的相对切削系数为1. 75;切屑的形状主要呈C型,并伴有少量螺旋屑,说明该钢具有良好的切削加工性,能够满足高速切削加工的要求。锡在晶界和MnS界面上偏聚的这种分布特点以及锡的低熔点特性而引起的晶界脆化,熔融金属脆性,以及切削刀具与切屑、工件界面之间的润滑剂——熔融锡的润滑作用,可以认为是该钢易切削的主要机理。
  • 程灵,马光,郭大为,杨富尧,陈新,董瀚
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    研究了服役25年S9型配电变压器空载性能及铁心中取向硅钢的磁性能与涂层性能变化规律。运行25年后,变压器空载损耗上升至105. 29W,取向硅钢铁损P1. 7为1. 48W/kg;取自铁心下轭1/4处、A相心柱中间位置、B相心柱靠近T节点处取向硅钢的绝缘涂层劣化程度依次上升,劣化最严重的B相心柱靠近T节点处部分硅钢片表面电阻系数低至2. 6Ω·cm2,涂层附着性为D级,扫描电镜下观察到涂层受腐蚀脱落。采用Infolytica电磁仿真软件模拟铁心温度场分布发现,铁心不同位置处运行温差可达9. 1℃,长期处于相对较高温度、变压器油(酸和硫含量上升)及叠片间稀薄空气环境下取向硅钢绝缘涂层劣化严重。讨论了长时间服役后的二次取向电工钢片在配电变压器中的应用屏蔽措施。