2019年, 第31卷, 第2期　刊出日期：2019-02-25

  

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冶炼与加工
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  复杂难选铁矿石悬浮磁化焙烧-高效分选技术

  韩跃新，李艳军，高鹏，余建文

  . 2019, 31(2): 89-94. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180329

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  针对传统铁矿石磁化焙烧技术与装备存在焙烧产品质量差、产能低、能耗高和环境污染严重等问题，创造性提出了一种“预热-蓄热还原-再氧化”悬浮磁化焙烧新工艺。该工艺具有原料适应性广、焙烧产品质量均匀、回收率高、生产能耗低、无污染等特点，适合处理赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及其混合型难选铁矿石。通过多年的潜心基础研究与技术攻关，形成了非均质矿石颗粒悬浮态流动控制、蓄热式高效低温还原、铁物相精准调控与余热同步回收等一系列关键技术，建成了500kg/h复杂难选铁矿石悬浮磁化焙烧-高效分选半工业试验平台。
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  鲕状赤铁矿深度还原物相及结构的演化规律

  韩跃新，孙永升，栗艳锋，李艳军

  . 2019, 31(2): 95-102. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180330

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  为了研究深度还原过程中鲕状赤铁矿石物相及结构的演化规律，采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）考察了不同还原阶段还原样品的物相转化和微观结构变化，并建立了相应的深度还原机理和微观结构演化模型。结果表明，鲕状赤铁矿石深度还原过程中铁矿物按照Fe2O3→Fe3O4→FeO（Fe2SiO4，FeAl2O4）→Fe的顺序还原为金属铁，杂质组分则主要依据Fe- Al- Si- O→Fe- Ca- Al- Si- O→Ca- Al- Si- O的历程形成渣相；矿石鲕状结构按照由鲕粒边缘至鲕粒内部的空间顺序逐渐发生破坏，矿石微观结构演变过程阶段；金属相及渣相的形成与聚集生长是矿石微观结构破坏的直接动力。
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  碳铁复合低碳炼铁炉料制备与应用研究

  王宏涛，储满生，鲍继伟，韩冬，曹来更，赵伟

  钢铁研究学报. 2019, 31(2): 103-111. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180282

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  在未来相当长一段时期内，高炉-转炉流程仍是钢铁生产的主导流程。高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键环节。碳铁复合炉料新技术是当前最可能实现的低碳高炉炼铁技术。阐明了高炉使用碳铁复合炉料低碳冶炼的原理，系统研究了碳铁复合炉料的制备、冶金性能优化、对含铁炉料还原过程的影响以及对高炉综合炉料熔滴性能的影响及其机理，形成了完整的竖炉法碳铁复合炉料制备和应用技术。结果表明，碳铁复合炉料制备工艺优化条件为15%铁矿B、55%烟煤A、10%烟煤B、20%无烟煤C，压块温度为300℃，1000℃炭化4h，此条件下碳铁复合炉料抗压强度达4970N，反应性为61. 08%，反应后强度达51. 23%；混装10%碳铁复合炉料，1100℃还原时球团还原率提高7. 69%；随着碳铁复合炉料添加量的增加，综合炉料软化区间从206. 3℃增加到218. 9℃，熔化区间从171. 1℃降低到124. 8℃，滴落率先升高后降低，透气性改善，综合炉料中碳铁复合炉料添加量不宜超过焦炭的30%。
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  基于表面温度测量的连铸二冷动态控制模型

  阳剑，胡振伟，孟红记

  . 2019, 31(2): 113-116. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180331

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  二冷动态控制以连铸坯温度的稳定控制为目标，对提高连铸坯质量的稳定性具有重要意义。二冷动态控制的核心内容是实现铸坯表面温度的闭环控制，其关键是实现基于在线凝固传热模型的温度反馈，模型的准确性则是保证二冷动态控制应用效果的基础。为此，提出一种基于表面温度测量，结合射钉修正凝固传热模型的方法，用于辨识凝固传热模型的参数以保证模型的准确性，并应用于二冷动态控制。特别对随机氧化铁皮干扰下的铸坯表面温度的测量方法进行了深入的研究，并开发了能够长期稳定运行于连铸现场的测温装置。
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  微合金钢连铸坯角部裂纹控制技术研发及应用

  蔡兆镇，安家志，刘志远，牛振宇，朱苗勇

  钢铁研究学报. 2019, 31(2): 117-124. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180332

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  微合金钢连铸过程频发铸坯角部裂纹缺陷是钢铁行业的共性技术难题。基于微合金钢铸坯角部裂纹组织结构与析出特征检测，以及铸坯在结晶器与二冷铸流内的凝固热/力学行为演变规律定量化模拟，开发形成了基于新型角部高效传热曲面结晶器和铸坯二冷高温区角部晶粒超细化控冷工艺与装备的微合金钢连铸坯角部裂纹控制技术。研究结果表明，传统板坯连铸工艺下，窄面直线型结晶器无法充分补偿坯壳收缩，致使厚保护渣膜与气隙在坯壳角部集中生成，大幅降低了结晶器中下部坯壳角部传热，引发微合金碳氮化物沿奥氏体晶界析出。传统二冷配水条件下，奥氏体晶界不可避免生成先共析铁素体膜低塑性组织。两者共同作用致使铸坯角部高温塑性不足而引发裂纹。通过开发新型曲面结晶器，坯壳角部于其内高效传热，凝固全程冷却速度大于5℃/s，弥散化了微合金碳氮化物高温析出。同时，基于窄面足辊超强冷新控冷结构，对铸坯角部实施γ→α→γ循环相变，铸坯角部晶粒显著超细化，高塑化控制了铸坯角部裂纹产生。
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  重载铁路钢轨钢连铸重压下工艺研发及应用

  祭程，关锐，朱苗勇，吴国荣，陈天明，李红光

  . 2019, 31(2): 125-131. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180280

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  与普通铁路相比，重载铁路的运输具有大轴重、高牵引质量、大运量的特点，对钢轨的质量要求更为严苛。大断面连铸坯作为重载铁路钢轨钢生产的重要母材，提升母材连铸坯的质量才是决定重载铁路钢轨钢质量的关键。为了解决大断面连铸坯的内部质量问题，首先采用数值计算方法，研究了重轨钢连铸大方坯重压下过程的变形行为，为重压下工艺及装备设计提供了理论依据。在此基础上，结合现场生产实践，系统对比并分析了轻压下与重压下工艺对重载铁路钢轨钢内部质量的影响，证明了实施重压下工艺可以大幅度提升重轨钢的内部质量。
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  超级奥氏体不锈钢654SMO的研究进展

  张树才，姜周华，李花兵，张威，李国平，范光伟

  . 2019, 31(2): 132-144. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180333

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  超级奥氏体不锈钢具有十分优异的耐腐蚀性能和良好的综合力学性能，是高端装备制造业急需的关键材料之一。介绍了近年来作者在超级奥氏体不锈钢654SMO制备工艺、组织与性能和焊接技术方面的研究进展。开发出了铝+镍镁+稀土复合脱氧脱硫的超洁净度冶炼工艺。基于VOF多相流模型，计算了凝固过程Mo元素的偏析行为，提出适当提高冷却强度和降低浇铸温度可有效减轻宏观偏析。探索出了最佳热加工窗口，提出热加工窗口窄的主要原因为大量合金元素的固溶强化作用和高的析出敏感性。阐明了高温氧化机理，熔融MnMoO4- MoO3钼酸盐电化学反应和不连续Cr2N析出的协同作用强烈促进灾难性氧化的发生。分析了时效析出热力学和时效析出行为，建立了评价晶间腐蚀敏感性的双环动电位再活化法，揭示了析出相周围贫铬区和贫钼区导致晶间腐蚀的机理。全面评价了钢的力学性能和典型服役环境中的腐蚀行为，指出654SMO力学性能优异，耐腐蚀性能可与镍基合金相媲美。利用氩气保护的FSW技术成功实现了654SMO（2. 4mm厚）的焊接，获得了高质量、无氮损、组织性能优异的焊件。
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  特厚钢板辊式淬火技术研发与应用

  韩钧，付天亮，王昭东，王国栋

  . 2019, 31(2): 145-149. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180334

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  针对目前特厚钢板淬火生产存在的问题，在核心喷嘴设计、淬火区配置、残水清除、淬火技术、淬火策略几个方面进行创新。在舞钢成功研发世界首套特厚钢板辊式淬火机，并通过测试特厚钢板淬火过程中不同位置的温降曲线与组织性能，研究冷速与温度梯度对截面效应的影响。经工业验证，特厚板辊式淬火机从温度均匀性、表面质量、淬火板形、性能等方面全面超越水槽淬火设备。
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  大型热连轧线基于超快速冷却的新一代控轧控冷技术开发与应用

  袁国，陈冬，康健，李振垒，王国栋

  . 2019, 31(2): 150-158. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180335

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  超快速冷却作为近年来热轧钢材控轧控冷技术领域最重要的技术突破，为热连轧产线产品的生产工艺进步提供了重要支撑。基于热连轧板带钢超快速冷却系统的开发与应用实践，在阐明高温运动钢板高强度均匀化冷却机理机制的基础上，重点介绍了超快冷系统在热连轧产线的工艺配置，以及采用超快冷工艺，在系列细晶钢、高钢级管线钢、热轧双相钢、低残余应力热轧板带钢等特色化产品领域的工艺开发及应用情况。基于超快冷系统冷却速度无级调控优势，开发了基于超快冷装备的层流冷却、加强型冷却、超快速冷却3种冷却模式及模型系统，进一步结合粗轧中间坯超快冷控温系统，构建了基于超快速冷却的热连轧线新一代控轧控冷多工序温度协同控制系统，相关技术应用取得良好效果。
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  热轧钢材免酸洗还原退火热镀锌技术进展

  曹光明，李志峰，王皓，刘振宇

  . 2019, 31(2): 159-167. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180336

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  介绍了热轧钢材免酸洗还原退火热镀锌的主要技术进展，从钢材氧化铁皮的精细化控制技术入手，结合氧化铁皮退火还原和热浸镀锌过程中各个控制环节的研究成果，进行了氧化铁皮的精细化控制、氧化铁皮高效还原以及基于免酸洗还原退火的热镀锌等关键技术的开发，并进行试制生产。试制结果表明，采用免酸洗工艺生产的热浸镀锌板表面质量良好，锌层延展性优良，能够满足使用要求，同时大幅降低吨钢成本，能够创造更大的经济效益。
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  直接火焰冲击加热技术的研究与开发

  花福安，张政，李建平，张洪锐，尉瑞江

  . 2019, 31(2): 168-173. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180337

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  为研发直接火焰冲击加热技术，设计了一种三重同心管逆扩散燃烧直接火焰冲击加热烧嘴，燃气采用丙烷，氧化剂中氧的体积分数为40%～70%，实现富氧燃烧。系统研究了燃气流量、氧化剂氧含量、空气过剩系数、烧嘴内外层通道氧化剂分配比例等燃烧工艺参数对烧嘴火焰形态和燃烧特性的影响，并在此基础上设计出窄间距多火焰烧嘴，提出了高温火焰温度间接测量方法。研究结果表明，三重同心管烧嘴外层通道微小氧化剂流量起到稳定高速火焰的作用。内外层氧化剂流量分配比例为20∶1时，火焰温度最高。各种燃烧工艺条件下，火焰温度都随着氧化剂中氧含量的增加而增加，火焰温度最高点距烧嘴出口的距离在70～120mm范围内。
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  板带轧制过程中的智能化关键技术

  张殿华，彭文，孙杰，丁敬国，李旭

  . 2019, 31(2): 174-179. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180338

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  通过智能化关键技术实现多工序、全流程板带产品质量提升和生产过程优化，解决由于工序界面和工况复杂性导致的产品质量和生产效率问题，是板带轧制智能化的未来发展方向。在智能化系统构建中要开发以下智能化关键技术，首先要基于CPS架构建立多工序协调优化系统，实现轧制过程多工序协调优化与质量精准控制；其次，面向定制化生产的智能优化决策与动态排程技术，提高生产效率；第三，基于产品全流程质量在线监控、诊断与优化技术，打通制备全流程质量信息流，实现产品质量异常追溯和关键质量参数在制备全流程的优化；最后，开发轧制过程性能一体化智能控制技术，通过轧制过程温控- 变形耦合- 性能匹配控制，形成智能化组织性能预测、动态快速设计及钢种归并技术。
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  高精度薄带材冷连轧过程智能优化控制

  张殿华，孙杰，陈树宗，李旭

  . 2019, 31(2): 180-189. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180339

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  带钢冷连轧控制是系统性极强、技术难度极大、精度要求极高的综合性技术，是保证冷轧带钢产品质量和生产效率的主要手段。东北大学自主开发了冷连轧全套自动化系统，涵盖了轧机主令控制、自动厚度控制、自动板形控制、物流跟踪、模型设定等功能，并研发了高精度数学模型、轧制规程多目标优化算法、加减速过程带钢厚度与张力补偿及轧制工艺优化等先进控制技术。所开发的系统已推广应用到多条冷连轧生产线中，现场应用表明,系统运行稳定，实现了0. 17mm极薄规格带钢高速稳定轧制，厚度偏差小于±2. 5μm，板形标准差小于7I。最后对轧制过程的智能化发展进行了展望。
材料研究
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  钛微合金中锰钢强韧化机制研究

  董营，杜林秀，胡军，齐祥羽，张彬，韩东序

  . 2019, 31(2): 190-195. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180340

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  低碳中锰钢因为其优异的力学性能及低成本的成分设计逐渐被应用到海洋平台用厚板生产制备中，通过对钛微合金化低碳中锰钢进行控轧控冷工业试验，观察不同厚度位置的显微组织及析出物形貌，测定了室温拉伸及低温冲击韧性，并对其强韧化机制进行了分析。结果表明，试验钢基体为板条宽度200～400nm的回火马氏体和宽度为50～100nm的逆? 浒率咸甯春喜阕醋橹胰穸确较蜃橹阅芫刃越虾茫慷染笥?60MPa、屈强比均小于等于0. 88、伸长率均大于20%、-60℃冲击功均大于200J。试验钢的主要强韧化机制有亚微米尺度的复合层状组织、大角度晶界韧化机制、亚稳态逆? 浒率咸錞RIP效应、Ti（C，N）粒子的细晶强化及析出强化效应，多种强化机制叠加作用，最终获得高强韧的中锰钢厚板。
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  42CrMo钢表面脱碳行为研究

  赵宪明，张坤，杨洋

  . 2019, 31(2): 196-201. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180341

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  利用S60/58507型高温热重分析仪研究了加热温度对42CrMo钢脱碳的影响，分析了脱碳组织形貌规律，对传统脱碳模型进行了修正。结果表明，总脱碳深度随加热温度的升高而增加。当加热温度为900℃时，42CrMo钢表面出现完全脱碳层和部分脱碳层，当温度为950℃及以上温度时，42CrMo钢表面只出现部分脱碳层。部分脱碳层中铁素体沿晶界分布，形成网状铁素体组织。由于合金元素的作用，传统的脱碳模型不能适用于42CrMo，修正之后的模型能够较为准确地预测42CrMo钢的总脱碳深度。
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  薄带连铸取向硅钢Goss晶粒二次再结晶过程的研究

  李成刚，张元祥，王洋，方烽，曹光明

  . 2019, 31(2): 202-206. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180342

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  研究了双辊薄带连铸Fe- 3%Si取向硅钢薄带在冷轧后二次再结晶过程中Goss晶粒的演化过程。结果表明：薄带连铸流程可以固溶较多的抑制剂元素，并且无需通过“γ→α”相变控制AlN的析出。铸带经过两阶段冷轧变形和高温退火后，可以获得完善且位向准确的Goss晶粒，B8值达到1. 92T以上。高温退火升温过程中，在抑制剂的作用下基体晶粒尺寸基本稳定，Goss晶粒在1035～1060℃范围内发生异常长大。长大方式为位向准确的Goss二次晶粒快速发生异常长大，吞并基体中稳定的初次晶粒，而后快速发生异常长大的二次晶粒继续吞并发展缓慢的Goss二次晶粒和一些尺寸较大的初次晶粒，最终完成全部二次再结晶过程。
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  高硼不锈钢板的组织演化及制备工艺研究

  李永旺，刘光军，王昭杰，王国栋，刘海涛

  . 2019, 31(2): 207-212. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180343

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  采用常规“模铸”工艺制备的高硼不锈钢热加工性能差，而且成品板的强度较高但塑性差，难以进行再加工。针对这些难点，分别基于“模铸+复合轧制”以及“薄带连铸+热轧”工艺，成功制备出2. 1%（质量分数）B不锈钢板，研究了不同制备工艺对组织演化和力学性能的影响规律，并对热加工性能和塑性改善的机理进行了探讨。结果表明：与常规热轧相比，“复合轧制”能有效改善高硼不锈钢板的边裂，而且由于复合板包覆层对高硼不锈钢层具有几何约束的作用，成品板塑性显著改善，伸长率为15. 5%，是常规工艺所制备不锈钢板的2. 4倍；在（亚）快速凝固条件下，2. 1%B不锈钢铸带中硼化物的细微化和弥散化效果较为明显。热轧变形后，边部区域的硼化物的平均粒径小于3. 0μm，固溶处理后，薄板的室温伸长率为14. 1%。上述研究结果为难加工、塑性差的金属材料的制备工艺的开发提供了新的思路。
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  真空制坯热轧钛/钢复合板工艺及性能

  骆宗安，杨德翰，谢广明，曾周燏，王明坤，刘照松

  . 2019, 31(2): 213-220. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180344

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  钛/钢复合板的需求量日益增多，真空制坯热轧复合法（VRC）是制备高性能钛/钢复合板的有效工艺。介绍了钛/钢复合板制备工艺的国内外现状和工艺特点。依托863重点项目“钛/钢复合板研究与生产技术开发”和十三五重大课题“容器板轧制复合原理与关键技术”，利用真空制坯热轧复合法（VRC）在实验室和钢厂进行了一系列钛/钢复合板的轧制试验，对复合板的界面组织与力学性能进行了分析。实验室制备的钛/钢复合板，界面生成了明显的TiC层，未发现氧化物等杂质，断口有大量韧窝生成，复合界面平均拉剪强度达到了230MPa。钢厂试生产的钛/钢复合板，宽幅达到3500mm，界面生成连续的β- Ti层，拉剪断口未检测到氧化物，拉伸、冲击、弯曲等力学性能均满足国家标准，剪切强度均在196MPa以上，已达国内领先水平。
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  热轧薄规格DP600双相钢组织演变

  周晓光，刘旭辉 ，杨春宇，吴浩鸿，刘振宇，王国栋

  . 2019, 31(2): 221-226. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180345

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  采用MMS- 200热模拟试验机对DP600双相钢进行双道次压缩，研究带有中间坯补热工序的无头轧制工艺和常规轧制工艺对试验钢奥氏体组织和变形抗力的影响，并在实验室进行了2种工艺条件下的热轧试验。结果表明，具有中间坯补热工序的无头轧制工艺有利于精轧前奥氏体组织的均匀化，降低钢材的变形抗力，试验钢更易于变形；轧制薄规格双相钢时，中间坯补热工序可以抑制马氏体带状组织的生成，试验钢具有较高的断后伸长率，马氏体含量的增加提高了试验钢的抗拉强度，力学性能满足DP600的标准要求。该研究结果为无头轧制工艺开发薄规格DP600双相钢奠定了理论基础。
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  22MnB5钢锌基镀层加热过程中组织演变及裂纹形成

  崔青玲，李建平，李世宇，乔长乐

  . 2019, 31(2): 227-232. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180346

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  锌基镀层热冲压技术面临的一个主要问题是液体金属致脆。镀锌钢板在奥氏体化和随后的冷却过程中，基体和镀层之间由于Fe、Zn、Al等元素的扩散以及Zn的溶解、氧化和挥发，镀层的化学成分和微观组织发生一系列变化，不仅影响后续的焊接和抗腐蚀性能，而且影响冲压后裂纹的形成和扩展，因此，了解镀层组织在加热、保温及冷却过程的组织演变是探索裂纹形成和扩展机理的基础。利用试验方法对锌基镀层在加热过程中的组织演变进行研究，并对热成形过程中裂纹形成机理及如何避免裂纹进行探讨。
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  薄带连铸取向Fe- 6. 5%Si钢形变热处理过程组织演化

  程思飞，焦海涛，许云波

  . 2019, 31(2): 233-238. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180347

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  设计并利用双辊薄带连铸工艺制备出取向Fe- 6. 5%Si钢铸带，研究了热处理工艺对铸态、形变和初次再结晶组织、织构及析出物的影响规律。结果表明，铸带退火可以促进铸态组织中的柱状晶长大，同时增加200nm以下MnS- AlN或MnS- NbN复合析出物的面密度。随着铸带退火温度升高，冷轧组织中变形带宽度以及带内剪切带长度增加，初次再结晶织构中{111}〈112〉组分增强，{110}〈001〉晶粒所占比例增大。铸带退火有助于改善冷轧板高温退火过程中的二次再结晶行为，提升产品磁性能。
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  氧化物冶金工艺对EH36钢HAZ组织性能的影响

  王丙兴，武仲子，娄号南，王超，王昭东，王国栋

  . 2019, 31(2): 239-245. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180348

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  设计了Ti- Ca和Ti- Mg两种氧化物冶金脱氧工艺的EH36实验钢来考察粗晶热影响区的组织性能和冲击韧性。结果表明，两种处理工艺的实验钢热模拟后的焊接热影响区内都有大量细小的晶内针状铁素体产生；与Ti- Ca脱氧工艺相比，采用Ti- Mg脱氧工艺的实验钢，焊接热影响区中针状组织更加明显，夹杂物的类型也更加复杂，同时Ti- Mg复合脱氧工艺在焊接热循环中能够更好地钉扎奥氏体晶界。-40℃的冲击数据表明，Ti- Mg脱氧工艺处理后的实验钢HAZ冲击性能优于Ti- Ca处理工艺。