2019年, 第31卷, 第3期　刊出日期：2019-03-25

  

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冶炼与加工
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  基于共存理论的含铬渣黏度预测模型#br#

  张康晖 张延玲 李秋寒 吴拓

  钢铁研究学报. 2019, 31(3): 251-257. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20180190

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  熔渣黏度对冶金过程尤为重要。为预测含铬渣黏度，基于炉渣离子与分子共存理论，结合课题组测试得到的系列含铬渣黏度数据，建立含铬渣黏度与温度和结构单元之间的预测模型。模型计算的黏度值与实测值吻合较好，通过模型，有助于在较大的适用范围内预测含铬渣黏度。模型能够计算含铬渣黏度的大小，考察黏度受温度和组分影响的变化趋势。结果表明，随着温度、碱度和MgO质量分数的增加，黏度降低。随着Cr2O3和Al2O3质量分数的增加，黏度升高。相比于高温情况下，低温下组分对黏度的影响程度更大。
  
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  高炉喷吹废塑料与兰炭混合燃烧热重分析及动力学

  邢相栋 王莎 张秋利 莫川 陈云飞

  钢铁研究学报. 2019, 31(3): 258-264. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180179

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  为了明确废塑料对兰炭燃烧的影响，采用热重分析法研究了废塑料、兰炭混合物的燃烧行为，结合TG和DTG曲线变化，基于燃烧特性值分析，探讨了废塑料、兰炭混合物燃烧机理，并对混合物燃烧过程进行了动力学分析，计算了燃烧动力学参数。结果表明，废塑料和兰炭相比，具有较低的燃烧特征温度和较大的燃烧速率，配加废塑料可以增大兰炭的综合燃烧特性指数（S）和可燃性指数（C）。燃烧过程分为挥发分燃烧阶段、固定碳燃烧阶段2个部分。双重平行反应n阶速率模型较好地模拟了废塑料、兰炭混合物的燃烧过程，且第1阶段的活化能高于第2阶段。同时，随着废塑料质量分数的增加，2个阶段活化能E均呈现先减小后增加的趋势，而指前因子k变化规律相反，两者具有明显的动力学补偿效应。
  
  
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  内配碳压块CO-CO2气氛下反应行为的研究

  贠志伟 荣涛 唐惠庆

  钢铁研究学报. 2019, 31(3): 265-271. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180164

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  为了建立了内配碳团块COCO2气氛下反应的数学模型并验证模型的正确性，根据还原动力学原理模拟计算内配碳团块在COCO2气氛下的还原过程，对不同温度下的团块还原度、团块碳转化率的模拟值和实验值之间的比较证明了模型的可靠性。经过研究发现模型的反应包括了铁氧化物的逐级还原、碳的boudouard反应和金属铁的再氧化。在1473K和COCO2气氛下对内配碳团块的反应进程的模拟分析表明，在早期阶段内配碳团块显示出自还原的特征；在团块达到其最大还原度时，团块内氧化铁还原和金属铁再氧化同时存在；在后期阶段，团块内主要是金属铁的再氧化反应。在1473K和COCO2气氛下对影响内配碳团块反应行为的相关因素的模拟结果表明，改变铁矿粉反应性或还原剂气化性不能有效提高内配碳团块的最终还原度，但是减小孔隙率可以提高团块的最终还原度。
  
  
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  废脱硫剂在铁矿烧结中的应用

  林朝阳 朱德庆 郭正启

  钢铁研究学报. 2019, 31(3): 272-279. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180146

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  钢厂煤气脱硫工序排放的废脱硫剂是一种难以利用的有害固体废弃物，含一定量的铁及较高的钙和硫等元素。对废脱硫剂配入铁矿粉中进行了烧结杯的试验研究，结果表明，当废脱硫剂配比超过01%后，随着废脱硫剂配比的升高，烧结矿转鼓强度下降，利用系数下降，烧结烟气中SO2与NOx浓度增加，烧结矿的还原度有所下降，但烧结矿的低温还原粉化性能有所改善。烧结矿的矿相研究发现，废脱硫剂配比偏大时，磁铁矿体积分数增大，铁酸钙体积分数减少，并由针状结构向柱状、板状演变，烧结矿的气孔率上升。主要原因在于其粒度偏粗，含硫高，不利于成矿。当废脱硫剂粒度为-63mm及其配比控制在01%时，烧结矿的产量和质量有所改善，烟气中SO2、NOx较基准试验变化不大。工业试验表明，在烧结混匀矿中配入废脱硫剂配比小于012%时，烧结矿产量和质量没有明显变化，烧结烟气脱硫脱硝效果也没有受到影响。废脱硫剂掺入铁矿中进行烧结是一种资源化利用的有效方法，不仅解决了有害固体废弃物对环境的影响，而且使二次资源得到综合利用。
  
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  CaO-SiO2-MgO-Al2O3-BaO渣系脱硫能力研究

  姚嘉斌 刘文果 巨建涛 邢相栋 安家良

  钢铁研究学报. 2019, 31(3): 280-286. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180192

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  为了探究温度、碱度（R）、MgO质量分数和BaO质量分数对高炉渣脱硫能力影响，以酒钢现场高炉渣实际成分为基准，选取分析纯化学试剂配制实验渣样，采用双层石墨坩埚法研究了含钡渣系的脱硫能力，并考察BaO对脱硫动力学条件的影响。研究结果表明，增大高炉渣碱度，提高渣中MgO质量分数均能使硫分配比增加，炉渣脱硫能力增强。渣中BaO质量分数由0增加到4%，硫分配比先逐渐升高后略有降低，BaO质量分数为35%左右时硫分配比达到最大值。BaO质量分数增加使得熔渣中硫的传质系数增大，脱硫速率明显提升。
  
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  模具钢电渣重熔铸坯凝固组织形貌的分形特征

  曹江海，侯自兵，郭东伟，常毅，文光华，唐萍

  钢铁研究学报. 2019, 31(3): 286-295. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180183

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  为了更为精细化地表达及控制铸坯质量，以H13模具钢电渣重熔铸坯凝固组织为研究对象，引入分形维数对其主体形貌特征进行定量描述。结果表明，基于数盒子法计算得到的分形维数可定量表征凝固组织形貌的自相似复杂程度，其值从柱状晶向中心等轴晶先减小后增大；凝固组织分形维数可作为衡量铸坯偏析程度（偏析率大小）的指标，且分形维数越大，对应区域偏析率越小，偏析越轻；通过凝固组织分形维数、偏析率和偏析点平均面积与二次枝晶间距关系的研究发现，使用二次枝晶间距表征铸坯凝固组织形貌差异并由此反映偏析程度的方法存在局限性。
  
  
材料研究
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  集装箱钢板在湿热海洋大气环境中的腐蚀行为

  薛伟 李曌亮 余伟 董超芳 李晓刚 肖葵

  钢铁研究学报. 2019, 31(3): 296-304. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180175

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  研究了集装箱钢板在西沙海洋大气环境中暴露不同阶段的腐蚀行为。采用SEM（EDS）、XRD研究了锈层形貌及成分，采用极化曲线研究了暴露不同阶段的腐蚀电化学行为。通过腐蚀深度测试，建立了腐蚀速率与暴露时间的幂指数关系，结合腐蚀形貌和产物分析，主要的锈蚀产物为γFeOOH、βFeOOH。Cr和Cu合金元素也参与了锈层的形成，有助于提高锈层的致密性。电化学测试结果表明，耐候钢暴露不同阶段的腐蚀电流，3个月时值最低，6个月随后暴露时间增加，锈层不断增厚，起到对Cl的阻碍作用，降低腐蚀速率；之后随着曝露时间的增加，锈层出现脱落，腐蚀速率随之增加。
  
  
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  残留奥氏体对微纳贝氏体钢塑韧性的影响

  万响亮 胡锋 成林 黄刚 张国宏 吴开明

  钢铁研究学报. 2019, 31(3): 305-311. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn100.0963-201801

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  采用高碳和中碳低温贝氏体转变工艺（095C钢为200℃等温10d，030C钢为320℃等温1d）研究了残留奥氏体对微纳结构钢塑韧性的影响，对不同试样的显微组织、各相体积分数、伸长率和冲击韧性进行观察、检测和分析。试验结果表明，中碳钢贝氏体转变的塑韧性明显高于高碳钢贝氏体转变，主要原因是中碳钢贝氏体转变中存在一定的亚微米级薄膜状残留奥氏体，在拉伸或冲击过程中引起的残留奥氏体的塑性变形，使断裂的能量增加，可以显著提高样品的塑韧性。
  
  
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  C、Mn元素配分作用下冷轧中锰TRIP钢组织性能

  田亚强 黎旺 宋进英 魏英立 董福涛 陈连生

  钢铁研究学报. 2019, 31(3): 312-317. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180169

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  采用冷轧+两相区温轧退火（CR+WR+IA）热处理工艺，研究了两相区退火时间对超细晶铁素体与奥氏体中组织形貌演变、C和Mn元素配分行为以及力学性能的影响。结果表明，冷轧试验钢经两相区形变退火处理后，获得了由铁素体、残余奥氏体或新生马氏体组成的超细晶复相组织。在645℃随退火时间的延长，形变马氏体向逆相变奥氏体配分的C、Mn元素增多，C、Mn元素富集位置增加，同时富Mn区形变马氏体回复再结晶现象明显；伴随少量碳化物溶解，试验钢的屈服强度由741持续降低到325MPa。两相区退火10min时，试验钢力学性能最佳，此时抗拉强度达到最大值1141MPa，断后伸长率及均匀伸长率分别为236%和181%，强塑积达到26928MPa·%。
  
  
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  700MPa微合金高强钢焊接软化机理及解决方案

  张楠 田志凌 张书彦 董现春 潘辉 张熹

  钢铁研究学报. 2019, 31(3): 318-326. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180076

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  700MPa级TiNb成分体系控轧控冷高强钢以其生产成本低、高强韧性以及优良的可焊性，近年来在专用车轻量化领域得到广泛应用。本文采用80％Ar+20％CO2(体积分数)混合气体保护焊，对高Ti、Nb元素析出强化高强钢进行了焊接强度试验研究。结果表明，随着焊接热输入增大，焊接接头强度有降低趋势，焊接热影响区较母材硬度降低，存在软化行为，其软化机理表现在细晶强化、变形强化和析出强化效果的丧失。通过母材的B微合金化、控制焊接热输入等措施可有效缓解软化倾向，可为此种高强钢进一步推广应用提供技术参考。
  
  
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  硫化物形貌对铁素体-珠光体型非调质钢力学性能各向异性的影响

  王占花 惠卫军 张永健 张念 郑文超

  钢铁研究学报. 2019, 31(3): 327-335. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180191

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  为了明确硫化物变性处理前后材料力学性能各向异性的变化规律，利用金相显微镜、SEM、拉伸及冲击试验机研究了工业生产的具有不同硫化物形貌特征(硫化物变性与未变性处理)的35MnVS非调质钢锻态力学性能的各向异性。结果表明，经变性处理后硫化物由未经变性处理的细长条状向短棒状或纺锤状转变，硫化物长宽比在1～8范围内的个数比例由未经变性处理的不到40%提高到变性处理后的90%以上，且分布更加均匀，组织有所细化。硫化物变性处理能够明显地降低试验钢塑性和韧性的各向异性，断面收缩率和冲击功的各向异性分别减小了约10%和34%，横向断口形貌由脆性的朽木分层状向韧窝韧性断裂转变。