2019年, 第31卷, 第6期　刊出日期：2019-06-25

  

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冶炼与加工
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  固体燃料类型及其燃烧行为对烧结过程NOx排放的影响

  阙志刚，吴胜利，艾仙斌，范敏，熊继海

  钢铁研究学报. 2019, 31(6): 507-514. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180259

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  摘要：采用微型烧结燃烧装置考察了3种固体燃料的燃烧行为对烧结过程NOx排放浓度、N元素转化率的影响规律，并通过烧结杯试验研究了NOx排放和烧结矿质量指标的变化规律。研究结果表明：使用N含量低的无烟煤能有效降低烧结工序NOx排放浓度和总量，但其N元素转化率却升高，且烧结矿质量指标受其低位热值的影响。因此，在选择固体燃料时，除了其N元素含量外，N元素转化率和低位热值等参数也应作为重要参考指标。
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  铁矿粉对铁焦炭化过程体积演变的影响

  于鲁，徐润生，王炜，党晗，郑恒，刘全国

  钢铁研究学报. 2019, 31(6): 515-521. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180231

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  摘要：为了研究铁矿粉对铁焦炭化过程中体积膨胀收缩机制的影响，采用高温热台显微镜、Imageproplus软件、扫描电镜、XRD等先进的表征手段解析了不同铁矿粉及其添加量对铁焦成焦过程的宏观体积、微观结构和矿物组成的影响。研究结果表明，随着铁矿粉添加量的增加，铁焦炭化过程中的体积收缩量逐渐减小。相同铁矿粉添加量时，铁矿粉种类对铁焦炭化过程中的体积演变影响较小。炭化过程中铁焦内含铁矿物由Fe2O3逐渐还原为金属Fe，但不同铁矿物还原后在铁焦内的分布规律有所差异。
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  温度对氢气还原铁氧化物过程膨胀性能的影响

  霍启男，张芳，彭军，霍明鹤，郑丽丽，胡亮

  钢铁研究学报. 2019, 31(6): 522-529. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180269

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  摘要：为探究球团矿还原过程中产生恶性膨胀的问题，研究了温度对H2还原Fe2O3样条过程中膨胀性能的影响，并采用PCYG膨胀仪进行在线检测，通过对比不同温度条件下还原产物的外观形貌与显微结构，解释还原反应产生膨胀差异的原因。实验结果表明，H2还原气氛下，随着还原温度的升高，800℃下样条膨胀最大，样条的最大膨胀量出现先增加后减小的趋势；还原反应达到最大膨胀量所用时间逐渐缩短。随着还原温度的升高，铁相连接更加紧密，样条内外产生更大应力差，致使900℃条件下的还原反应提前进入铁相收缩的状态。
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  含铁尘泥压块高温强度劣化规律及机制

  毛瑞，王飞，茅沈栋，杜屏

  钢铁研究学报. 2019, 31(6): 530-537. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn100.0963-20180289

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  摘要：基于Oxycup工艺，以高炉工序的重力除尘灰和转炉工序的转炉污泥作为主要原料，配加一定量的粘结剂制成复合压块，通过开展模拟实验和基础分析，研究含铁尘泥压块强度的劣化规律和劣化机制。结果表明：水泥粘结剂的加入能有效抑制含铁尘泥压块的体积膨胀，稳定含铁尘泥压块的内部结构，从而保证含铁尘泥压块的高温强度；水泥粘结剂压块的致密度要高于羧甲基纤维素钠粘结剂压块，且在水化过程中会生成氢氧化钙，会对铁氧化物还原起到一定的促进作用，从而使得水泥粘结剂压块的还原性强于羧甲基纤维素钠粘结剂压块；水泥粘结剂压块由于水泥石相固结作用的存在，使压块强度有了显著的提高，随着温度的提高，水泥粘结剂逐渐失效，但失效后的水泥石仍能保持一定原始形态，能够稳定压块的内部结构，使压块强度劣化的同时仍能保持一定的基础强度。
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  钙处理对硅脱氧弹簧钢55SiCr氧化物夹杂的影响

  孟耀青，赵昊乾，滕艳峰，孔维涛，郑永瑞

  钢铁研究学报. 2019, 31(6): 538-546. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180270

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  摘要：为了将硅脱氧弹簧钢中SiO2类高熔点硬质夹杂改性成低熔点夹杂物，在炼钢生产中进行了钙处理试验。利用FEI Explorer 4自动扫描电镜对硅脱氧弹簧钢55SiCr在正常工艺与钙处理工艺处理后的铸坯、盘条中氧化物夹杂的成分、尺寸、数量、形貌进行检测，统计分析2种工艺下夹杂物尺寸、夹杂物轧制变形性的差异，并通过弹簧钢丝Nakamura旋转弯曲疲劳测试对比2种工艺下夹杂物控制水平。分析结果表明：硅脱氧弹簧钢55SiCr钙处理工艺后氧化物夹杂主要为CaOSiO2(CaS)类，尺寸较大，且此类夹杂物在盘条轧制过程中不易变形细化，最终恶化弹簧钢疲劳性能；正常工艺处理后氧化物夹杂尺寸随着夹杂物中Ca含量升高有增大倾向，CaOSiO2Al2O3系相图中方石英、磷石英与莫来石交界区的夹杂物轧制变形性优于假硅灰石和钙长石共熔区的夹杂物。
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  塑料模具钢镦粗过程内部空洞缺陷的有限元模拟

  高彩茹，潘欢，邱春林，李长生，林奉坤

  钢铁研究学报. 2019, 31(6): 547-552. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180257

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  摘要：利用JmatPro软件模拟计算718类塑料模具钢（3Cr2MnNiMo）热物性参数。应用ABAQUS有限元模拟软件建立模具钢镦粗过程中孔洞模型，模拟不同压下率条件下孔洞的闭合规律。模拟结果表明：孔洞闭合分为开始闭合、闭合加速和闭合减速3个阶段；孔洞闭合的2个主要影响因素为孔洞表面等效应变εe、静水压力与等效应力之比σm/σe；随着孔洞所处位置不同，孔洞闭合度不同，根本原因为孔洞所处位置的等效应变不同。所得结果对于塑料模具钢实际锻造生产过程具有指导意义。
材料研究
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  铁素体/贝氏体多相组织钢硬化行为表征参数

  汤忖江，尚成嘉，夏佃秀，周云，陈蕴博

  钢铁研究学报. 2019, 31(6): 553-562. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180295

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  摘要：为了研究大变形管线钢应变硬化行为及其表征参数之间关联性，采用TMCP工艺调控制备了9种不同贝氏体体积分数的铁素体/贝氏体（F/B）多相组织钢。通过力学性能及应变硬化行为分析，对应变硬化指数、应力比、屈强比和伸长率等大变形管线钢应变硬化能力表征参数之间的关联性及其机制、内涵和适用范围进行了研究。结果表明，F/B多相钢中，应力比Rt20/Rt10和均匀伸长率与应变硬化指数呈线性正比关系，屈强比与应变硬化指数呈非线性反比关系，应力比Rt50/Rt10在一定条件下与应变硬化指数存在线性关系，应力比Rt15/Rt05、总伸长率、应变硬化指数之间不具备明显的关系。通过应变硬化行为分析合理阐释了以上参数之间的关联机制，并阐释了其内涵和适用范围。硬化指数、均匀伸长率和应力比Rt20/Rt10应作为描述F/B多相钢塑性形变阶段应变硬化能力的主要参数，屈强比和应力比Rt50/Rt10则应作为次要参数。采用工业化生产数据对上述结论进行了验证，与所得结论吻合良好。
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  03Cr18NiMoN节镍双相不锈钢的热变形行为及热加工图

  李凯强，杨银辉，钱昊，曹建春

  钢铁研究学报. 2019, 31(6): 563-572. https://doi.org/1013228/j.boyuan.issn1001096320180235

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  关键词：双相不锈钢； 流变曲线； 本构方程； 热加工图
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  温度对3Cr钢在CO2-O2环境中腐蚀的影响

  朱春明，刘刚芝，董社霞，李效波，董宝军，柳伟

  钢铁研究学报. 2019, 31(6): 573-581. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180267

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  摘要：为了研究注多元热流体吞吐热力采油过程中温度对油套管钢的影响，利用高温高压电化学釜模拟注多元热流体采油工况，分别在60、100和100～60℃循环的温度条件下，对3Cr钢进行失重腐蚀挂片试验和电化学腐蚀试验，利用高温高压电化学釜得到了3Cr钢在模拟工况下的腐蚀速率和极化曲线，并利用SEM、XRD、EDS分析了腐蚀产物膜形貌和成分。结果表明，温度由60升高至100℃时，腐蚀速率由0.552增长至1.920mm/a，在100-60℃高-低温循环时，腐蚀速率进一步升高至4.292mm/a；60和100℃时，腐蚀产物均为单层膜结构，且存在点蚀坑；在100-60℃高低温循环时，腐蚀产物为双层膜结构，且存在直径约为4μm的腐蚀坑。温度主要影响3Cr钢腐蚀产物膜的结构和点蚀的形态，60和100℃时，点蚀坑内的聚集的Cl-离子使点蚀向纵深处发展，在100.60℃高低温循环时，溶液中的O2促进了点蚀的横向发展，而腐蚀坑底部富集的Cr将阻碍点蚀的纵向发展。注多元热流体热力采油过程应充分考虑温度变化对3Cr钢腐蚀的影响，同时也要考虑温度变化引起3Cr钢点蚀的敏感性。
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  热输入对DP600激光焊组织和力学性能的影响

  翟战江，曹洋，赵琳，彭云，田志凌

  钢铁研究学报. 2019, 31(6): 582-591. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180273

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  摘要：为了研究DP600钢的焊接性能，采用5种不同的激光焊接工艺进行焊接试验。结果表明，焊接接头表面成形质量良好，随着热输入的增加，上下熔宽逐渐增大；熔融区均为板条状马氏体组织，当热输入高于33J/mm时热影响区组织为马氏体、铁素体和少量的回火马氏体；当热输入低于33J/mm时，热影响区组织为马氏体和铁素体。在低热输入条件下，回火时间很短，马氏体未发生分解；在高的热输入条件下，回火时间较长，马氏体分解显著，热影响区中出现M3C型碳化物，碳化物形貌以球状和片状为主。从熔融区到母材，显微硬度值逐渐降低；焊接接头静态拉伸失效位置均在母材，拉伸断口为韧性断口，DP600钢激光焊接接头不存在软化现象。
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  屈服强度1100MPa级超高强钢热处理组织及性能

  宋欣，杨海峰，王川，曲之国，李新宇，王东明

  钢铁研究学报. 2019, 31(6): 592-600. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180279

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  摘要：随着工程机械向大型化轻量化方向发展，超高强钢的市场需求越来越大且综合性能要求越来越严格。结合5000mm宽厚板生产线及热处理装备，研究淬火过程中淬火温度对屈服强度1100MPa级超高强度钢组织及力学性能的影响。结果表明，淬火温度决定了合金元素的溶解和分布状态、原始奥氏体晶粒尺寸，影响试验钢的综合力学性能。不同淬火温度下，基本微观组织为板条马氏体。随着淬火温度的升高，原奥氏体晶粒尺寸增大；当淬火温度由840℃升高至990℃时，原奥氏体晶粒平均尺寸由9.0μm增加到22.5μm。采用900～930℃淬火及350℃回火的热处理工艺，试验钢可获得最佳的强韧性匹配，此时屈服强度为1125～1155MPa、抗拉强度为1306～1335MPa、断后伸长率为12.5%～14.0%，布氏硬度为415～419，－40℃冲击功为80～100J，抗拉强度与布氏硬度比值范围在3.10～3.20之间，满足标准GB/T 28909—2012对Q1100E的要求。