2019年, 第31卷, 第9期 刊出日期:2019-09-12
  

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    冶炼与加工
  • 张淑会,周晓佳,兰臣臣,郄亚娜,吕庆
    钢铁研究学报. 2019, 31(9): 771-778. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190045
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    摘要:焦炭在高炉冶炼过程中起着重要作用,其中焦炭的气化反应直接关系到其热态强度,并影响高炉内部的透气透液性能。综述了高炉内焦炭气化反应的研究现状,并讨论了焦炭气化反应的评价方法;阐述了有害元素K、Na、Zn和Cl对焦炭气化反应影响的研究进展。指出现有研究多着眼于焦炭和纯CO2或水蒸汽的气化反应,并且冶金工作者对企业通用的焦炭气化反应的测定方法和标准存在不同的看法。K、Na、Zn和Cl均对焦炭气化反应起催化作用,其中K、Na和Zn的催化机理包括氧传递、层间化合物和电子转移3种理论。建议进一步模拟高炉实际气氛和温度条件开展焦炭气化反应的研究工作,并对Cl元素对焦炭气化反应的影响机理进行深入探索。
  • 温旭1,邹忠平2,姜华3,王炜4,郑少波1,余仲达1
    钢铁研究学报. 2019, 31(9): 779-786. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190050
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    摘要:高炉炉缸内衬表面形成稳定的凝铁层将保护高炉炭砖并延长高炉寿命。利用光学数码显微镜观察统计分析高炉凝铁层生产样品,探究不同焦炭体积占比对凝铁层导热系数的影响。利用元素分析(XRF)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM-EDS)等手段分析凝铁层的组成,并观察其微观形貌。利用瞬态平面热源法(TPS)测定凝铁层的导热系数,进一步分析其组成与导热系数之间的关系。结果表明,凝铁层由铁、充满铁水的焦炭、石墨碳、少量渣相组成,凝铁层内部没有气隙。凝铁层生产样品的导热系数测定范围为27.21~97.38W/(m·K),导热系数(λ)与其组成的焦炭面积比(Sc=22%~48%)之间的线性关系为:λ=-257.47Sc +157.65。模拟实验凝铁层的导热系数范围为30.54~53.95W/(m·K),该值远大于目前数学模型中采用的凝铁层导热系数(2~4W/m·K),随着焦炭粒度的增加,凝铁层的导热系数先增加后减小。凝铁层中导热系数(λ)与焦炭体积分数Vc(Vc=39%~50%)的线性关系为:λ=-80.50Vc +78.56。研究结果进一步明确了凝铁层的物相组成及其导热系数,为高炉长寿的研究指明了方向。
  • 张硕1,唐海燕1,刘锦文1,肖红1,2,姚海英2,张家泉1
    钢铁研究学报. 2019, 31(9): 787-794. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190036
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    摘要:为解决六流H型通道感应加热中间包原型死区比例大,各流一致性差,第3流和第4流钢水短路流的问题,通过水模拟实验对中间包流场进行优化,同时采用数值模拟对中间包温度场进行了模拟。结果表明,在中间包内添加挡坝或在V形挡墙上开导流孔均可改善流体的流动状况。与原型结构相比,优化后的A4方案(V形挡墙上开2个水平倾角分别为36°、44°,孔径105mm,距包底分别为170和510mm的导流孔)总体平均停留时间延长了165s,死区比例降低了23.95%,各流水口之间的最大温差仅为0-5K,一致性显著提高。
  • 张勇,张斌,陈瑞阳
    钢铁研究学报. 2019, 31(9): 795-804. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190021
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    摘要:高炉装料制度是复杂高炉炼铁中调节炉况运行状态的重要上部调剂手段,炉料在布料矩阵操作参数下在炉喉处所形成的空间分布是影响炉内煤气流分布和高炉炉况波动的重要因素之一。合理的调控与优化高炉装料所产生的料面形状,给出布料矩阵优化计算的理论依据,是保证高炉稳定顺行,提高资源利用率和减少污染物排放的有效途径。结合无钟炉顶的设备结构与布料工艺,针对期望料层厚度分布研究布料矩阵的优化计算方法,进行完善与改进;同时以期望料面输出形状为设定目标,建立了期望料面输出形状优化模型并通过遗传算法实现对布料矩阵的优化计算。最后,通过工业过程的实测数据对PSO优化方法和遗传算法优化方法进行对比验证,结果表明,使用基于遗传算法的优化模型能够有效地制定布料矩阵,符合期望目标。
  • 马威1,李维刚1,2,赵云涛1,严保康1
    钢铁研究学报. 2019, 31(9): 805-815. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20180314
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    摘要:轧制力预报一直是热连轧过程控制模型的核心,浅层神经网络对复杂函数的表示能力有限,而深度学习模型通过学习一种深层非线性网络结构,实现复杂函数逼近。利用深度学习框架TensorFlow,构建了一种深度前馈神经网络轧制力模型,采用BP算法计算网络损失函数的梯度,运用融入Minibatch策略的Adam优化算法进行参数寻优,采用Earlystopping、参数惩罚和Dropout正则化策略提高模型的泛化能力。基于上述建模策略,针对宝钢1880热连轧精轧机组的大量轧制历史数据进行了建模实验,对比分析了4种不同结构的前馈网络预测精度。结果表明,相比于传统SIMS轧制力模型,深度神经网络可实现轧制力的高精度预测,针对所有机架的预测精度平均提升21.11%。
  • 甘牧原1,韦振宁1,石楚刚1,刘华1,朱梦飞2,春铁军2
    钢铁研究学报. 2019, 31(9): 816-821. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190055
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    摘要:为了从源头实现铁矿烧结NOx减排,采用燃料燃烧及烧结杯实验,使用烧结用生石灰改性燃料,研究生石灰改性用量(生石灰与燃料质量比)对燃料燃烧过程N转化率和NOx排放量(每克燃料燃烧排放NOx的质量)的影响。结果表明,在0~3.0%(质量分数)的范围内,随着生石灰改性用量提高,燃料燃烧N转化率及NOx排放量降低,烧结过程NOx平均浓度降低。当生石灰改性用量超过3.0%(质量分数)时,NOx减排效率有所降低。结合烧结指标综合考虑,适宜生石灰改性用量为1.0%~3.0%。
  • 材料研究
  • 刘春泉1,2,彭其春1,2,薛正良1,2,黄红兵1,2,邱文涛3
    钢铁研究学报. 2019, 31(9): 822-829. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190044
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    摘要:以电解铁片为原料制备了电解铁粉并且研究了其纯度及硬度,同时以某电解厂生产的电解铁粉为原料,研究了电解铁粉的压缩及烧结性能。结果表明,最佳因素组合下电解得到的电解铁片及电解铁粉纯度(质量分数)分别达到99.98%和99.99%;电解铁粉压坯密度随着压制压力的增加而增大,粒径大的铁粉更利于压制成型,但会导致孔隙尺寸大变大且分布不均匀;铁粉烧结坯密度随着烧结温度的升高而增大,同时随保温时间增加增长缓慢,因此在实际生产中应通过适当提高烧结温度和缩短烧结时间,进而提高烧结效率。
  • 叶亚平1,曹建春1,高鹏1,张永青2,陈伟3,阴树标1,4
    钢铁研究学报. 2019, 31(9): 830-836. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190039
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    摘要:通过热处理试验结合物理化学相分析实验,对含铌与不含铌的2种试验钢在不同均热温度下的奥氏体晶粒长大情况及含铌钢中铌的固溶规律进行研究。结果表明,均热温度低于1200℃时,含铌钢奥氏体晶粒尺寸均小于无铌钢奥氏体晶粒尺寸;随着均热温度的升高,含铌钢奥氏体中固溶的Nb逐渐增多;均热温度升至1200℃时,含铌钢奥氏体晶粒较无铌钢无明显细化。通过相分析试验研究实际Nb的固溶量与均热温度的关系,发现实际测量得到Nb未溶量随均热温度的升高而减小,对比Nb在奥氏体中的实际固溶与理论固溶的关系,寻找适合的含铌试验钢的理论模型。
  • 赵晓丽1,2,张永健2,惠卫军2,王存宇1,董瀚1,3
    钢铁研究学报. 2019, 31(9): 837-847. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20180325
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    摘要:对热轧0.1C-5Mn中锰钢进行了3种不同的处理制度:在两相区分别进行5min(TG7样)和30min退火(TG8样),随后将一部分TG8样再500℃回火60min(TG8-500样),其余TG8样则拉伸预变形5%(TG8-5%样),然后利用电化学充氢和慢应变速率拉伸实验研究了3种试样的氢脆敏感性。结果表明,3种试样的奥氏体体积分数均约为12%,然而其氢含量和氢脆敏感性却不同,其中TG8-500样几乎不呈现氢脆敏感性,而TG7和TG8-5%样的氢脆敏感性指数分别为56%和67%。扫描电镜断口分析表明,充氢的TG7和TG8-5%样的拉伸断口呈现穿晶+沿晶的混合断裂机制,而充氢的TG8-500样则呈现韧窝韧性断裂,且存在较多的二次裂纹。3种实验钢氢脆敏感性的这种差异主要与其微观组织特征特别是原奥氏体晶界的逆转变奥氏体有关。
  • 贺吉白1,刘宏玉1,2,符铎潇1,刘承珊1,王欣琴1,李民华3
    钢铁研究学报. 2019, 31(9): 848-853. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190001
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    摘要:沉淀硬化钢中纳米富Cu相的析出,使微应变(α)发生改变,这不仅影响力学性能,也对腐蚀性能产生作用。为了探索α对腐蚀性能和力学性能的影响规律,通过XRD谱型分析,对商用钢LJ338ESR 在300~600℃不同时间时效析出富铜纳米相后的α、硬度和电荷转移电阻(Rf)进行了研究。结果表明,300~450℃时效,8h前α值随时效时间延长而升高,8h后由于析出相与基体失去共格,α随着时效时间延长而降低;硬度与α变化相似。600℃时效,α在时效2h达到峰值,这归因于共格微应变和逆变奥氏体两种相反因素的共同影响;600℃逆变奥氏体生成,使硬度变化较小。析出相与基体保持共格时,Rf和α随时效时间的变化呈良好的反比关系,即Rf随α的增大而减小。
  • 李山红1,2,李立军1,2,李德仁2,卢志超2
    钢铁研究学报. 2019, 31(9): 854-858. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190019
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    摘要:利用激光多普勒法测量50Hz下非晶合金带材的磁致伸缩曲线,研究了磁场退火对Fe80Si9B11非晶合金带材的磁致伸缩特性的影响。结果显示,在相同的磁场强度下非晶带材经横磁退火后磁致伸缩最大,无磁场退火次之,纵磁退火时最小。然后,采用Kerr方法观察了非晶合金带材的磁畴形貌,从微观结构上解释了经不同磁场退火后磁致伸缩大小不同的机理。最后,对无磁场退火、横磁退火和纵磁退火后的Fe80Si9B11铁基非晶合金铁芯进行了噪音测试。结果显示,在相同的频率和磁通密度下,非晶合金铁芯经横磁退火后噪音最大,无磁场退火次之,纵磁退火时噪音最小,与非晶合金带材经不同磁场热处理后磁致伸缩大小的规律一致。为解决非晶合金铁芯在实际应用中的噪音问题提供了参考。