2020年, 第32卷, 第6期　刊出日期：2020-06-19

  

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综合论述
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  高熵合金激光选区熔化研究进展

  林惠娴1，王凯1，丁东红1，刘杰1，杨景卫1，易江龙2

  钢铁研究学报. 2020, 32(6): 437-451. https://doi.org/.10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190276

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  摘要：近年来，高熵合金以其多主元成分、独特的组织和许多优异的性能在各个领域引起了极大关注。这种基于“构型熵”设计的新型合金，有望突破传统合金的性能极限，已经成为材料科学发展新的热点和方向之一。传统的电弧熔炼技术限制了高熵合金复杂结构件的制备及其工业化应用，新兴的增材制造技术已成为当前复杂金属构件制备中最具前景的制造方法之一。综述了高熵合金激光选区熔化技术的研究进展，包括工艺、优化和应用等，并对高熵合金未来的工业化应用提出了展望。
冶炼与加工
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  高炉入炉焦/风口焦微观结构与气化反应性对比

  曾志昊1，邹冲1，折媛1,2，杨军1，马成1，何江永1

  钢铁研究学报. 2020, 32(6): 452-461. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190265

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  摘要：以同一座高炉2次休风所取的入炉焦和风口焦为研究对象，采用XRD、SEMEDS、N2吸附、热分析等方法比较分析不同样品的碳化学结构、碱金属富集程度、孔隙结构、CO2气化反应性，探究了焦炭在高炉中反应性变化程度和影响因素。结果表明：风口焦炭与入炉焦炭相比，气化反应性显著升高，比表面积增大，碳结构有序化程度升高，碱金属含量提高；金属钾在风口焦炭边部的存在形式以可溶性盐为主，在焦炭内部以钾霞石为主；入炉焦各部位差异较小，而风口焦边部、中部、芯部的气化反应性和结构性质存在显著差异，表明其各部位在高炉中所经历的气化反应过程不同；风口焦中碱金属含量为影响气化反应性的最主要因素，次要影响因素为碳化学结构和孔隙结构。
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  基于熔剂性生球的复合造块工艺处理钒钛磁铁矿

  马黎明，张建良，吴胜利，刘征建，王耀祖，徐晨阳

  钢铁研究学报. 2020, 32(6): 462-469. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190263

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  摘要：复合造块工艺是处理低品位复杂共生矿的重要途径之一，传统复合造块工艺一般为高碱度基体料配加酸性生球。实验研究了配加熔剂性生球的复合造块工艺处理钒钛磁铁矿，将烧结用生石灰细磨后加入钒钛磁铁矿精粉制备熔剂性生球，生球碱度控制在0.6～1.2，烧结料综合碱度为1.76。研究结果表明，随熔剂性生球碱度增加，生球强度增加，混合料料层透气性改善，烧结矿成品率增加。将烧结用焦粉细磨后加入钒钛磁铁矿制备含碳生球，焦粉加入量应控制在04%(质量分数)左右。当生球碱度为09时，烧结矿转鼓强度最高。分析结果表明，随着烧结料中熔剂性生球碱度增加，成品烧结矿中球团在基体中的嵌入程度更高，球团与基体边界逐渐变窄，边界处复合铁酸钙和硅酸盐含量增加，并有少量钙钛矿生成。
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  基于离散元的烧结梭式布料仿真

  赵士奇1,2，王春来3，范正赟1,2，周继良1,2，尹尤豪1,2，仇锁朝4

  钢铁研究学报. 2020, 32(6): 470-475. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190232

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  摘要：烧结梭式布料对烧结台车宽度方向上混合料的均匀分布起着重要作用，根据某钢铁企业烧结机梭式布料器的实际尺寸建立了三维模型，使用EDEM软件对带前挡板的梭式布料器的布料过程进行了仿真模拟。结果表明：梭式布料器前挡板角度为90°，梭式布料器在料仓两侧的停留时间应当尽量一致，当停留时间均为7s时，料面形状较平整，宽度方向上不同尺寸的颗粒在不同区域的质量分数标准差最低达到0.001，但颗粒在料仓两侧的质量差异较大，有可能造成烧结物料分布不均；梭式布料器前挡板的角度为60°时，颗粒在不同区域的质量分数标准差为0.006，料面形状的平整度最高，且最小粒度的颗粒在料仓两端所占比例最高，可以有效减小“气流边缘效应”，提高烧结均匀性。
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  铁矿浆过滤回水管道结垢物形成机制

  范建军1，郑富强2，郭宇峰2，臧龙3，王磊3，姚洪国2

  钢铁研究学报. 2020, 32(6): 476-482. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190235

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  摘要：国内A选矿厂使用R31助滤剂代替部分硫酸助滤剂对铁矿浆进行过滤脱水，发现滤液回水管道形成明显的结垢物。为查明结垢物形成的化学反应原理，通过X射线衍射分析确定了结垢物物相为碳酸钙。采用荧光分析法对不同滤液的元素组成进行定量分析，同时结合碳酸钙生成模拟实验，结果表明，R31滤液与硫酸滤液混合后，CO2-3与Ca2+反应生成CaCO3沉淀。CO2-3来源为R31助滤剂滤液中羧基（-COOH），其在碱性条件下发生脱羧反应产生CO2，CO2遇水生成CO2-3；Ca2+的来源为过滤时硫酸与铁矿物中的含钙物质发生反应形成大量的Ca2+。最终，揭示了铁矿浆过滤回水管道结垢物形成的化学反应机制。
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  微孔MgO耐火材料对钢液洁净度的影响

  闫学强1,2，郑万1,2，王国伟1,2，鄢文1，李光强1,2

  钢铁研究学报. 2020, 32(6): 483-490. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190268

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  摘要：通过浸泡实验研究了3种镁质（致密镁质、微孔MgO质、镁碳质）耐火材料与超低碳钢液(1560℃)的相互作用，考察了不同浸泡时间(0～35min)钢中O、N、C和Al、Si、Mn含量及钢中夹杂物的成分、数量、分布等特征的变化，并对耐火材料与钢的界面层进行了观测和分析。结果表明，随着浸泡时间的延长，3组钢中氧含量均先升高再降低，均对钢液有一定的污染，钢中夹杂物的数量增加，夹杂物种类由Al2O3-MnO夹杂逐渐转变为Al-Mg-Si-Mn-O复合夹杂。与致密镁质耐火材料相比，微孔MgO质和镁碳质耐火材料与钢的界面处分别能形成连续的镁铝尖晶石层和致密的MgO层，有助于降低耐火材料的侵蚀以及对钢液的污染。此外，与不含碳的镁质耐火材料相比，镁碳质耐火材料对钢液增碳严重。因此，微孔MgO质耐火材料不仅对钢液的二次污染小、不会向钢液增碳，而且还可以吸附钢中氧化铝夹杂，更有利于超低碳洁净钢的生产。
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  基于快速成型蜡膜的K4002合金大型面盖板精铸工艺研究

  李培佳1，许振南2，梁超2，张亚然１，陈兴福2，吴剑涛2

  钢铁研究学报. 2020, 32(6): 491-496. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200054

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  摘要：激光烧结快速成型制备的平板或大型面类蜡模制壳后，在脱蜡过程中都会产生粉料体积膨胀，导致模壳开裂，铸件尺寸精度无法保证。盖板铸件属于大型面薄壁类铸件，轮廓尺寸达到350mm×260mm×10mm，型面圆弧最低点到两端连线之间的距离为23mm，采用快速成型蜡模进行生产，更加增大了精密铸造的难度。通过在盖板蜡模快速成型件上贴补低温蜡片，利用二者之间的熔点差和体积补贴，改善了因烧结粉料快速膨胀导致的模壳涨裂，保证了铸件的尺寸精度；通过采用合理的浇注系统、造型工艺及冶炼工艺参数，制备出冶金质量及尺寸精度均符合要求的铸件。
材料研究
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  试样减薄对大壁厚X80级管线钢落锤性能的影响

  邵春娟，镇凡，张继明，曲锦波，张磊

  钢铁研究学报. 2020, 32(6): 497-504. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190208

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  摘要：采用金相显微镜和扫描电镜对30.8mm大壁厚X80管线钢不同减薄方式下DWTT试样截面微观组织和试验断口进行了分析，目的是研究减薄方式对大壁厚管线钢DWTT性能的影响。结果表明，随着试验温度的降低，单边减薄的DWTT性能优于双边减薄，而且双边减薄试样从表面至心部，贝氏体体积分数逐渐降低，多边形铁素体体积分数逐渐升高，晶粒尺寸变大，MA岛由细小的颗粒状变为尺寸较大的链状，且心部伴随着严重的偏析和夹杂。而单边减薄试样从表面至心部组织整体变化不大；裂纹优先沿着消耗能量最低的部位开裂，所以双边减薄试样心部出现比单边减薄试样严重的解理和逆解理断裂。
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  碳化物演变对冷轧ART 0-1C-7Mn钢Lüders行为影响

  田亚强1，毕文强1，潘红波2，李红斌1，郑小平1，陈连生1

  钢铁研究学报. 2020, 32(6): 505-511. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190209

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  摘要：采用SEM、XRD、力学性能测试等实验分析方法对冷轧中锰钢（0.1C-7Mn）在奥氏体逆相变不同温度退火过程中碳化物演变对Lüders应变的影响进行了分析。结果表明：随着退火温度的升高，碳化物先析出后溶解，在640℃退火时碳化物全部溶解，逆转变奥氏体的稳定性适中，强塑积最高为25GPa·%。退火温度偏低导致奥氏体稳定性过高，同时碳化物会抑制位错运动，使得屈服点延伸较为明显；退火温度适中则高密度位错开始回复，变形时能持续地产生TRIP效应硬化基体，提高材料的综合性能；退火温度偏高时，碳化物的溶解导致位错对消重排，Lüders应变消失，奥氏体稳定性降低，应变诱导马氏体快速形成，导致中锰钢抗拉强度较高但均匀伸长率降低。
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  耐磨钢厚度截面组织性能演变规律

  何亚元，李利巍，尹云洋，邓照军

  钢铁研究学报. 2020, 32(6): 512-518. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190200

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  摘要：利用OLYMPUS GX71光学显微镜、场发射扫描电镜Quanta450和JEM2100F型透射电镜等手段对60mm厚淬火态以及淬火+回火态耐磨钢厚度截面组织性能演变规律进行了研究。结果表明，淬火态耐磨钢厚度截面呈表层硬度高、心部硬度低的梯度分布，回火后表层和心部呈现相反的变化趋势，心部/表面硬度比从70%升至93%，1/4处和心部冲击功降低。厚度截面组织和析出相的差异影响固溶强化和析出强化效果，是性能演变的本质原因，提高淬火冷却速度，改善淬火态厚度截面均匀性是提高性能均匀性和优化应用性能的根本方法。
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  中锰钢高温热塑性研究

  陈明昕1，杨晓江2，孟庆勇2

  钢铁研究学报. 2020, 32(6): 519-524. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190252

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  摘要：采用真空感应炉熔炼中锰钢，经铸铁模冷却至室温铸锭内部存在大量的微观裂纹，实验表明中锰钢高温热塑性极差。而采用铸铁模冷却至700℃后，置于700℃马弗炉随炉冷却至室温铸锭内部微观裂纹消失。将试样经过热轧锻造后，中锰钢的热塑性较为良好。研究表明铸锭中柱状晶发达以及凝固过程产生的微观裂纹是造成热塑性极差的主要原因，铸铁模快冷引起的热应力和铸锭完全凝固700℃以后相变应力是造成铸坯内部裂纹的主要因素。生产过程推荐采用结晶器、二冷段相对弱冷工艺措施降低铸坯产生裂纹风险性。