2021年, 第33卷, 第2期　刊出日期：2021-02-20

  

• 全选
  |

综合论述
• Select
  盾构机滚刀刀具用钢研究现状及进展

  向源，胡锋，周雯，吴开明，周松波

  钢铁研究学报. 2021, 33(2): 91-8. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200127

  摘要 ( )   可视化   收藏

  摘要：随着国家不断推进现代化进程，大量基础设施建设工程需要使用盾构机来构建隧道，而盾构机最重要的零件之一是盾构刀具，刀具质量的好坏是盾构机工作效率直接影响因素。简要介绍了盾构机滚刀刀具用钢的应用情况及研究现状，重点综述了AISI 4340钢、H13钢、SKD11钢3种合金钢的成分设计，热加工工艺以及一些改性技术的应用，显微组织特征与力学性能等方面的研究进展，指出现在主要滚刀用钢在高强度情况下存在韧性不足、制造成本高等缺点。并表明可以通过添加Ce、Gd、Y等稀土元素，或者经过临界退火使材料具有双相组织，采用离子渗氮等手段来提高盾构机滚刀用钢的性能和使用寿命。
冶炼与加工
• Select
  KR法铁水脱硫过程铁水混合现象的水模型

  董佳鹏1，张立峰2,3，赵艳宇4，赵根安1

  钢铁研究学报. 2021, 33(2): 103-109. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200117

  摘要 ( )   可视化   收藏

  摘要：为了优化铁水脱硫操作工艺，利用水模型研究搅拌桨转速和浸入深度对搅拌效果的影响。针对210t的铁水包，建立1∶7的比例模型，研究示踪剂注入位置、搅拌桨转速和浸入深度对混匀时间的影响，用混匀时间实验衡量液相混合效果。结果表明，随着搅拌桨转速从110r/min增加310r/min，混匀时间缩短了45%，浸入深度为229mm时有利于液相混合。对于210t的实际铁水包，KR搅拌的最佳操作参数是搅拌桨转速100r/min，浸入深度1600mm。
• Select
  旋转电极电渣重熔过程熔滴滴落及熔池形状的模拟

  李孟臻，李宝宽，黄雪驰

  钢铁研究学报. 2021, 33(2): 110-118. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200094

  摘要 ( )   可视化   收藏

  摘要：建立了瞬态三维耦合数学模型以探索旋转电极对电渣重熔过程中电磁场、流场、温度场和熔池形状的影响。通过求解麦克斯韦方程组得到电磁场的相关信息，利用VOF方法描述金属熔滴的运动，采用焓多孔介质模型计算凝固过程。当电极旋转，金属熔滴在离心力作用下，从电极边缘抛出，增加了金属熔滴在渣池中停留的时间与沿途路径，有利于提高电渣重熔工艺的精炼效率。模拟结果表明，随着电极旋转，熔滴数量增多，尺寸变小，渣池内的温度分布变得均匀，当电极的转速由0r/min提高至20和50r/min，熔池深度由81mm降至78和61mm，熔池形状逐渐变得浅平，有利于提高电渣重熔铸锭的质量。
• Select
  氢还原体系控制水压的物相平衡计算

  陆瑞，吴广新，张捷宇

  钢铁研究学报. 2021, 33(2): 119-126. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200099

  摘要 ( )   可视化   收藏

  摘要：利用HSC Chemistry软件平台对不同温度成分下的铁氧化物还原体系进行模拟物料平衡计算，比较不同温度下氢还原、乙醇辅助氢还原、碳辅助氢还原铁氧化物的还原效果。通过计算多个体系的物料平衡，评估各阶段发生的反应，对还原温度的影响进行说明。结果表明，在各个体系中，随着氢分压增加，可以降低完全反应所需的温度，低温下还原反应效率都比较低，主要原因是低温抑制了化学反应的进行；使用乙醇辅助氢还原时，其裂解产物可以降低氧化皮完全反应的温度，但温度在350℃以上时，存在析碳现象，会影响后续热镀锌环节，需要避免；使用碳辅助氢还原时，碳在高温时可以降低体系水分压，并产生新的氢气，通过实验验证了碳辅助氢还原的可行性。
• Select
  不同温度下精炼渣碳酸化微观结构变化

  伊元荣1,2,3，马忠乐1，杜昀聪1，白书齐1

  钢铁研究学报. 2021, 33(2): 127-135. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200113

  摘要 ( )   可视化   收藏

  摘要：为了研究不同反应温度条件下精炼渣矿相成分在碳酸化过程中微观结构特征变化，在不同碳酸化反应温度20、40、60、80℃下，采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重（TG-DTG）、29Si固体核磁共振等测试方法分析了精炼渣碳酸化特征变化。结果表明，随着碳酸化反应温度的升高，精炼渣与反应产物CaCO3的粒径逐渐增加；精炼渣碳酸化反应由外向内进行，生成了大量的颗粒状碳酸钙，结构变得致密均匀。20℃下精炼渣碳酸化过程中C2S(Ca2SiO4)、C3S(Ca3SiO5)生成C-S-H（水化硅酸钙）凝胶，进而C-S-H凝胶发生脱钙现象，Ca2+与CO2-3结合生成稳定的CaCO3，碳酸化产物500～850℃失重率达3526%，有利于碳酸化反应的进行。
• Select
  基于挥发对连铸保护渣熔点等值图测绘与评价

  赵忠宇1,2，赵俊学1，谭泽馨1，屈波樵1，崔雅茹1

  钢铁研究学报. 2021, 33(2): 136-142. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200100

  摘要 ( )   可视化   收藏

  摘要：采用传统“半球点”测定法对连铸保护渣进行熔化温度检测，对比无氟渣在不同升温速率下熔化温度检测值差异，结果表明连铸保护渣熔化温度检测值随升温速率增大而降低，挥发的影响要远大于分熔的影响。采用二次回归正交设计试验方案，建立了关于碱度、Al2O3、CaF2、Na2O、MgO等组元变化的熔化温度非线性回归模型，测绘出关于助熔剂（Na2O+CaF2）组成变化的连铸保护渣熔化温度等值图，基于挥发影响对熔化后试样做XRF成分分析，对熔化温度回归模型和熔化温度等值图进行修正，对比得出，熔化温度检测过程Na2O和CaF2成分显著降低，熔化温度检测值相对理论值偏高。
材料研究
• Select
  MCCR产线110mm薄板坯结晶器流场的数值模拟

  刘珂1,2,3，季晨曦4，王胜东4，孙齐松1,2,3，田志红1,2,3，李海波1,2,3

  钢铁研究学报. 2021, 33(2): 143-148. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200244

  摘要 ( )   可视化   收藏

  摘要：首钢京唐MCCR产线是国内第一条多模式连铸连轧产线，薄板坯高拉速连铸是实现无头轧制模式的基础，结晶器内流场控制是决定薄板坯高拉速连铸的关键。采用VOF两相流模型研究薄板坯连铸结晶器内流场特点，采用插钉法测量实际生产过程结晶器弯月面流速，并与对应工况条件下模拟结果进行对比校验了模型准确性。通过薄板坯连铸结晶器内流场的数值模拟仿真，获得了薄板坯高拉速条件下结晶器内钢液的流动特征。研究了连铸拉速、2.种浸入式水口结构等因素对弯月面流速以及波高差的影响。结果表明：随着通钢量由3.4t/min增加至8.2t/min，采用四孔水口时，结晶器弯月面钢液流速由0.02m/s增加至0.30m/s，结晶器钢液面波高差由2.0mm增加至7.2mm；采用五孔水口时，结晶器钢液面波高差由0.25m/s增加至0.5m/s，结晶器钢液面波高差由2.6mm增加至17.0mm。高通钢量条件下（5.5~8.2t/min），采用四孔水口更加有利于控制液面波动稳定性。
• Select
  不锈钢-碳钢复合带肋钢筋的制备工艺研究

  刘旭明，冯光宏，刘鑫，张宏亮，王宝山，马健

  钢铁研究学报. 2021, 33(2): 149-157. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200037

  摘要 ( )   可视化   收藏

  摘要：使用金属熔覆和热轧的方法成功制备了覆层为Cr13不锈钢的复合钢筋。通过有限元数值模拟发现，在粗轧区域的高温变形过程，塑性应变主要集中在轧件表层和1/4位置，芯部的变形较表层偏小，随着变形的不断进行，塑性应变不断向碳钢芯部渗透。复合钢筋在成品机架K1变形时，不锈钢全部包裹在碳钢上，但是在横断面的不锈钢覆层厚度分布不均匀，在复合钢筋横肋根部的不锈钢覆层厚度最薄，在横肋顶部的不锈钢覆层厚度最厚。复合钢筋的开轧温度为1130℃，精轧温度为1000℃。复合钢筋成品的界面结合良好，达到了冶金结合状态，在界面处Cr的扩散层厚度达到了32μm。复合钢筋成品的各项力学性能均达到了国标要求。
• Select
  冷变形对Fe-19Mn合金的组织和阻尼性能的影响

  王世宏，李健，柴锋，罗小兵，杨才福，苏航

  钢铁研究学报. 2021, 33(2): 158-167. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200042

  摘要 ( )   可视化   收藏

  摘要：Fe-Mn合金具有良好力学性能的同时，还具有较高的阻尼性能，因此被认为是一种非常具有应用前景的高阻尼合金，并可用于结构和汽车零部件。为了研究冷变形对Fe-Mn合金阻尼性能的影响，通过室温拉伸的方法，对Fe-19Mn合金进行了变形量为0~15%的冷变形处理。采用动态机械分析仪（DMA）对变形前后的Fe-19Mn合金的阻尼性能进行了测试，利用OM、SEM和TEM观察了显微组织的演变，以及XRD进行了物相分析和不同类型层错几率的计算。结果表明：当变形量小于15%时，Fe-19Mn在冷变形前后的阻尼性能均随振幅的增加呈近似线性增加，当变形量达到15%时，阻尼性能随振幅的变化偏离线性关系；随着频率的增加，不同变形量时的阻尼性能均基本不变。由G-L图可知，当振幅小于临界振幅时的阻尼性能变化符合G-L位错模型，振幅高于临界振幅时的阻尼性能变化与微塑性变形有关。随着变形量的增加，在不同的振幅范围内，Fe-19Mn的阻尼性能呈现不同的变化特征：当振幅小于20μm时，阻尼性能随变形量的增加而增大，并且与ε-马氏体中的形变层错几率的变化趋势相似；当振幅高于20μm时，阻尼性能呈先增加后降低的趋势，变形量为5%时的阻尼性能最好，并且与γ/ε相界面长度的变化趋势相似。因此，振幅小于20μm时，Fe-19Mn的阻尼性能随冷变形量的变化主要受ε-马氏体中的形变层错的边界影响；振幅高于20μm时，Fe-19Mn的阻尼性能随冷变形量的变化主要受γ/ε相界面长度的影响。由γ-奥氏体中的层错观察和层错几率计算可知，在变形前后，γ-奥氏体中的层错边界对Fe-19Mn合金的阻尼性能均无明显贡献。
• Select
  DD15单晶高温合金持久性能各向异性

  史振学，刘世忠，赵金乾，王效光，李嘉荣

  钢铁研究学报. 2021, 33(2): 168-174. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200056

  摘要 ( )   可视化   收藏

  摘要：研究了［001］、［011］和［111］3种不同取向的DD15单晶高温合金的热处理组织、980℃/300MPa和1150℃/120MPa的持久性能、持久断口和断裂组织。结果表明在与定向凝固方向垂直的截面上，3种取向合金具有明显不同的热处理组织形貌，γ′相的形状分别为规则的正方形、矩形和多边形。合金在980℃/300MPa和1150℃/120MPa条件下的持久性能呈现各向异性。合金在2种条件下的持久寿命都按［011］、［001］、［111］取向的顺序增加，伸长率按［111］、［011］、［001］取向的顺序升高。随着试验温度的降低，合金持久各向异性增强。在980℃/300MPa条件下，［001］和［111］合金持久呈现韧窝断裂特征，而［011］合金持久呈现类解理与韧窝混合断裂特征；在1150℃/120MPa条件下，不同取向合金持久都呈现韧窝断裂特征。不同取向合金断裂后的γ′相具有明显不同的形貌或筏排化程度。［001］取向合金的γ′相筏排与应力轴方向垂直，而［011］和［111］取向合金的γ′相筏排与应力轴呈一定夹角，筏排化程度按［011］、［001］和［111］的顺序增加。
• Select
  06Cr25Ni20氧化铁皮演变及机制探讨

  刘天增1，王珂1，邹德宁2

  钢铁研究学报. 2021, 33(2): 175-181. https://doi.org/10-13228/j.boyuan.issn1001.0963-20200083

  摘要 ( )   可视化   收藏

  摘要：工业生产的06Cr25Ni20钢卷经过不同温度、不同时间氧化，通过SEM、XRD检测分析发现：在800～900℃/20h下，生成Cr2O3和MnCr2O4氧化层，随着氧化时间延长，在120h时形成最外面为MnCr2O4尖晶石结构，中间为Cr2O3，最里面为SiO2的3层氧化皮结构，在140h时，氧化层中间层大量Cr2O3生成MnCr2O4，氧化层中的MnCr2O4尺寸略有增加；温度和时间对06Cr25Ni20抗氧化性影响显著，在800℃氧化时，随时间的延长样品氧化速率变化很小，而当温度升高到1000℃时，样品其氧化速度迅速升高，在100h前其速率呈直线下降，100h后氧化速率趋于平缓，减小程度变小。现场结合氧化铁皮生成结构和氧化速率规律进行酸洗工艺调整，钢卷表面质量和生产效率得到极大的提高。