2021年, 第33卷, 第10期　刊出日期：2021-10-20

  

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综合论述
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  关键基础材料的发展及创新

  干勇1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(10): 997-565. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210335

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  摘要：关键基础材料是支撑国民经济和国防安全不可或缺的物质基础。系统阐述了国内关键基础材料发展的现状、取得的成绩及存在的问题。分析了关键基础材料、特别新材料的发展和进步，对上下游产业发展和产业链供应链自主可控的贡献。指出未来中国在关键基础材料上要围绕精品化、智能化、绿色化，加大力度突破技术瓶颈。最后从政策支持、产学研结合、机制创新、人才激励等方面对关键基础材料的发展提出建议。
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  材料科学技术转型发展与钢铁创新基础设施的建设

  王国栋1，刘振宇1，张殿华1,储满生2

  钢铁研究学报. 2021, 33(10): 1003-1017. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210053

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  摘要：在第4次工业革命浪潮的推动下,钢铁科学与技术正在经历数字化、智能化转型。钢铁行业全流程各工序均为“黑箱”，为多场、多相、多变的巨系统,具有复杂相关关系和遗传效应等。这些不确定性带来了巨大的挑战。挑战和机遇并存。这些不确定性提供了智能化和数字化技术的应用场景资源;钢铁行业极为丰富的大数据提供了挖掘其中蕴含客观规律的数据资源;现代的数据科学、智能技术为解决不确定性问题提供了强大的手段。以数据为中心，以工业互联网为载体，以实验工具、数字数据、计算工具为支撑,建设钢铁企业材料创新基础设施,将可以大幅度提高研发效率,降低研发成本，有力地支撑钢铁材料科学与技术的转型发展。实验工具平台除了传统的实验室仪器装备和中试装备之外，实际生产线被作为主要的实验工具。这些实验工具提供丰富、精准、写实的历史数据和现实生产数据,特别是生产线装备提供实际生产大数据,蕴含着生产过程中的全部规律,是极宝贵的数据资源。利用机器学习、深度学习等现代数据挖掘技术为计算工具,对这些数据资源进行处理、分析、计算,将数据转换为高保真度模型,可以得到具有“原位分析能力”的数字孪生。在工业互联网的总体架构下，以数字孪生为核心，组成信息物理系统,构建起基于数据自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系,解决生产制造、应用服务过程中的复杂性和不确定性问题,提高资源配置效率,实现资源优化,对材料行业转型发展提供关键技术支撑。虚实映射、实时交互、精准控制的信息物理系统与材料创新基础设施合二为一,以材料创新基础设施为基盘,形成具有“原位分析能力”的数字孪生,建设钢铁生产全流程、一体化的信息物理系统,必将推进钢铁行业智能制造蓬勃开展和数字化、智能化转型。
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  脉冲磁致振荡（PMO）凝固均质化技术在特殊钢中的应用

  李莉娟1，王郢2，翟启杰1

  钢铁研究学报. 2021, 33(10): 1018-1030. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210030

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  摘要：脉冲磁致振荡（PMO）凝固均质化技术是由上海大学先进凝固技术中心基于外场下金属凝固原理提出的原创技术。经过15年的研发，该技术已成功走向工业应用。介绍了PMO技术的原理以及在GCr15轴承钢、20CrMnTi齿轮钢和锚链钢等特殊钢工业生产中的应用情况。工业应用表明，PMO技术不仅可以显著增加铸坯等轴晶比例，改善铸坯偏析，而且可以提高铸坯拉速，并放宽对中间包过热度控制的要求。
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  国内外钙质碱性球团生产实践及发展趋势

  乔红梅1，张建良1，王耀祖2，徐晨阳1，刘征建1

  钢铁研究学报. 2021, 33(10): 1031-1039. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200314

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  摘要：钙质碱性球团具有机械强度较高、还原性较好等优点，对降低炼铁焦比、提高产量具有积极的促进作用。随着国内高炉逐渐大型化，高比例球团冶炼的工业应用增加，钙质碱性球团在提高球团应用比例的同时降低了烧结限产引起的碱度不足问题。国内诸多钢铁企业如首钢、太钢及宝钢湛江等基于链篦机回转窑球团工艺、带式焙烧机球团工艺开展了钙质碱性球团生产探索。总结了国内外钢铁企业钙质碱性球团的性能指标，并结合矿物学原理明确了碱性熔剂对生球性能和焙烧固结强度的影响机制，结合实践给出了生产钙质碱性球团的改进措施。
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  非金属夹杂物对不锈钢耐点蚀性能影响的综述

  刘城城1，张立峰2，任英1，张继1

  钢铁研究学报. 2021, 33(10): 1040-1051. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210078

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  摘要：首先，总结了3种常用的非金属夹杂物对不锈钢耐点蚀性能影响的研究方法，即原位腐蚀观察、微区电化学法、原子力显微镜。其次，总结了硫化物、氧化物、稀土夹杂物3种不同类型夹杂物对不锈钢耐腐蚀性能影响。随着硫化物含量的增多，不锈钢的耐点蚀性能会下降；对于氧化物的影响，目前的研究集中在氧化物的成分对不锈钢耐点蚀性能的影响。不同成分的夹杂物对不锈钢耐点蚀性能的影响机制还不是很清楚；稀土夹杂物对不锈钢点蚀的影响主要与稀土对不锈钢中夹杂物改性有关。而后，汇总了目前提出的夹杂物对不锈钢耐点蚀性能影响的机制，即贫Cr区机制、微缝隙机制、活性机制。贫Cr区机制主要用于解释硫化物引起的点蚀，后2种主要用于解释氧化物引起的点蚀。最后，提出了夹杂物控制提升不锈钢耐点蚀性能的展望。
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  超高强度钢热处理组织中碳化物演化行为研究进展

  董纪1,2，杨晓斌3，刘晨曦2，宁保群3，乔志霞4，刘永长2

  钢铁研究学报. 2021, 33(10): 1052-1063. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210083

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  摘要：具有优异性能的超高强度钢在各工业领域备受关注，随着超高强度钢服役环境愈加复杂，通过调整多种微观组织、采用基体与碳化物强化相复合结构来进一步提高钢材强韧性能成为当今研究热点之一。简要回顾超高强度钢发展历程与研究现状，着重讨论在不同热处理工艺条件下超高强度钢中微观组织结构、碳化物析出种类及演变规律的最新进展，并详细介绍作者团队在超高强度钢领域的研究成果。在超高强度钢研究过程中，仍需深入探讨碳化物与基体之间存在的位相关系，澄清不同热处理工艺改变碳化物析出顺序的内在机制，为超高强度钢的组织调控和性能优化提供基础数据和理论指导。
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  铁焦高温冶金性能评价方法的研究进展

  鲍继伟1,2,3，储满生4，王宏涛5，柳政根1,2,3，韩冬1,2,3，郭俊1,2,3

  钢铁研究学报. 2021, 33(10): 1064-1075. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210203

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  摘要：铁焦作为低碳高炉炼铁的一种新型碳铁复合炉料，其高温冶金性能至关重要。铁焦的高温冶金性能直接关系到其在高炉内的实际应用以及高炉的冶炼效率。国内外相关学者对铁焦的高温冶金性能做了试验研究，并相继提出了评价铁焦高温冶金性能的新方法。但是，目前还没有统一的合理的铁焦高温冶金性能评价方法。总结了当前铁焦高温冶金性能评价方法的研究现状及进展。同时，采用各种方法评价铁焦高温冶金性能，并与相同条件下焦炭的高温冶金性能进行对比。通过分析比较，并结合高炉冶炼的实际情况，提出了较为科学的评价铁焦高温冶金性能的新方法。新评价方法的提出，将为铁焦的生产制备和高炉应用提供理论参考。
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  钢渣改性制备高性能化工填料的研究与应用

  龙红明1,2，郑伟成1，裴元东3，刘自民4，王林5，张浩2

  钢铁研究学报. 2021, 33(10): 1076-1083. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210039

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  摘要：钢渣是炼钢过程中产生的一种无机固体废弃物，其产量大、利用率低，目前主要用于水泥、混凝土等建筑材料领域，存在安定性不良、产品价值相对局限等问题。橡胶、涂料的制备过程中通常需要添加各种填料来降低生产成本和改善产品性能，常用的填料炭黑、硫酸钡等生产工艺复杂，资源消耗较大。钢渣中SiO2、CaO、MgO、FexOy等成分与多孔结构具有制备化工填料的潜在价值。研究表明，结合常温造孔与表面改性技术，采用磷酸溶液去除钢渣中fCaO协同硅烷偶联剂改性处理钢渣表面制备钢渣基橡胶填料，实现了在橡胶输送带覆盖胶中替代补强填料炭黑达到30%；在粒径、孔结构控制技术的基础上结合真空负压技术研制15~23μm钢渣基复合颜填料，其添加量为涂料总量的10%~25%，实现了颜填料阻燃防锈填充多功能一体化。钢渣改性制备高性能化工填料实现了钢铁企业“以废增效”和跨产业企业“以废降本”，具有广阔的发展前景。
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  铁矿粉烧结制粒过程颗粒行为研究综述

  吕学伟1,2，郭家宝1,2，游洋1,2，郑壮1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(10): 1084-1094. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210256

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  摘要：烧结原料需经过制粒处理以确保高效低耗的烧结生产，即在水或其他粘结剂的参与下混合料颗粒在相互运动、碰撞中形成粒度更大且粒度分布更窄的聚团颗粒体。制粒效果受制粒设备参数和铁矿粉物理化学性质的影响，因而合适的制粒工艺和铁矿粉优化配置对烧结技术经济指标的改善具有显著作用。阐述了制粒现象的基本理论，综述了制粒过程中颗粒聚结长大的作用力以及颗粒的长大机制，制粒工艺参数如加水量、搅拌动能、制粒时间等和铁矿石的粒度组成、表面性质、颗粒形貌等性质对制粒效果的影响规律。相关结果为系统深入理解铁矿粉制粒过程以及高效生产优质准颗粒提供理论基础。
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  Al2O3对铁矿烧结球团及高炉冶炼的影响

  潘建，马雯卓，朱德庆，董韬，郭正启，杨聪聪

  钢铁研究学报. 2021, 33(10): 1095-1108. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210257

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  摘要：随着中国钢铁行业迅猛发展，高品位铁矿石储量减少，进口铁矿石以及国内自产铁矿石中Al2O3含量逐年增加，将会给烧结矿、球团矿生产及高炉冶炼带来一系列不利影响。介绍了不同赋存状态的Al2O3的形成及形貌特征，总结了Al2O3赋存状态改变以及含量增加对烧结矿、球团矿和高炉冶炼的影响规律及机制，Al2O3赋存状态、含量改变会对烧结矿、球团矿的成品矿质量、矿物组成和冶金性能产生影响，同时Al2O3含量的增加会对高炉炉渣的熔化性、黏度和脱硫产生不利影响。基于以上内容，认为可通过改善选矿过程、烧结球团制备过程和高炉冶炼过程3个环节来减少Al2O3对烧结球团、高炉冶炼的影响。