2022年, 第34卷, 第4期　刊出日期：2022-04-20

  

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综合论述
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  钢轧制过程中非金属夹杂物变形研究进展

  蒋香归1，任英1，杨文1，张立峰2

  钢铁研究学报. 2022, 34(4): 297-308. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210248

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  摘要：针对轧制过程中非金属夹杂物变形的研究方法、表征参数以及影响因素进行了综述。研究表明冷轧过程中弹性模量小的夹杂物具有更好的变形能力，热轧过程中黏度小的夹杂物更利于变形，轧制温度在钢基体、夹杂物的流动应力曲线交点温度左右的温度区间内有较大的影响。还分析了夹杂物尺寸、轧制压下量等因素对夹杂物变形的影响。不同种类夹杂物的物性参数与变形能力之间的定量研究将会成为将来的研究重点。
冶炼与加工
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  焦粉粒度对烧结混合料制粒的影响

  陈许玲，吕浩，甘敏，范晓慧，黄晓贤，季志云

  钢铁研究学报. 2022, 34(4): 309-316. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210144

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  摘要：研究了焦粉粒度对烧结混合料制粒的影响，包括焦粉在制粒小球中的分布规律与混合料制粒效果。结果表明：粒度小于0.5mm焦粉主要起黏附粉作用，较为均匀地黏附到各粒级制粒小球中；粒度在0.5~1mm的焦粉作为核颗粒，分布在0.5~1mm、1~3mm制粒小球中的占比总和为81.3%，部分以共核形式存在于3~5mm及以上粒级的制粒小球中；粒度在1~3mm及以上粒级焦粉作为核颗粒分布于相同粒级与大一粒级的制粒小球中；粒度在1~3mm及以上粒级焦粉对烧结混合料制粒无明显影响，粒度小于1mm的焦粉会提高制粒后混合料中小粒径制粒小球的含量，不利于混合料制粒，应尽可能减少焦粉中粒度在05~1mm的含量，将焦粉中粒度小于0.5mm的质量分数控制在20%~30%。
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  Sol-Gel法制备掺Fe莫来石的非等温动力学研究

  白玉云1，丁学勇1，齐渊洪2，居天华1，刘金生1

  钢铁研究学报. 2022, 34(4): 317-325. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210070

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  摘要：为深入了解回转窑结圈的反应动力学机制，结合Sol-Gel法和燃烧法合成了掺杂量（质量分数）为0%、9%、12%和15%Fe的莫来石前驱体。利用DSC、XRD、SEM以及EDS对实验过程的物相转变、微晶变化进行分析，采用非等温动力学模型（KAS、AugisBennett方程）和GaussAmp拟合方程计算了活化能Ea、Avrami指数n和拟合速率方程f（t）。结果发现，铁的加入会降低莫来石结晶温度，使液相形成温度降低，莫来石纳米晶呈三维扩散长大，晶体由形状良好的等轴球形发展为枝晶状，形成了枝晶互锁结构，对动力学参数进行计算，得Ea为941.49kJ/mol，n为1.46，拟合反应为自催化反应。研究结果表明Fe的加入会促使莫来石反应活化能和液相形成温度降低，导致物料板结，结圈加剧。
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  球团链箅机回转窑工艺中氯和硫元素迁移规律

  王飞1，毛瑞1，许源1，张振伟2，邵久刚1

  钢铁研究学报. 2022, 34(4): 326-333. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210148

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  摘要：对链箅机回转窑工艺中各段球团样品进行实验分析，研究了氯元素和硫元素在链箅机回转窑工艺中的迁移规律，明晰了烟气中HCl的生成机制。结果表明，球团原料中的氯元素主要是以NaCl的形式存在，氯元素有一部分在链箅机抽风干燥段会转变成HCl气体并进入烟气，一部分在链箅机预热Ⅱ段之后以NaCl的形式汽化进入烟气，剩余的氯元素仍以NaCl的形式存在于成品球团矿中。烟气中的HCl气体是在抽风干燥段，由富含SO2的烟气与含水球团料层中的NaCl发生反应生成的，烟气中SO2转变成Na2SO4重新固定于料层中。在预热Ⅰ段和预热Ⅱ段，烟气中的SO2与原料中碳酸钙分解生成的游离CaO反应生成CaSO4，也会重新固定烟气中的SO2。
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  自动统计在夹杂物分析过程中的应用

  宋明明1,2，门超奇1,2，谢毓敏1,2，朱航宇1,2，马国军1,2，薛正良1,3

  钢铁研究学报. 2022, 34(4): 334-340. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210122

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  摘要：为了探明夹杂物自动分析设备在夹杂物统计过程中的准确性，利用夹杂物自动分析和手工统计分析的方法对夹杂物的尺寸、数量和种类进行统计表征，对比分析了2种分析方法在稀土钛处理钢中结果的差异。研究结果表明：夹杂物自动分析不适用于含稀土钢中夹杂物数量和尺寸的统计分析，但对于夹杂物中不同成分组元的含量和面积分数的统计，夹杂物自动分析的结果是准确的。原因主要是自动分析会将一个夹杂物内部成分差异较大的不同区块认定为2个或多个小夹杂物，导致统计得到的夹杂物数量偏高，尺寸偏小，复合夹杂物数量偏少。
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  旋转电极电渣重熔过程电极熔速的理论解析

  段怡如，李宝宽，黄雪驰，刘中秋，李孟臻

  钢铁研究学报. 2022, 34(4): 341-351. https://doi.org/10-13228/j.boyuan.issn1001.0963-20210118

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  摘要：旋转电极电渣重熔通过改变结晶器内熔体的流动和传热规律，增强了渣池与电极间的对流换热，在提高电极熔化速率和生产效率方面具有巨大潜力。提出了电渣重熔过程电极熔化速率的求解方法，并考虑了电极旋转时的强制对流，基于多物理场耦合模型预测了电极直径、转速对电极熔化速率的影响规律。结果表明，随着转速提高，金属液滴由从电极中心滴落向电极边缘滴落转变，高温区由渣池外侧向渣池中心移动。当转速从0增大至90r/min，55mm直径电极的熔化速率从7.90g/s增大至9.68g/s，对比固定电极，转速为90r/min时，生产效率最多提高了22.5%；进一步增大转速，电极熔化速率反而减小。存在一个最佳转速可使熔化速率达到最大，且该最佳转速随着电极直径的增大而减小。
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  基于混合策略的转炉终点锰含量预测研究

  李爱莲1，全凌翔1，刘浩楠1，解韶峰2，崔桂梅1

  钢铁研究学报. 2022, 34(4): 352-360. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210130

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  摘要：转炉终点钢水锰含量预测，对原料添加和冶炼成本节约具有重要作用。针对凭经验预估的终点锰含量值与实际值较大偏差导致的生产成本升高的问题，建立了一种基于混合策略的改进型鲸鱼优化算法(IWOA)与最小二乘向量机(LSSVM)的转炉终点锰含量预测模型，引入柯西变异提高鲸鱼优化算法(WOA)跳出局部最优的能力；借助惯性权重增强鲸鱼算法局部搜索能力和收敛精度；提出差分变异以增加鲸鱼算法在探索末期的物种多样性和降低陷入局部最优概率。实验结果表明，IWOALSSVM锰含量预测模型不仅在全局和局部寻优以及收敛速度有较大的提升，在误差性能指标方面优势明显，且预测误差于±0.01%间的命中率为93.3%。
材料研究
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  应变速率对中碳低温贝氏体钢强塑性的影响

  陈康彦1，胡锋1,2，周松波1，周雯1，潘先明4，吴开明1,2,3

  钢铁研究学报. 2022, 34(4): 361-370. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200298

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  摘要：为探索低温贝氏体钢的断裂行为，研究应变速率对低温贝氏体钢TRIP效应的影响，采用不同应变速率的拉伸试验对低温贝氏体钢的强塑性进行研究。利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及X射线衍射（XRD）等试验方法对低温贝氏体钢的微观组织、断口形貌及裂纹走向进行表征。结果表明，随着应变速率的提高，试验钢的屈服强度由771MPa上升至806MPa，抗拉强度由1554MPa上升至1606MPa，断后伸长率由13.5%下降至9.0%。主要原因是高应变速率拉伸引发的绝热温升抑制了残余奥氏体的马氏体相变，对试验钢塑性造成负面影响。
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  热处理工艺对海洋工程用高强度耐低温H型钢组织及性能影响

  赵培林，王中学，刘超，李春传，杨旭，李超

  钢铁研究学报. 2022, 34(4): 371-379. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210073

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  摘要：以热轧耐低温H型钢为研究对象，采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜分析和力学性能测试等手段，研究了完全淬火和亚温淬火对试验钢微观组织和力学性能的演变规律。结果表明，试验型钢经780℃亚温淬火+600℃回火处理后，形成回火索氏体+铁素体的网状组织；试验型钢900℃淬火+600℃回火处理后，转变得到具有马氏体位向的回火索氏体，碳化物分布更加细小均匀，位错密度下降。2种热处理工艺制备H型钢综合力学性能优良，屈服强度均达到500MPa以上，900℃淬火+600℃回火处理后钢的屈服强度和抗拉强度更高。-40℃低温冲击韧性比热轧状态下出现大幅度提高，随着淬火温度升高冲击功更加稳定。
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  AM对低碳贝氏体钢等温相变和显微组织的影响

  蔡锋1，田俊羽1,2，胡海江1，周明星1,3，徐光1

  钢铁研究学报. 2022, 34(4): 380-387. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200315

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  摘要：设计了马氏体起始相变温度（Ms）以上和以下5个不同温度等温淬火实验，研究了Ms以上和以下温度等温淬火对低碳贝氏体钢组织和相变动力学的影响。结果表明，试样在Ms以下等温淬火时，保温前生成的先马氏体（AM）显著缩短了等温贝氏体相变孕育期，加速贝氏体形核，细化贝氏体组织。然而，Ms以下等温淬火时，总的等温贝氏体相变动力学与先马氏体的体积分数（fAM）有很大关系，当fAM较低时，AM的形成缩短了贝氏体相变孕育期，加速了贝氏体相变，当fAM过高时，又阻碍贝氏体相变，延长贝氏体总的相变时间。最后，采用AustinRickett(AR)和JohnsonMehlAvramiKolgomorov(JMAK)动力学模型对等温贝氏体相变动力学进行分析，结果表明，与AR模型相比，JMAK模型更适用于本研究的实验结果。
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  M50NiL轴承钢淬回火组织特征及拉压疲劳裂纹的萌生

  王凯1,2，杨卯生2，曹建春1

  钢铁研究学报. 2022, 34(4): 388-398. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210040

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  摘要：通过拉压疲劳试验及微观组织观察研究了M50NiL轴承钢淬回火组织特征及对疲劳裂纹萌生的影响作用。结果表明，试验钢的组织主要为板条马氏体，少量δ-铁素体及M2C、MC碳化物；扫描电镜观察发现1070℃淬回火试样δ-铁素体及临近的聚集球状M2C碳化物，δ-铁素体位于晶界处，尺寸主要为4~8μm，钢中碳化物尺寸最大为2.66μm；1100℃淬回火试样δ-铁素体相界存在大量片状的M2C碳化物，尺寸在8μm以上的δ-铁素体数量增加，最大为17.51μm；1070℃淬回火试样的疲劳极限为713MPa，主要起裂源为Al2O3、Al2O3-CaO夹杂物，循环次数随夹杂物尺寸的增大而降低，且Al2O3-CaO夹杂更易引起试样的疲劳断裂；1100℃淬回火试样的疲劳极限为707MPa，主要起裂源为δ铁素体组织缺陷，起裂源于8μm以上δ-铁素体的相界处，疲劳寿命受应力及δ-铁素体尺寸影响。