2022年, 第34卷, 第5期　刊出日期：2022-05-20

  

• 全选
  |

综合论述
• Select
   先进镀锌高强钢中液态金属脆化的研究进展及挑战

  丁凯1,2，董武峰1,2，王利3,4，潘华3,4，雷鸣3,4，高玉来1,2

  钢铁研究学报. 2022, 34(5): 399-410. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210209

  摘要 ( )   可视化   收藏

   先进高强钢广泛用于汽车车身结构，能够在保证车辆安全性的同时使整体车身减重，满足节能减排的要求，在汽车轻量化方面已凸显出巨大的应用潜力。通常汽车用高强钢板需要进行表面镀锌处理以提高车身结构的抗腐蚀能力。但镀锌高强钢板在点焊过程中容易产生液态金属脆化，降低焊接接头的承载性能。镀锌热成形高强钢在热成形过程中也会产生液态金属脆化，使其抗拉强度和伸长率明显降低。概述了先进镀锌高强钢板中的液态金属脆化现象及其产生原因和机制，并着重分析了液态金属脆化的影响因素。此外，结合最新的研究进展阐述了目前先进镀锌高强钢板中液态金属脆化面临的挑战并提出了可行的研究思路。 
冶炼与加工
• Select
   大型高炉风口供风特性数值模拟研究

  倪澳1，李承志1，张伟2，尹腾3，卢正东3，薛正良2

  钢铁研究学报. 2022, 34(5): 411-420. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210138

  摘要 ( )   可视化   收藏

   为优化大型高炉送风系统的供风特性，以某4000m3高炉的送风系统为研究对象，采用CFD数值模拟方法分析了风口布局、风口直径和总供风量对高炉送风管路内部及风口处压强和风速的影响规律。结果表明，大型高炉的最大风口速度一般位于距离热风总管最近的2个支管处，整体风量分布不均匀；在堵住上述2处风口后，剩余风口风量的分布均匀性有所提高；风口速度分布规律与支管入口处的压强分布规律一致，改变风口直径会显著影响支管入口处的压强，进而影响风口速度和鼓风动能。改变总鼓风量会影响送风管路各处的气体速度和压强，风口鼓风动能方差随总鼓风量的增加而显著提高。适当缩小风口尺寸或增加总鼓风量可以提高炉缸中心活跃度，抑制边缘煤气流发展。 

   
• Select
   w(MgO)对本地高硅铁精粉球团强度影响

  白佳佩1，刘文强1，杨爱民1，李杰1，李大亮2，李飞2

  钢铁研究学报. 2022, 34(5): 421-428. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210156

  摘要 ( )   可视化   收藏

   采用铁矿粉基础特性测定系统和偏光显微镜，对本地高硅铁精粉M、Y以及低硅精粉进行基础特性实验并通过矿相分析研究了w(MgO)对球团强度的影响。铁矿粉基础特性实验结果表明：M粉同化性温度较高且连晶强度较高，适宜用作造球的主要原料；混合料的合理配比为M粉∶Y粉∶低硅精粉=5∶3∶2，在此配比下的w(SiO2）约为55%~56%。然后进行压块焙烧实验，研究结果表明：随着w(MgO)的提高，压块抗压强度呈先升高后降低的趋势，在w(MgO)=18%时达到最高，为3531N/个；当w(MgO)=18%时，矿相主要为赤铁矿相，赤铁矿结晶最好并连接成片，硅酸钙相较少，粘结相和铁酸钙相一定程度上稳定了整体的结构，强度达到最高；而随着w(MgO)继续增多，铁酸镁相增多，抑制了赤铁矿的结晶，连接晶发育差，晶粒细小分散，强度降低。 

   
• Select
   氧化球团烟气中SO2和H2O(g)对SCR脱硝的影响

  范晓慧，朱渊，甘敏，季志云，孙增青，武钰丰

  钢铁研究学报. 2022, 34(5): 429-437. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210157

  摘要 ( )   可视化   收藏

   选择性催化还原（SCR）具有效率高、技术成熟的优势，但处理球团烟气需要加热才能达到SCR脱硝的反应温度，导致能耗和运行成本高。氧化球团预热Ⅱ段（PH段）烟气温度在300℃以上，满足SCR反应所需温度，但是烟气中含有的SO2和H2O(g)，会对催化剂的脱硝性能产生影响。研究了PH段烟气中SO2和H2O(g)对V/Ti催化剂脱硝性能的影响规律及机制，结果表明：SO2和H2O(g)均会一定程度降低催化剂的脱硝性能，H2O(g)对脱硝的影响要比SO2的影响小并且可逆。SO2和H2O(g)同时存在时对催化剂的脱硝性能影响最大且不可恢复，在10%H2O(g)+1100mg/m3SO2浓度下反应5 h后催化剂的脱硝率从961%降低至772%。烟气中的SO2和H2O(g)与NH3反应生成的硫酸铵盐在催化剂表面沉积吸附，使反应后的催化剂比表面积降低且分散度降低，不利于NO和NH3的吸附从而降低催化剂的脱硝性能。因此，烟气中SO2和H2O(g)含量的控制，以及脱硝条件的优化对PH段SCR脱硝至关重要。 

   
• Select
   六流小方坯中间包堵流浇注的数值模拟研究

  赵鹏1,2，张华1,2，方庆1,2，王家辉1,2，吴国良1,2，倪红卫1,2

  钢铁研究学报. 2022, 34(5): 438-450. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210123

  摘要 ( )   可视化   收藏

   在连铸生产中，时常会因钢水供应不足或设备故障对生产节奏调配而进行堵流操作。以某厂六流小方坯中间包为对象，采用数值模拟的方法，研究了其在堵1流和堵2流浇注的情况下的流场和温度场及夹杂物的去除率，来确定最佳的堵流操作，为现场生产提供理论指导。结果表明，堵1流和堵2流情况下，随着堵流从边缘靠近冲击区，中间包整体平均停留时间分别延长433、1093s，活塞区体积增加13%、123%，死区体积降低04%、41%，各流流动的一致性都得到了提高，中间包整体温度也更均匀，5、10、20和40μm夹杂物去除率变高，但是80和100μm夹杂物去除率变低。堵1流时，选第3流或第4流最佳；堵2流时，选第3流和第4流最佳。 

   
• Select
   桨叶形状对KR法脱硫混合行为影响的数值模拟  

  纪俊红，江禹，杜鸿贤，王硕硕

  钢铁研究学报. 2022, 34(5): 451-460. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210135

  摘要 ( )   可视化   收藏

   为了改善KR搅拌法脱硫剂浪费严重的问题，开发3种新型搅拌桨改善铁水和脱硫剂的混合效果。应用CFD技术，以速度场、湍动耗散率和混匀时间为特征，描述液面的卷入能力和内部混合能力。通过对比3种桨形与传统桨形（A桨）的铁水流动结构，分析结构参数和操作参数之间的影响规律。研究结果表明，方形桨（B桨）卷入脱硫剂的能力和改善混合效果强于其他3种桨形，随转速从60r/min增加到80r/min，柱状回转区体积减小60%，死区体积减小67%，混匀时间缩短52%；D桨的下倾角和径向斜边改善了搅拌桨下方死区混合效果，随转速从60r/min增加到80r/min，死区体积减小51%，混匀时间缩短48%；C桨的卷入能力和混合效果介于D桨和B桨之间；A桨效果最差。

   
• Select
   连铸结晶器内弥散氩气泡的瞬态运动和捕捉行为  

  宫佳睿，刘中秋，吴颖东，姚毓超，姜玖华，李宝宽

  钢铁研究学报. 2022, 34(5): 461-469. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210132

  摘要 ( )   可视化   收藏

   针对连铸结晶器内弥散氩气泡的瞬态运动和捕捉行为，发展了耦合流动传热凝固气泡运动的大涡模拟模型，研究了结晶器凝固坯壳内钢液的非稳态湍流场和氩气泡的瞬态运动特征。结果表明，凝固坯壳对结晶器内钢液流场有较大影响，液相区内钢液流动不对称，导致气泡的运动和捕捉位置分布不均匀；小尺寸的气泡更容易运动到液相穴较深的区域；且随着拉速的增加，气泡的穿透深度增大；将使逃逸率和滞留率达到极值时的气泡直径定义为临界直径，本研究中临界气泡直径在05~1mm之间；当气泡直径大于临界气泡直径时，在给定拉速下均有较高的上表面逃逸率，以及较低的坯壳捕捉率和滞留率；而当气泡直径小于临界气泡直径时，坯壳捕捉率和滞留率随着拉速的增大和气泡直径的减小而增大。

   
材料研究
• Select
   09MnNiDR低温容器钢高温力学性能研究

  丁航1，魏康吉1，杨勇2，曾凡政2，王丽君1，周国治1

  钢铁研究学报. 2022, 34(5): 470-477. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210059

  摘要 ( )   可视化   收藏

   采用Gleeble1500热模拟机研究了09MnNiDR钢的高温力学性能，得到600~1350℃范围内试样的断面收缩率、抗拉强度和应力应变曲线，并结合扫描电镜（SEM）观察断口形貌和FactSage软件进行凝固相分析。结果表明，该钢种的第Ⅰ高温脆性区为液相线温度（tL）到1350℃，高温塑性区为1350~950℃，第Ⅲ低温脆性区为950~600℃。高温塑性区为奥氏体区，具有良好塑性，但高温抗拉强度较低；第Ⅲ低温脆性区塑性降低，是由于950℃以下奥氏体向α铁素体转变。从断口形貌观察可知，高温塑性区主要为穿晶断裂，第Ⅲ低温脆性区主要为沿晶断裂，同时在高温塑性区断口观察到液态夹杂物MnOSiO2Al2O3，结合三元相图可知析出夹杂物熔点低于1300℃。为得到低熔点塑性好的夹杂物，应控制MnO与SiO2的比例在1~15左右，同时Al2O3的质量分数控制在10%~17%，降低连铸过程中产生内部裂纹的风险。 

   
• Select
   冲击载荷对10Mn钢磨损性能的影响及耐磨机制分析  

  王涛1,2，胡锋1,2,3，周雯1,2,3，尹朝朝1,2，柯睿1,2，吴开明1,2,3

  钢铁研究学报. 2022, 34(5): 478-488. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20200319

  摘要 ( )   可视化   收藏

   通过水韧处理配合450℃时效热处理工艺，研究10Mn钢在2和5J冲击载荷下耐磨性能。结果表明，10Mn钢在5J冲击载荷下失重量更少，加工硬化的速率更快，并且在不同冲击载荷下磨损失重量都出现了周期性变化。磨损表面SEM结果表明，表面存在犁削磨损、凿削磨损、裂纹。通过XRD数据对亚表面奥氏体和马氏体体积分数进行定量计算，随着冲击功的增加，奥氏体含量减少，马氏体含量增加。对磨损后的亚表面微观组织进行TEM表征，磨损层存在高密度位错、层错、形变孪晶,并且位错在碳化物处堆积。亚表层的EBSD结果表明，磨损过程中产生了形变马氏体和裂纹，马氏体在高位错密度区形核长大，而裂纹沿着奥氏体晶界扩展，最终在高密度位错区和形变马氏体处受阻从而停止扩展。耐磨机制由位错强化、形变诱发相变强化、形变孪晶强化多种强化机制组成。 

   
• Select
   中碳25Mn钢低温韧化机制  

  杨跃辉，李敬，苑少强，梁国俐，张晓娟

  钢铁研究学报. 2022, 34(5): 489-495. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210055

  摘要 ( )   可视化   收藏

   为研究中碳25Mn钢的低温韧化机制，测定了其在不同温度下的冲击功，观察了冲击断口处的显微组织，并采用EBSD技术对组织中各相的构成及晶界组成进行了分析，进而讨论了实验钢在不同温度下的变形机制及其对韧性的影响，结果表明：室温时裂纹尖端区域主要通过TWIP机制实现韧化；随温度降低，裂纹尖端区域中的TRIP机制增强，这虽然能够缓解尖端的应力集中，但生成的马氏体会促进裂纹扩展，导致韧性降低；结果也证明，低温下断口附近的变形机制既有孪生也有滑移，位错的滑移易于诱发“slippingoff”机制，这也会导致钢的韧性恶化。总体来看，实验钢的低温韧性主要取决于裂纹尖端较小范围内材料的变形机制，而TRIP机制的韧化效果低于TWIP机制。 

   
• Select
   新型奥氏体耐热不锈钢C-HRA-5的热变形行为  

  王伟聪，杜华云，侯利锋，卫欢，刘笑达，卫英慧

  钢铁研究学报. 2022, 34(5): 496-503. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210071

  摘要 ( )   可视化   收藏

   为了获得CHRA5钢轧制生产的最佳工艺参数，采用Gleeble3800热力模拟试验机对CHRA5钢进行了双道次热压缩实验。实验在变形温度范围为900~1100℃，应变速率范围为001~1s-1，道次间隙时间分别为1、5、15、30s的条件下获得C-HRA-5钢的真应力应变曲线。采用0.2%补偿法计算得到了软化分数，且软化分数随变形温度的升高和应变速率的增大而增加。通过线性回归分析得到了MDRX的动力学方程。建立的C-HRA-5钢热加工图表明材料在1000~1100℃的范围内变形稳定。此外，道次间隙时间为5s时，C-HRA-5钢在较低温度下进行第2道次压缩的过程中不会出现失稳。