2012年, 第47卷, 第3期　刊出日期：2012-03-15

  

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综合论述
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  CO2在炼钢工艺的应用及发展

  朱荣,毕秀荣,吕明

  钢铁. 2012, 47(3): 1-5.

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  钢铁生产过程CO2排放占工业CO2排放量的16%左右。如何降低CO2排放并使CO2进行资源化利用是钢铁工作者关心的重要问题。以CO2在炼钢过程中的资源化利用为出发点，分析了国内外CO2作为炼钢过程的搅拌气源、反应介质及保护气源的应用情况，并介绍了笔者在炼钢应用CO2方面所做的前期研究工作的进展。
原料与炼铁
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  低FeO烧结条件下的适宜配碳量和碱度

  边妙莲，吴胜利，张丽华，朱娟，王清峰，龙芳仪

  钢铁. 2012, 47(3): 6-10.

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  通过微型烧结试验研究配碳量和碱度对烧结矿中FeO含量的影响程度，以及对烧结液相生成和固结强度的影响规律，探讨低FeO烧结条件下，烧结矿中适宜的配碳量和二元碱度。试验结果表明：降低配碳量或提高碱度，烧结矿中FeO含量均降低；液相流动性随配碳量增加呈先上升后下降的趋势。配碳量为4.0%时液相量达到最高值，但随碱度升高液相流动性增强；烧结矿自身粘结相强度随配碳量增加略有下降趋势，但其随碱度增加而升高。因此，低配碳量条件将引起烧结液相量不足和烧结矿冷态强度下降。通过提高碱度，可以弥补液相不足并确保烧结矿冷态强度。结合烧结杯试验结果，明确烧结料中配碳量为2.92%，碱度提高到2.1时，能实现低FeO烧结的同时获得产、质量指标优良的烧结矿。
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  配用WPF粉矿烧结试验研究

  何志军，金永龙

  钢铁. 2012, 47(3): 11-14.

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  通过小型烧结试验装置对低品质WPF澳矿粉的高温特性进行了研究。在此基础上,对应用WPF的配矿方案进行了烧结杯试验。研究结果表明，WPF的同化性较高，但是液相流动性较弱，因此可以利用其高温特性与其他矿粉搭配烧结，弥补其SiO2和Al2O3含量较高的缺点。WPF矿粉配比在10%~15%时有利于烧结矿取得良好的冶金性能，同时增加烧结矿中还原性能良好的针状铁酸钙含量。
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  大型高炉合理炉腹煤气量指数的控制及探讨

  卫继刚

  钢铁. 2012, 47(3): 15-19.

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  从太钢5号高炉炉腹煤气量指数54m3/(min·m2)到67m3/(min·m2)的实践出发，探讨其对生产的影响及合理控制该指数的意义，从而为大型高炉实现较高炉腹煤气量指数下的低燃料比、经济化生产服务。
炼钢
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  连铸厚板坯轻压下技术的应用

  王文军,朱志远,李战军,刘洋,李景光,刘金刚

  钢铁. 2012, 47(3): 20-24.

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  对首秦2号板坯连铸机轻压下工艺进行了细致的研究。通过连铸坯射钉试验对首秦2号连铸机二级冷却模型进行了校验；通过不同轻压下率试验条件下连铸坯中心偏析的程度确定了合理的、能够有效改善连铸坯中心偏析的轻压下率；通过连铸坯厚度方向不同部位碳硫元素的分析对轻压下工艺改善前后连铸坯中心偏析度进行了对比。结果表明：首秦2号连铸机二级冷却模型能够准确反映连铸坯凝固末端的位置。在拉速为0.70m/min的连铸工艺条件下，320mm厚连铸坯轻压下段为第9和第10段，合理的轻压下率应该保持在0.85～1.0mm/m之间。采用合理的轻压下工艺后，连铸坯中心偏析得到了明显改善，满足了首秦高品质中厚板对连铸坯内部质量的严格要求。
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  RH吹氧操作对超低碳钢脱碳速率的影响

  李崇巍，成国光，王新华，朱国森，崔爱民

  钢铁. 2012, 47(3): 25-29.

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  以迁钢RH精炼炉为背景，建立了RH强制脱碳数学模型，确定了脱碳的4个反应地点：真空室内钢液自由表面，氩气表面，真空室钢液内部与飞溅液滴表面，并进行了RH强制脱碳机制研究。模型计算结果表明，在真空处理前期，钢液内部脱碳速率在4个脱碳地点中占据主导地位，而在后期以液滴脱碳为主；在迁钢现有的压降模式下，确定了第3分钟进行吹氧操作，保证40m3/min的吹氧流量为最佳的工艺处理方式，并通过迁钢实际生产炉次的对照验证了模型计算结果。
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  宝钢在线二冷控制模型的研发与应用

  张群亮

  钢铁. 2012, 47(3): 30-33.

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  针对连铸生产过程中的二冷配水问题，建立了铸坯的凝固传热数学模型。通过实时模拟计算铸坯的温度场，并与PID控制技术相结合，开发了在线二冷控制模型。模型能自动根据钢种、铸坯规格及工艺参数的变化动态调整二冷控制水量，将铸坯的表面温度控制在工艺目标值附近。通过设计合理的控制系统架构，确保了二冷控制系统的稳定性及可靠性。在线测温结果表明，模型具有很高的计算精度。当拉速、浇注钢水过热度变化时，模型能快速将水量调整到目标值，速度快且超调小，从而确保铸坯的表面温度跟踪误差始终限制在较小范围内；当浇注过程处于相对稳态时，铸坯的表面温度保持在目标值。目前，模型已经应用于宝钢内外的多台连铸机，应用效果良好。
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  钢包精炼炉元素收得率的影响因素分析及预报

  徐喆，,毛志忠，

  钢铁. 2012, 47(3): 34-37.

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  不能及时获得收得率影响因素的检测数据是钢包精炼炉元素收得率预报的难点之一。为了解决该问题，首先通过机制分析，在可测变量中选取并创建可以间接表达收得率影响因素的变量，然后将这些变量作为模型的输入，使用支持向量机方法建立元素收得率预报模型。在试验中，将本方法与已有方法进行了比较，比较结果表明本方法所建模型有较高的预报精确度与命中率，更适合于在生产中使用。
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  基于灰色理论的铁水预处理终点磷含量神经网络预测模型

  张慧宁 ，徐安军，崔健 ，贺东风，田乃媛

  钢铁. 2012, 47(3): 38-41.

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  在传统BP神经网络预测模型的基础上，依据灰色理论中的灰色关联度，提出了输出变量各个影响因素的灰色关联度权值，首次建立基于灰色理论的神经网络预测模型，并依据国内某钢厂300组实际生产数据进行仿真试验。试验结果表明：误差绝对值小于5%的炉数有39炉，占总炉数的65.00%；误差绝对值小于10%的炉数共有58炉，占到96.67%。与传统BP神经网络相比，基于灰色理论的神经网络模型的预测精度提高近12.5%，说明基于灰色理论的铁水预处理终点磷含量神经网络预测模型能更精确地反映现场实际水平。
压力加工
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  鞍钢2150ASP自由程序轧制技术

  徐世帅,史乃安,阎东宇,何安瑞,张华

  钢铁. 2012, 47(3): 42-45.

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  为了解决鞍钢2150ASP生产线炼钢、连铸和轧制线之间相互影响与相互制约的问题，通过开发LVC工作辊和ASPB支持辊、在精轧机组应用高速钢工作辊和热轧工艺润滑、轧制计划动态编制等一系列相关技术，实现了具有ASP特点的自由程序轧制技术。实际应用效果表明，在保证带钢凸度和平直度精度的前提下，可实现不同钢种、不同厚度和不同宽度带钢的混合轧制，并且同宽轧制长度达到了100km，逆宽轧制达到了300mm。推行自由程序轧制后，连铸坯的直装率达到了60%以上，热装率达到了85%以上。
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  热轧带钢变行程窜辊策略优化模型

  李维刚,，刘相华，易剑，郭朝晖

  钢铁. 2012, 47(3): 46-50.

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  提出一个用于常规平辊的窜辊策略优化模型，能针对不同轧制计划，求解优化的变行程窜辊策略。通过仿真分析得到传统窜辊策略的参数选取原则；提出一种变行程窜辊策略生成算法，确定4个窜辊参数与窜辊策略的映射关系；建立综合考虑猫耳高度与辊面磨损宽度2个轧辊磨损特征参数的优化目标函数。采用结合启发式规则的PSO算法求解，获得优化的变行程窜辊参数。工业生产验证了模型的有效性，优化后的变行程窜辊策略能显著改善带钢板形质量和带钢断面形状，延长轧制公里数。
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  CSP热连轧机无取向硅钢边降控制技术研究与应用

  郭德福，何安瑞，邵健，王崇明，赵海山，兰宇

  钢铁. 2012, 47(3): 51-55.

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  通过掌握CSP热连轧工艺生产无取向硅钢的工艺特点，分析了热轧无取向硅钢边降形成的机制，指出了热轧控制无取向硅钢边降的必要性。最后基于大量的现场跟踪测试及试验数据，提出了一套CSP热连轧工艺生产无取向硅钢的边降控制技术方案，并应用于工业现场，取得了明显效果，满足了下道冷轧工序的边降控制需求。
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  基于有限元与神经网络的板形调控功效

  薛涛，杜凤山，孙静娜

  钢铁. 2012, 47(3): 56-60.

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  针对冷连轧机组中的6辊CVC轧机，利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立仿真模型，对多种轧制条件下轧件的弹塑性变形和辊系的弹性变形进行了耦合计算，得到了6辊CVC冷轧机工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移的板形调控功效离散值。研究了不同轧制工艺参数、轧件参数和轧辊参数对各板形调节机构调控功效的影响规律，并得出相应的板形调控功效系数。以有限元计算结果为样本，利用BP神经网络强大的非线性映射功能，建立了板形调控功效的神经网络计算模型，为板形在线闭环控制模型提供高精度的板形调控功效，解决了有限元计算耗时长，难以满足在线控制要求的问题。
钢铁材料
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  无取向硅钢表面纳米结构的渗硅行为

  莫成刚,刘刚,黄璞,左良

  钢铁. 2012, 47(3): 61-64.

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  对3%无取向硅钢进行表面机械研磨处理（SMAT），获得表面纳米结构，再进行550~650℃、4h固体粉末渗硅处理，用透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）研究表层组织演变。结果表明：经过SMAT后，3%无取向硅钢表面晶粒尺寸降低至10nm左右，纳米晶层厚度约为20μm。经过550~650℃、4h渗硅处理后，SMAT样品表面形成化合物层，其厚度随着渗硅温度的升高由27μm增加到150μm。化合物层由FeSi和Fe3Si两相组成，其中FeSi相随着渗硅温度的升高而逐渐增加。
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  WNQ570桥梁钢的静态再结晶行为

  董汉雄，孔进丽，邹德辉，董中波，骆海贺，王青峰

  钢铁. 2012, 47(3): 65-69.

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  为了研究轧制工艺对WNQ570桥梁钢再结晶行为的影响，采用Gleeble-3500热模拟试验机模拟了其双道次热变形过程，测试了试验钢的应力-应变曲线，建立了静态再结晶晶粒体积分数随变形温度和道次间隔时间变化的关系模型，分析了应变诱导析出抑制对静态软化行为的影响。研究结果表明：静态再结晶体积分数随变形温度的提高或道次间隔时间的延长而增大，应变诱导析出抑制静态再结晶的进行；静态再结晶激活能为240.47kJ/mol。研究结果为制订试验钢二阶段控轧工艺提供了依据。
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  900MPa热轧板Q-P-T工艺及其工程可行性的研究

  袁鹏举, ，周澍，刘春伟，王颖，武玉利，戎咏华

  钢铁. 2012, 47(3): 70-75.

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  基于合金设计制备出2种低合金试验热轧板钢，在采用水淬＋盐浴回火的淬火-分配-回火（Q-P-T）工艺处理后，达到了屈服强度900MPa和伸长率15％的设计指标，为后期自行设计的单道次穿水淬火冷却装置用于热轧板的Q-P-T工艺工程可行性的研究奠定了基础。X射线衍射、扫描电镜和透射电镜的微观组织分析表明:与传统的淬火回火（Q&T）工艺相比，Q-P-T先进高强度钢中位错型板条马氏体基体及其内弥散分布的合金碳化物贡献于高的强度，板条马氏体间的薄片状奥氏体贡献于优良的塑性。此外，还进一步探讨了Q-P-T工艺中残余奥氏体的作用和多道次穿水淬火冷却装置用于不同厚度热轧板在线Q-P-T处理的可行性。
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  板坯加热温度对冷轧镀锡板AlN溶解的影响

  裴新华，，胡恒法，，刘振宇

  钢铁. 2012, 47(3): 76-79.

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  通过实验室固溶热处理试验和现场热轧工艺试验研究了板坯加热温度对AlN溶解的影响规律，并采用热力学计算进行了验证，比较了不同热轧加热温度的冷轧退火成品板的织构类型特征。研究结果表明：当板坯加热温度大于1150℃以上时，板坯中的AlN均能较充分溶解，其溶解量大于90%，常规的热轧板坯加热温度能够满足热轧镀锡原板AlN溶解的工艺要求。试验结果为制定合理的热轧镀锡原板加热温度提供了依据。
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  Nb、Mo元素对X70级管线钢组织和硬度的影响

  叶晓瑜

  钢铁. 2012, 47(3): 80-83.

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  在Formastor-Ⅱ热膨胀相变仪上，测定了3种不同化学成分的试验钢在不同冷却速度下连续冷却时的热膨胀曲线，采用热膨胀法并结合金相-硬度法绘制了试验钢连续冷却转变曲线（CCT曲线），研究了冷却速度和化学成分对组织及硬度的影响。结果表明：添加Mo元素和高铌含量的试验钢均能在较低的冷却速度和较大的冷速范围内获得针状铁素体组织，并且试验钢的硬度随冷却速度的增大而增加。
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  碳含量对钢中碳化铌在奥氏体中固溶度积的影响

  米永峰，曹建春，张正延，亓海全，周晓龙，雍岐龙

  钢铁. 2012, 47(3): 84-88.

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  以析出热力学为基础，同时考虑碳含量对碳和铌在奥氏体中活度的影响，对含铌高碳钢中碳化铌在奥氏体中的固溶度积与碳含量的变化关系进行了理论计算，得到含铌高碳钢中碳化铌在奥氏体中的固溶度积随碳含量的变化关系；利用物理化学相分析方法对碳的质量分数为0.75%的高碳钢进行了析出相定量分析。通过对比发现，推导得到的高碳钢中碳化铌在奥氏体中的固溶度积与试验结果吻合得较好，说明该公式可以用来研究高碳钢中碳化铌在奥氏体中的的沉淀析出规律。
环保与能源
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  转底炉处理钢厂固废工艺的工程化及其生产实践

  许海川，周和敏，齐渊洪，谢国海

  钢铁. 2012, 47(3): 89-93.

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  钢厂含锌粉尘由于在高炉炼铁工艺中无法有效回收，造成了巨大的资源浪费和环境污染。美国和日本等国家采用转底炉工艺处理钢厂固体废弃物尤其是含锌铅的含铁粉尘，目前已经证明是成功的工艺。介绍了日照钢厂采用转底炉还原工艺处理钢厂固体废弃物，处理能力2×20万t，其特点是原料系统采用冷固结含碳球团，转底炉热源采用两段式煤气发生炉生产的煤气，采用空气、煤气双预热方式回收转底炉烟气系统的余热，金属化球团产品全部作为转炉炼钢的冷却剂使用。经过数月的调试，生产已经正常。其生产实践表明，转底炉工艺可以有效回收钢厂固体废弃物的有价元素，变废为宝。生产的金属化球团形貌保持完好，抗压强度高，金属化率可达到80%左右。转底炉还原工艺在国内成功地工业化生产，将对中国转底炉工艺的发展起到重大的促进作用。
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  高效蓄热二次燃烧技术在加热炉中的应用

  阚兴林，范立学

  钢铁. 2012, 47(3): 94-97.

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  加热炉换向阀换向时，烧嘴内滞留煤气和炉膛烟气一起被抽走排出，造成烟气中CO含量高,而且在烧嘴内形成高温区，使蜂窝蓄热体烧融、烧裂，使用寿命缩短。二次燃烧系统采用PLC换向装置，将一部分废烟气抽出，利用抽出的这部分废烟气将烧嘴内滞留煤气吹扫至炉内，进行二次燃烧。获得收益如下：二次燃烧系统使煤气的燃烧率达到90%以上，加热炉热效率达到71%以上。蓄热体使用寿命从10个月延长到18个月。大幅度地回收烟气中的CO，每年减少CO排放量接近0.2亿m3，达到环保效果。