2013年, 第48卷, 第2期　刊出日期：2013-02-15

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综合论述
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  大型转炉煤气干法除尘技术研究与应用

  张福明，张德国，张凌义，韩渝京，程树森，闫占辉

  钢铁. 2013, 48(2): 1-9.

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  转炉煤气干法除尘技术具有高效能源转换、节约新水、节能减排、清洁环保的技术优势，可以大幅度降低水消耗、高效回收蒸汽和煤气，减少环境污染，是当代转炉冶炼实现高效能源转换的关键技术。针对首钢京唐“全三脱”转炉冶炼工艺过程和技术特征，解析了转炉煤气发生泄爆的工艺机制，研究开发了控制煤气泄爆的安全技术措施。采用CFD数值仿真技术，对蒸发冷却塔内煤气流动过程进行了研究解析，优化了蒸发冷却塔的设计、雾化喷嘴的布置及其流量控制。研究开发了300t转炉在“全三脱”冶炼条件下，合理控制转炉煤气成分、温度的关键技术，有效地提高了煤气、蒸汽的回收率，大幅度减少了煤气泄爆，实现了工艺稳定运行、能源高效回收、排放显著降低的目标。生产实践表明，“全三脱”冶炼条件下全年回收煤气达到85m3/t以上，回收蒸汽达到110kg/t以上，煤气泄爆率控制在0.03%以下，保证了炼钢生产的安全稳定运行，取得了显著的经济效益和生态环境效益。
原料与炼铁
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  高炉无料钟布料料面模拟

  经文波，经薇

  钢铁. 2013, 48(2): 10-13.

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  应用无料钟多环布料数学模型对某高炉布料后料面进行模拟，寻求中心开放较平坦的凸台型料面。研究发现，在小角度差条件下布料，很难形成平坦的凸台型料面；只有在大角度差、大环位环数差条件下布料，才有可能得到近似平坦的凸台型料面。增加边缘矿石量和中心焦炭量以及在减少布矿溜槽倾角和增加布焦溜槽倾角的混合布料时，提高料线或增加矿石批重均可实现中心开放较平坦的凸台型料面。同时还发现，调整布料参数时，有时也有无规律现象发生。
炼钢
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  浸渍管形状对RH精炼中钢液流动和混合特性的影响

  贺庆，刘浏，李相臣，薛利强

  钢铁. 2013, 48(2): 13-28.

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  通过水模拟试验，对采用椭圆形和圆形浸渍管的RH设备分别进行了混匀时间和循环流量的测定，比较后得知：在真空压力97709Pa，插深130mm的条件下，当驱动气体流量大于2.33m3/h 时，椭圆浸渍管的RH循环流量优势明显，大于2.7m3/h时混匀时间明显减少。测出椭圆浸渍管RH设备在不同工艺参数下混匀时间和循环流量的变化规律，并进行了流场流线试验。分析得知，在相同的单位浸渍管截面积供气强度下，椭圆管RH的循环流量和混匀时间均优于普通RH，试验条件下循环流量可增大50%，最后回归出2种模型间循环流量的关系式。
原料与炼铁
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  高炉块状带炉料吸附锌的特点

  赵丽树， 吕庆 孙艳芹 张淑会

  钢铁. 2013, 48(2): 14-17.

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  利用ZnO在石墨坩埚中的还原反应（ZnO+C=Zn+CO）产生金属锌蒸气，模拟高炉块状带烧结矿、球团矿和焦炭吸附锌蒸气和再氧化过程。研究得到：金属锌蒸气在烧结矿表面吸附和再氧化的速度随着温度的升高而提高，表面吸附和再氧化的速度在800℃左右达到最大值；随着烧结矿、球团矿和焦炭粒度的增大，锌蒸气吸附反应的界面积降低，烧结矿、球团矿和焦炭中的ZnO含量降低，锌蒸气通过炉顶煤气排出的比例增加。
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  烧结矿气-固还原过程的矿物组成和显微结构变化

  赵霞，李铁军，潘文

  钢铁. 2013, 48(2): 18-22.

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  利用热重分析方法研究了烧结矿与CO气体的气-固还原反应特征，重点考察了反应的不同阶段烧结矿矿物组成和显微结构的变化以及还原过程烧结矿孔隙率的变化。研究发现：由于烧结矿内矿物组成的改变，随着还原度的增加，烧结矿还原速率逐渐减缓。还原前期主要发生赤铁矿→磁铁矿和铁酸钙→磁铁矿的转变，并且赤铁矿的还原速率要高于铁酸钙。当还原度达到70%时，烧结矿内的赤铁矿、铁酸钙和磁铁矿全部被还原为浮士体和金属铁；根据还原过程烧结矿内部结构和孔隙率的变化，发现还原过程中试样的孔隙率由原来的12.43%增加至5344%，其中大部分的增加量集中在反应的前期。另外，发现存在微气孔的区域更有利于烧结矿的还原。
炼钢
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  宽厚板连铸结晶器摩擦行为在线测试与分析

  张帅，马红军，姚曼，王旭东 ，张晓兵

  钢铁. 2013, 48(2): 29-33.

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  结晶器/铸坯摩擦行为是影响并决定铸坯表面质量的重要因素。以宽厚板坯连铸结晶器为对象，在线检测基于液压振动装置的结晶器/铸坯摩擦力，测试和分析浇铸温度、铸坯断面、拉速与结晶器振动方式等主要工艺参数对摩擦力的影响，为考察和调控结晶器/铸坯摩擦行为提供试验基础。相同工艺条件下，摩擦力随浇铸温度的升高而降低，随铸坯断面尺寸的增加而增大。正弦、非正弦振动方式与拉速-振频、振幅振动控制模型的合理匹配，能够显著改善高拉速下的结晶器/铸坯摩擦行为，结晶器振动工艺的开发和优化对于充分发挥液压振动装置设备潜力，稳定高拉速下铸坯表面质量具有积极意义。
压力加工
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  四线切分控轧控冷装备设计及工艺

  邸全康 ，王全礼，康永林，郑福印，周玉丽，程四华

  钢铁. 2013, 48(2): 34-38.

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  通过Fluent计算，设计了四线切分冷却器内部结构。计算结果认为，冷却器入射角的合理设计值为35°；在水压1MPa、流量100m3/h条件下，当湍流管喉口直径d分别为15、22、30mm时，对流换热系数最大值分别为16、12和11kW/(m2·℃)；为了防止冷却器返水造成的冷却不均匀，建立了压力、流量与环缝的调节关系模型。低温控轧的四线切分使金属流变速度降低。为了生产顺行和减小线差，对预切分孔型K4和切分孔型K3的楔间距、楔角、两边切分孔半楔角、辊缝和楔角半径等参数进行优化设计。结合测定的CCT曲线，通过Ansys温度场分析制定了合理的两次控冷工艺参数，实现了基圆在P+F组织条件下合金元素减量化生产。
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  考虑打滑和双间隙影响的厚板轧机主传动系统扭振

  杜国君 张忠健 高崇一

  钢铁. 2013, 48(2): 39-43.

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  建立了主传动系统含双间隙的4自由度非线性扭振模型，并针对轧机在打滑过程中发生的扭转振动进行数值模拟，得到了主传动系统扭振的动力学响应。通过对位移响应结果分析，发现在系统发生扭转振动时，间隙处出现了重复碰撞，各振子的相对位移较大。最后给出了含有双间隙时系统各轴段的扭矩放大系数，并讨论了系统中间隙的大小、位置对各轴段扭矩放大系数的影响，比较了单间隙和双间隙时系统扭矩放大系数。对此类含间隙，特别是含多处间隙系统的研究具有一定的参考价值。
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  热轧带钢超快冷模型及自适应控制系统的研究和开发

  李振垒，胡啸，李海军，袁国，王昭东，王国栋

  钢铁. 2013, 48(2): 44-48.

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  超快冷技术是用新一代TMCP工艺理念开发低成本高性能钢铁材料的核心。热轧板带钢轧后工艺控制点温度的控制精度是保证带钢性能和质量的关键因素。基于前期开发的装备和工艺建立了超快冷自适应控制系统模型，并对模型的自适应功能进行了研究，旨在进一步提高轧后工艺控制点温度的控制精度。通过对模型结构的优化设计、模型自学习控制策略的研究及模型自学习系数加权平滑的处理，增强了模型自适应功能。该控制系统已经成功应用于热轧板带钢生产线。现场实践表明，该系统轧后工艺温度控制达到了较高的精度，为产品质量的提高及新产品的开发提供了有力的保证。
钢铁材料
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  超快冷工艺下600MPa高强钢的组织与性能

  衣海龙，徐洋，孙明雪，刘振宇

  钢铁. 2013, 48(2): 49-52.

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  以一种屈服强度为600MPa的热轧高强钢为研究对象，进行了超快冷工艺与层流冷却工艺的对比试验，对试验钢进行了力学性能、SEM、TEM及EDS分析。结果表明：与层流冷却工艺相比，超快冷工艺有效提高了钢的性能，屈服强度和抗拉强度分别提高了90和60MPa，其屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别为670、740MPa及19％，－20℃冲击功为105J，具有良好的强度及韧性。经过超快冷后，试验钢的组织为细化的铁素体，其强化相为细小的铁素体及细小析出物。
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  镍系无碳化物贝氏体无缝钢管的残余奥氏体

  张冰，窦志超，赵苏娟，卢弘

  钢铁. 2013, 48(2): 53-58.

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  研究开发了一种适用于高强高韧抗腐蚀无缝钢管的镍系无碳化物贝氏体钢，其微观组织由无碳化物贝氏体、马氏体和片状残余奥氏体组成。片状残余奥氏体的存在使无碳化物贝氏体无缝钢管在保持高强度的同时，具有良好的韧性。为了满足多种强韧性配合的应用，使用Gleeble热模拟、X射线衍射仪、金相等手段对不同热处理制度下得到的片状残余奥氏体含量进行了研究，得到了不同热处理制度下残余奥氏体形态和含量的变化规律，为制造高强高韧抗腐蚀石油专用无缝管材提供了重要的试验依据。
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  1000MPa低碳贝氏体钢的连续冷却转变组织及力学性能

  易敏， 王国栋 陈涛 王立峰 佟倩

  钢铁. 2013, 48(2): 59-63.

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  采用Gleeble热模拟试验研究了一种Si-Mn系低碳贝氏体钢的连续冷却转变组织，并在首钢棒材厂工业轧机进行了生产工艺试验的工业试制，研究了不同轧制工艺对金相组织、力学性能的影响。结果表明，该系列贝氏体钢在2℃/s的冷速条件下可得到全贝氏体组织，冷却速度对组织类型和性能有直接影响；通过合理地控制轧制工艺，可得到细小的贝氏体组织，具有良好的塑性和冲击性能，抗拉强度可达到1000MPa以上，冲击功达到80J以上。
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  铌、钛对汽车排气系统热端用铁素体不锈钢高温力学性能的影响

  董志刚，陈海涛，郎宇平 ，项金钟

  钢铁. 2013, 48(2): 64-68.

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  对含铌及Nb-Ti铁素体不锈钢进行固溶和高温时效处理，采用高温拉伸试验对其进行高温力学测试。结果表明：随着时效时间的延长，铌钢高温屈服强度降低较快，而Nb-Ti钢高温屈服强度变化不大。采用相分析、扫描电镜、透射电镜对固溶铌及微观结构进行分析，发现时效过程中固溶铌含量均降低，含铌及Nb-Ti钢500h时效后固溶铌相差不大，铌钢中析出相主要是NbN相和Ｍ6C相（Fe3Nb3C），Ti-Nb钢主要析出相是NbTi（C，N）相和Laves相（Fe2Nb）。长时间时效后，Ｍ6C相和Laves相严重粗化且分布变化明显。Ｍ6C相粗化后观察不到沿晶界连续分布，而Laves相粗化后主要在晶界连续分布，起到强化晶界的作用。
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  H13芯棒失效过程中的组织及力学性能变化

  周健，马党参，康爱军 肖瑞勇 刘振天 陈再枝

  钢铁. 2013, 48(2): 69-74.

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  对失效后的H13芯棒进行SEM、金相及力学性能分析，并与未经使用的相同热处理工艺的H13芯棒进行对比。结果表明：主要有2种裂纹（热疲劳裂纹及机械磨损裂纹）导致芯棒失效，并且有基体氧化伴随着裂纹的产生；失效芯棒边部碳化物粗化，马氏体回复，硬度降低，且越靠近表面，硬度降低越明显；强度降低是芯棒1表面过早出现热裂纹的主要原因，而韧性不足是机械磨损裂纹深度较大的重要原因。
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  高耐候性Q450NQR1货车车厢板的开发

  卢军辉，王晓春，刘家琪，张成武，张慧，朴峰云

  钢铁. 2013, 48(2): 75-79.

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  通过设计合理的化学成分，采用铁水预处理—120t转炉—LF精炼—FTSC连铸机—2机架粗轧+5机架精轧—卷取工艺流程，借助控轧控冷工艺，成功生产了高耐候性Q450NQR1货车车厢板。检验结果表明：该钢板组织为铁素体（F）+少量珠光体（P），晶粒度评级为12级；板卷各项力学性能均能满足要求，平均屈服强度5092MPa，平均抗拉强度580MPa，平均屈强比0.88，平均伸长率30.1%，－40℃ V型冲击功达到170J左右。该产品耐腐蚀性能优良，与Q345B相比，Q450NQR1 144h的腐蚀率要低33.33%，可满足供货要求。
环保与能源
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  基于能级分析的钢厂余热资源回收利用方式的合理性

  周继程，张春霞，郦秀萍，韩伟刚，干磊

  钢铁. 2013, 48(2): 80-85.

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  分析了热平衡分析方法和平衡分析方法的局限性，由此引出能级分析方法，介绍能级分析方法在分析能量合理利用过程中的重要性。从能量的“品质”方面讨论钢铁企业余热回收利用系统中供能与用能双方的合理匹配问题，同时讨论了不同级别余热资源的利用方式的合理性。最后结合转炉烟气余热回收实例，探讨转炉余热蒸汽回收的合理利用方式，为钢铁企业余热资源的回收与合理利用提供参考。
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  基于碳物质流分析的钢铁企业碳排放分析方法与案例

  张辉，李会泉，陈波，唐清

  钢铁. 2013, 48(2): 86-90.

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  作为中国除电力行业外最大的能源消耗与碳排放部门，钢铁工业碳排放评价方法备受关注。针对目前钢铁工业碳排放分析方法在系统边界，排放因子等方面的问题，以及企业碳排放评价的特定技术要求，在IPCC等结构碳排放评价框架基础上，提出基于碳物质流分析的钢铁企业碳排放评价方法，为企业碳排放核算以及碳减排方案制定提供方法和依据。此外，还以某千万吨长流程钢铁企业作为实例，研究发现该典型钢铁企业实际碳排放量为1815.06kg（CO2），理论最大碳减排潜力为624.40kg。