2014年, 第49卷, 第10期　刊出日期：2014-10-15

  

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综合论述
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  对复吹转炉低成本、高效化生产洁净钢水理论与实践的再认识

  曾加庆， 潘贻芳， 王立平， 梁 玫， 李树庆

  钢铁. 2014, 49(10): 1-6.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140165

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  在回顾总结国内外开展洁净钢水生产技术发展过程的基础上，对复吹转炉低成本、高效化生产洁净钢水工艺的技术原理及相关必要性进行了分析，包括复吹转炉低温脱磷、顶吹与底吹的协同作用、新工艺的连续化实施、脱碳期高效供氧、脱磷炉渣资源化技术途径等。认为要获得好的工艺实施效果，不仅要全面客观地掌握新工艺实施的技术要点，更要具备一定的技术与精细化管理基础。结合新工艺在生产实践中出现的具体问题，提出了改进建议。
冶金工艺技术
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  邯邢地区磁精矿造球的实验和机理

  刘成松， 李京社， 杨树峰， 高向宙， 马 博

  钢铁. 2014, 49(10): 7-12.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130571

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  以邯邢磁铁矿精粉为原料，基于现场造球工业实验，考察了不同膨润土配比量、造球水分以及润磨时间等对邯邢磁精矿生球性能的影响规律，得出三者分别为2.0%、8.5%～9.0%和6 min的最佳工艺参数；此外，采用实验室预热氧化和焙烧实验，研究了不同预热氧化温度和时间、焙烧温度和时间对邯邢磁铁矿粉固结性能的影响，并利用光学显微镜分析了预热氧化和焙烧中球团显微结构的变化情况和固结机理。实验结果显示，邯邢磁精矿球团适宜氧化温度和时间分别为880～920 ℃和20 min，适宜焙烧温度和时间分别为1 250 ℃和20 min。
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  碱度对CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2渣系黏度的影响

  郭德勇， 张 杰， 鲁德昌， 白晨光， 刘向辉， 吕学伟

  钢铁. 2014, 49(10): 13-17.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130560

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  针对重庆钢铁集团近年来增加澳矿使用量后，炉渣中Al2O3含量的增加对炉渣流动性的不利影响，对重钢高炉的炉渣性能进行了试验研究。以重钢高炉现场渣为基础，利用旋转黏度计测试了Al2O3质量分数为12%、MgO质量分数为8 %、TiO2质量分数为5 %、碱度为1.07～1.50时，CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2渣系黏度变化情况；并测量了不同TiO2含量时炉渣黏度变化情况。研究结果表明：在当前碱度范围内，随着二元碱度增加，炉渣黏度降低，当二元碱度超过1.35时，黏度降低趋势变平缓；炉渣中加入适量TiO2能降低黏度，改善流动性。
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  反应诱发微小异相净化钢水技术

  王晓峰， 唐复平， 李 镇， 林 洋， 张 越， 王 军

  钢铁. 2014, 49(10): 18-23.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130521

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  对钢中T[O]和夹杂物含量的控制是生产高洁净钢的关键技术。提出一种全新的洁净钢生产工艺——反应诱发微小异相净化钢水技术，设计并采用转盘造球工艺制备了一种具有该种功能的复合球体，研究了复合球体在炼钢温度下的爆裂反应，并在转炉炉后、RH精炼炉开展了复合球体加入的工业现场试验研究。结果表明，反应诱发微小异相净化钢水工艺是一种成本低、高效率、简便易行的钢水净化技术。采用这种工艺可以降低钢水传输过程温降，促进LF精炼快速成渣，使LF升温速率提高2 ℃/min，缩短LF炉精炼处理周期；IF钢铸坯平均全氧质量分数从14.2×10-6下降到9.69×10-6；铸坯中磷质量分数最低可以达到30×10-6，从而实现快速深脱磷。
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  机械搅拌脱硫过程铁水包喷溅机理

  陈玉鑫， 许东利， 王 莉， 黄 俊， 薛勇强

  钢铁. 2014, 49(10): 24-29.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130515

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  KR采用机械搅拌方式脱硫，不仅脱硫效率高、脱硫剂消耗少，而且处理过程无外来气体吹入，很少发生喷溅 。介绍了一种由内生CO引起的KR过程铁水喷溅现象，研究并论证了喷溅过程的发生机理。研究认为，铁水包内剩余铁或铁氧化物，经过长时间高温烘烤、保温，转化为FeO； FeO熔化或与铁水中硅反应成低密度的液态铁橄榄石；生成物上浮过程中，在铁水包内一定深度又与铁水中碳反应生成CO。当搅拌发生时，铁水运动加剧CO的生成速度，进而引起铁水喷溅。高碳、低硅、高温铁水容易发生喷溅。为防止喷溅，应制定铁水包烘烤时间的规范上限。如果铁水包出现“冒火”、“液面涌动”等信号，应谨慎处理或停止处理。
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  120 t复吹转炉单渣法高拉碳工艺

  焦玉莉

  钢铁. 2014, 49(10): 30-33.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130540

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  在复吹转炉铁水消耗1 050 kg/t(钢)，铁水磷质量分数小于0.150%条件下，采用单渣法高拉碳工艺进行试验研究，实现了出钢碳质量分数大于0.40%，磷质量分数小于 0.020%。分析了高拉碳的操作控制难点是脱磷效率低、易喷溅和终点拉碳时机难以精确掌握。为此，对转炉操作抢位、氧压、底吹流量以及终点控制等方面进行了调整试验，试验结果表明：高枪位配合合适的底吹压力在提高脱磷效率的同时能有效控制喷溅；建立高碳出钢终点判断模型，能将碳命中率提高到90%以上。该工艺实施后，转炉终点游离氧保持在约100×10-6。
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  双流板坯结晶器锥度动态保持技术的开发与应用

  陈 阳 钟 光 姚 军 宁曙光 李 桢 谢长川

  钢铁. 2014, 49(10): 34-39.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749X.20140094

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  详细介绍了山东富伦钢铁厂新建的国内首台2机2流不同断面板坯连铸机结晶器锥度动态保持技术的功能、设备构成和液压、电气控制原理，并推导得出浇注过程中结晶器宽边减轻力、碟簧预紧力与钢水静压力之间的定量关系。从2013年10月9日该技术正式投入使用至2013年11月12日，累计浇钢41 860 t，每个浇次平均连浇14炉，最大拉速可达1.4 m/min，彻底避免了跑锥问题，可使左、右锥度始终保持在±0.5 mm以内，铸坯内外部质量优良，实际使用效果令人满意。
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  六辊冷连轧机弯辊力设定模型

  梁勋国

  钢铁. 2014, 49(10): 41-43.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749X.20140218

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  基于影响函数法建立六辊冷轧机辊系弹性变形计算模型，从理论上深入分析了主要因素如单位宽度轧制力、中间辊横移位置等对最佳弯辊力的影响，从而建立了合理的弯辊力设定模型。根据中间辊弯辊力与工作辊弯辊力之间存在的关系，建立了更为简化的中间辊弯辊力设定模型，降低了模型现场调试和维护的难度。现场应用效果表明，弯辊力设定值与实测值之间偏差在±20%以外的仅占总数的5.25%，这说明模型具有较高的设定精度。
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  基于热加工图法的热轧SAE4137棒材表面质量控制

  李佑河， 郝震宇， 张 龙， 黄贞益， 曹 燕， 章晓峰

  钢铁. 2014, 49(10): 44-50.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749X.20140085

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  采用MMS-200热模拟试验机，在变形速率为0.1~10 s-1、变形温度为900~1 150 ℃以及最大变形量为70%的变形条件下对SAE4137钢进行等温热压缩试验。依据试验结果，基于动态材料模型以及Murthy失稳判定准则下，绘制出SAE4137钢在不同真应变下的热加工图，得到SAE4137钢在成形时的加工稳定区、失稳区以及推荐加工区间。通过微观组织分析进行验证，并结合南钢中间方坯（215 mm×235 mm）经过4道次精轧轧制[?]150 mm大棒材实际情况，预判SAE4137钢棒材生产过程中表面可能产生的缺陷及位置。
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  热轧带钢层流冷却过程温度场研究

  张 鹏 ， 程树森 ， 常崇明， 李积鹏， 郑跃强

  钢铁. 2014, 49(10): 51-57.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749X.201400032

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  建立了热轧带钢层流冷却过程中温度场的三维有限元模型，对3 mm厚带钢轧后冷却过程带钢温度场进行模拟计算，得出卷取温度比现场测量值低9.5 ℃，相对误差为1.42%，验证了模型和假设的合理性。研究了上喷嘴直径对带钢温度的影响，带钢上表面宽度方向上存在2种不同的冷却区域：位于喷嘴正下方层流冷却过程中交替经过冲击区和平流区的区域和位于两喷嘴之间层流冷却过程中只经过平流区的区域，这造成带钢宽度方向上温度分布不均匀。计算结果表明，喷水量保持不变的情况下，存在一个最佳喷嘴直径，使带钢宽度方向上温度分布更均匀。喷水速度保持不变，增加喷嘴的直径有利于带钢宽度上方温度均匀，但增加了喷水量，降低了带钢的卷取温度。
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  热轧奥氏体不锈钢带钢酸洗工艺机理分析

  李勇华， 邵远敬， 贺立红

  钢铁. 2014, 49(10): 58-61.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749X.20140188

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  详细分析了热轧奥氏体不锈钢带钢的表面氧化皮形成机理、退火对氧化皮特性的影响机理、酸洗工艺机理。结论是：热轧奥氏体不锈钢带钢表面氧化皮外层主要以铁氧化物为主，内层主要以交替分布的Cr2O3和FeCr2O4层为主；退火后，氧化皮结构变得疏松多孔，且易脱落，贫铬层厚度增加，带钢更加容易酸洗；酸洗时，带钢表面的氧化皮主要通过机械剥离作用去除。分析结果对热轧奥氏体不锈钢带钢酸洗技术的改进具有一定的理论指导意义。
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  45钢低温区热变形行为研究

  周家林， 史 密， 张陪毅， 杨光宇， 余 茹， 代 元

  钢铁. 2014, 49(10): 62-65.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749X.20140001

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  利用Gleeble-1500热模拟试验机研究了不同变形条件对45钢低温区热变形行为的影响。试验结果表明：峰值应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大；当应变速率[ε]≥0.01s-1、变形温度 [t]＜500 ℃时，发生动态回复；当应变速率[ε]≤1s-1、变形温度[t]≥500 ℃时，发生动态再结晶。在Sellars -Tegart方程的基础上，建立了45钢低温区加工硬化-动态回复、动态再结晶2阶段流变应力模型；根据试验结果计算拟合了模型中各参数。采用建立的流变应力模型成功预测了动态回复、动态再结晶型应力-应变曲线。利用上述模型对45钢中厚板轧后低温工业热矫直的矫直力进行了预测，其结果与实测值吻合良好。
钢铁材料
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  一种低合金耐热焊丝钢盘条的研制

  郭慧英， 张 宇， 许红梅， 王银柏

  钢铁. 2014, 49(10): 66-70.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749X.20140044

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  采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了1.25Cr-0.5Mo气保焊丝钢的连续冷却相转变行为（CCT），并在沙钢高线车间进行了该焊丝钢盘条的工业试制。试验结果表明：试样在950 和1 000 ℃ 2种变形温度下均得到铁素体（F）和马氏体（M）两相组织，且随变形温度和冷速降低，马氏体含量降低且尺寸减小；现场试制时设定精轧温度为950 ℃，吐丝温度为870～890 ℃，冷却速率为 0.3 ~ 0.5 ℃/s，则制得的盘条组织为F+M，强度低于830 MPa，其拉拔深加工时制丝顺畅，未发生断丝。
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  含稀土元素镧的节镍铬锰氮不锈钢耐蚀性

  赵莉萍， 钦祥斗， 张慧敏， 贺建新

  钢铁. 2014, 49(10): 71-75.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749X.20140009

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  以加入不同含量稀土元素镧的节镍铬锰氮不锈钢为对象，采用交流阻抗和极化曲线分析技术，对节镍铬锰氮不锈钢在周浸腐蚀环境下的电化学行为进行了研究。通过试验结果分析得出：加入质量分数为0～0.014%镧元素，随着镧含量增加，基体的电极电位提高；在体积分数3.5%NaCl溶液中模拟海洋大气腐蚀的48天内，节镍铬锰氮不锈钢的耐蚀性随稀土镧含量增加，耐蚀性先增加后减小，含稀土镧质量分数为0.004 9%的节镍铬锰氮不锈钢的耐蚀性最好。
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  相变返温后冷却工艺对82B盘条组织性能的影响

  王 猛 ， 王丽萍， 罗志俊， 佟 倩， 孙祖庆， 李龙飞

  钢铁. 2014, 49(10): 76-81.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749X.20140072

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  通过3种高线斯太尔摩风冷工艺，分析了返温后冷却工艺对82B盘条组织性能的影响，在2～10 ℃/s的范围内返温后冷却速率降低到2 ℃/s，盘条心部马氏体组织基本消除，同时冷速降低，抗拉强度降低，断面收缩率提高。通过热模拟试验，研究了82B在400～600 ℃相变温度区间的组织转变过程，结果显示，随着保温温度提高和保温时间延长，马氏体带含量不断降低。利用OM、SEM和EPMA等方法研究了盘条纵截面马氏体组织形态，发现盘条心部马氏体带是Mn和Cr等合金元素的富集区。对于高线斯太尔摩风冷工艺，盘条心部马氏体组织控制的核心是返温后采用缓慢的冷却速率，延长保温时间，优化82B盘条的组织性能。
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  遇火强化型耐火钢Q420FRE的物理冶金原理与力学性能

  吴年春

  钢铁. 2014, 49(10): 82-88.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140229

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  根据微合金纳米第二相在加热升温过程中的析出特点，充分发挥微合金第二相的强化作用,提出了遇火强化型耐火钢技术新思路。与传统耐火钢相比，通过降低钼含量,可以降低钢材成本。遇火强化型耐火钢的生产工艺路径为热轧＋快速冷却，抑制微合金纳米第二相在热轧板冷却过程中析出的同时，获得中低温转变组织。工业试制Nb-V-Ti-Mo复合微合金化遇火强化型耐火钢Q420FRE组织类型为细小的粒状贝氏体，力学性能满足耐火钢标准GB/T 28415—2012的要求，其中室温伸长率和－40 ℃低温冲击韧性优异。经计算，工业试制的遇火强化型耐火钢Q420FRE在600～700 ℃下的纳米MC相沉淀强化增量超过50 MPa。模拟测试表明，工业试制Q420FRE的耐火极限温度接近650 ℃，600 ℃高温回火3 h不失效，空冷至室温后屈服强度上升，具有二次耐火性。
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  钒，氮含量对耐磨钢NM400组织及性能的影响

  胡筱旋 ， 王瑞珍， 周 芸， 苏 航

  钢铁. 2014, 49(10): 89-94.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130721

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  在普通Cr-Mo-B系低合金耐磨钢成分基础上，通过添加适量的钒、氮元素，研究钒氮微合金化对轧后直接淬火（DQ）+低温回火耐磨钢板组织及性能的影响。结果表明：无钒氮钢板的微观组织为板条马氏体组织， －20 ℃冲击功为15 J，布氏硬度为443HBW。分别添加质量分数0.088%V-0.013%N和0.089%V-0.029%N的2种钒氮微合金化的钢板，板条马氏体组织明显细化，在组织中发现存在少量针状铁素体组织。2种钢板的－20 ℃冲击功分别提高至30和42 J，质量分数0.089%V-0.029%N的钢板强度、硬度与无钒氮钢板基本一致。低温轧制过程中析出的V（C,N）颗粒起到定扎奥氏体晶界、抑制晶粒长大作用。在860 ℃温度终轧及轧后弛豫过程中析出的V(N，C)粒子可以促进针状铁素体形成，它们起到分割奥氏体晶粒、细化马氏体板条束的作用。含质量分数0.089%V- 0.029%N的耐磨钢板的综合性能最好。
环保与能源
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  流体转杯离心粒化特性试验

  李 凯， 王 宏 ， 朱 恂 ， 廖 强 ， 吴君军

  钢铁. 2014, 49(10): 95-99.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140082

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  针对高温熔融高炉渣转杯粒化技术，为了探索离心粒化过程中熔渣颗粒形成的机理及熔渣体流量、转杯转动速度等参数对颗粒粒径的影响，以水为粒化试验工质，以直径110 mm的转杯为离心粒化器，开展了离心粒化可视化试验。研究了工质在转杯表面的流动和在转杯边缘形成液丝、液丝断裂成液滴的机理，以及液丝长度、顶端液滴粒径随时间的变化趋势；基于图像处理技术分析了转杯转速、工质流量对粒化液滴的粒径分布和平均粒径的影响规律。结果表明：转杯表面液膜在转杯边缘形成若干凸起，并沿转杯运动的切线方向延伸形成液丝，液丝长度随时间呈线性变化关系，液丝顶端液滴粒径基本保持不变；随着工质流量降低和转杯转速升高，液滴平均粒径呈减小趋势，液滴速度接近转杯圆周速度。