2014年, 第49卷, 第11期　刊出日期：2014-11-15

  

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综合论述
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  高炉炼铁过程数学模拟的研究进展

  储满生， 王宏涛， 柳政根， 唐 珏

  钢铁. 2014, 49(11): 1-8.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140253

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  高炉是最复杂的冶金反应器之一。为了更好地理解、优化和智能控制高炉炼铁过程，人们开发出大量的高炉数学模型。回顾了全高炉反应动力学数学模型的发展历程，重点介绍了典型研究成果——多流体高炉数学模型的创建实例及其应用；概述了国内外高炉智能专家系统的开发和应用情况；对高炉数学模型的未来发展做出了若干展望，指出CFD-DEM高炉模型、全高炉综合数学模型和专家系统的有机结合是未来高炉过程数字化和控制的发展方向。
冶金工艺技术
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  混装铁焦对人造富矿还原行为的影响

  毕学工， 马毅瑞， 李 鹏， 张慧轩， 程向明， 史世庄

  钢铁. 2014, 49(11): 9-13.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130664

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  高炉炼铁是资源、能源的消耗大户，节能潜力巨大。铁焦是一种高反应性焦炭，将合适粒度和数量的铁焦与含铁炉料混装入炉，从理论上说具有降低焦比，取得节约稀缺炼焦煤资源和降低生产成本的潜力。对混合试样的还原机理进行了分析，并对铁焦与人造富矿的耦合反应进行了实验室研究，证明混入铁焦对烧结矿和球团矿的还原反应有明显的促进作用，提高温度和增加铁焦用量对提高铁矿石的还原度有利。
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  原位观察MgO对烧结高温特性影响研究及应用

  裴元东 ， 吴胜利 ， 赵志星， 安 钢， 苏 博 ， 潘 文

  钢铁. 2014, 49(11): 14-19.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x20130618

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  烧结矿靠液相固结形成，烧结过程中液相的形成和流动对烧结矿质量起着重要的作用；而随着资源的劣质化，烧结矿TFe品位呈现下降趋势。与Al2O3和SiO2等相比，MgO属于在烧结中主动性配加的成分，其大小影响着烧结液相的熔点、流动性和烧结矿品位。针对京唐混合料，首次采用高温共焦显微镜原位观察了MgO质量分数对烧结液相流动性的影响。研究发现，与不含MgO的混合料相比，配加质量分数为1.7%～2.0%的MgO后，混合料的液相初始形成和大量形成温度均高出50 ℃以上；液相流动速率也显著降低；烧结基础特性测试表明,混合料中MgO质量分数从2.3%降到0.3%后，流动性指数从0.7增大到1.9。在京唐烧结的工业实践表明，烧结实现烧结矿MgO质量分数从2.0%降至1.5%后，烧结矿指标有所改善。
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  磁铁矿粉粒度对球团矿预热焙烧性能的影响

  范建军， 张文平， 刘慈光， 赵国栋， 席玉明

  钢铁. 2014, 49(11): 20-24.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130554

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  研究了3种不同粒度的超细磁铁精矿粉，粒度小于0.044 mm的矿粉质量分数在89%以上。试验研究了其制备的球团矿的焙烧性能。试验结果表明，铁精矿粉粒度越细，球团矿在最佳焙烧制度下获得的抗压强度也越高，但适宜的预热温度也越低，而所需预热及焙烧时间也越长。在对生球孔隙率测试研究的基础上发现，精矿粒度越细，生球孔隙率越小，氧化变得越困难，需要较长的预热时间，而预热温度太高，表层易形成致密层，导致球团矿强度下降；在对适宜的焙烧制度下焙烧的球团矿的FeO含量测定结果表明，对于焙烧球团矿，随矿粉粒度的变细，其FeO含量则越高，表明氧化条件变差，需较长的焙烧时间。
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  三水铝石型高铝褐铁矿粉烧结液相生成特性

  董杰吉 ， 王 广 ， 李 华 ， 左茂方 ， 薛庆国

  钢铁. 2014, 49(11): 25-30.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130741

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  烧结矿依靠液相黏结未熔颗粒获得强度，因此铁矿粉与CaO反应生成液相的能力对保证烧结矿质量非常重要。采用高温综合热分析仪（TG-DSC）对塞拉利昂高铝铁矿粉配加CaO的液相生成特性进行了研究。试验结果表明：提高CaO的配比，可以增加液相生成量，液相生成峰值温度基本稳定在1 209 ℃左右；随着矿粉粒度逐渐减小，液相生成量一直减少，同时，液相生成峰值温度先降低后增加，当粒度为0.074～0.180 mm时，液相生成温度最低；熔剂粒度的增加可增加液相生成量，同时初始液相生成温度显著提高；与生石灰（CaO）相比，采用石灰石（CaCO3）做钙源可以降低液相生成温度、增加液相量；与其他种类的矿粉对比表明，高铝铁矿粉其液相生成温度最高，反应性最差，Al2O3含量一般的澳大利亚褐铁矿的液相生成温度相对较低，高品位磁铁矿的液相生成温度最低，反应性良好。烧结杯试验表明，随着塞拉利昂铁矿配比的增加，成品率从78.37%逐渐降低到73.36%，烧结矿的转鼓强度由60.5%逐渐下降到49.6%，该高铝矿的配加比例应控制在混匀矿的20%以内。
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  GCr15轴承钢冶炼过程钢液洁净度变化

  杨光维， 郝 鑫， 杨 叠， 王新华， 黄福祥， 王万军

  钢铁. 2014, 49(11): 31-35.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130621

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  研究了EAF→LF→VD→软搅→CC工艺生产GCr15轴承钢冶炼过程钢中T[O]及非金属夹杂物的变化情况。通过将电炉出钢碳质量分数控制为0.2%～0.4%、出钢加铝强脱氧及造预精炼渣、LF精炼过程造高碱度强还原性炉渣、VD真空强搅拌及防止中间包二次氧化，可以生产[w(T[O])]等于8×10－6的轴承钢。在炉外精炼过程中夹杂物经历了Al2O3→MgO·Al2O3→CaO-MgO-Al2O3演变。LF精炼过程夹杂物平均尺寸减小，经过VD真空处理后尺寸增加，接着在软搅和中间包过程继续减小。利用VD真空处理可以去除高达74%的夹杂物。
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  转炉炼钢氧气压力的选择

  杨文远， 王丽丽， 肖尊湖， 王明林， 刘路长

  钢铁. 2014, 49(11): 36-41.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130603

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  转炉的工作氧压由喷头马赫数决定，使氧射流对熔池的穿透深度[(L)]与熔池深度[(L0)]有一个合适的比例[(L/L0)]。据实际调查，国内有1/3转炉钢厂的工作氧压不合理。根据理论分析和生产实践经验，转炉的工作氧压应比氧气喷头马赫数所对应的滞止压力高5%～15%，可以减少射流在超音速范围内的激波损失，使氧射流对熔池有较大的冲击深度，也可防止因喷孔出口处的负压而使喷孔快速熔损。在氧气喷头设计和制定供氧制度中还需了解氧气管道压力损失[Δp]，用实测法所得到的[Δp]值较为可靠。
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  面向板形控制的辊型窜辊与弯辊技术应用

  于 斌， 王义栋， 杨 旭， 郭宝安， 何安瑞， 刘宏民

  钢铁. 2014, 49(11): 42-45.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140234

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  根据板形控制理论和现场实际工况，研究了1 580 mm热连轧精轧机组机型配置，基于中值弯辊力，开发了与各机架机型适配的支承辊和工作辊辊型，扩大了弯辊力对辊缝的调节能力，建立起与工作辊辊型匹配的窜辊工艺制度，形成了正弦工作辊VCR支承辊、长行程窜辊和强力弯辊这3项控制的组合技术方案。生产实践表明，长行程WRS技术分散了轧辊热变形，使工作辊磨损曲线平缓、光滑，结合辊型与弯辊技术可以保持承载辊缝形状正常和可控，实现了热轧带钢板形和断面形状的良好控制。
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  张力对PQF连轧成形过程的影响机制

  汪飞雪， 臧新良， 于 辉， 杜凤山

  钢铁. 2014, 49(11): 46-52.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140254

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  基于PQF限动芯棒连轧孔型及工艺特点，建立PQF连轧全过程三维非线性有限元模型，预报了荒管的尺寸形状和力学性能参数，对比某厂现场数据，两者吻合良好。分析PQF连轧过程中张力的形成机制，研究张力对金属流变规律、中性曲线分布、钢管截面尺寸、设备力能参数等的影响规律，为PQF连轧工艺设定优化和产品质量控制提供理论指导。
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  六辊CVC冷轧机凸度控制能力分析及应用

  令狐克志， 宋浩源， 王永强， 李 飞

  钢铁. 2014, 49(11): 53-58.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140186

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  基于三维有限元建立了六辊CVC辊系模型，该模型耦合了CVC辊形曲线、辊间轧制力分布以及带钢的弹塑性变形和辊系弹性变形，通过迭代计算辊间轧制力及轧辊与轧件的弹塑性变形。通过实际轧制规程数据对比验证了模型的有效性，其模拟计算结果与实际数据的绝对误差在10 μm内，相对误差小于1%。采用该模型研究了板形控制机构如中间辊弯辊、中间辊窜辊和工作辊弯辊对带钢2次凸度和4次凸度的控制规律，并成功消除了生产现场宽薄带钢的边中复合浪缺陷。
钢铁材料
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  锰含量和终轧温度对低成本中钛Q345B钢组织性能的影响

  杨财水， 罗 许 ， 李俊洪， 康永林

  钢铁. 2014, 49(11): 59-63.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140146

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  通过实验室轧制试验，研究不同锰质量分数（0.6%～1.0%）、终轧温度对低成本中钛（质量分数0.04%～0.05%）Q345B钢微观组织和力学性能的影响，同时采用透射电镜观察钢中钛的析出规律。结果表明：锰质量分数为0.8%、终轧温度为850 ℃时，试验钢的屈服强度为491 MPa，抗拉强度为625 MPa，伸长率为33.6%，在满足力学性能条件下能最大限度地降低成本，而钛的析出主要以球形纳米尺寸TiC粒子为主，有少量方形大尺寸TiN粒子。
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  TiN纳米颗粒在ZGMn13中存在形式及对基体微观形貌的影响

  王文焱 ， 元亚莎， 喻惠武，谢敬佩， 李 炎，李洛利

  钢铁. 2014, 49(11): 64-67.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140075

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  利用吹氩加入法制备了含微量纳米TiN的ZGMn13钢，研究了外加TiN颗粒在高锰钢中的存在形式以及对奥氏体组织形态的影响。运用扫描电镜及其附带的能谱仪、透射电镜等手段，分析了TiN和ZGMn13钢的微观组织形貌、化学成分以及相结构。结果表明，TiN纳米粒子部分团聚长大，另一部分仍以纳米形态存在于奥氏体中，且与奥氏体具有较好的界面匹配关系；奥氏体与TiN具有[[1]11]γ//[[1]11 ]N、(202)γ//(202)N，[[1]11]γ//[[1]11 ]N、(220)γ//(220)N，[[1]11]γ//[[1]11 ]N、(422)γ//(422)N以及[[1]12]γ//[0[1]1]N、(220)γ//(022)N，[[1]12]γ//[0[1]1]N、(1[1]1)γ(200)N的晶体学位向关系，并且(1[1]1)γ晶面与TiN的(200)N晶面呈现共格现象；此外，基体奥氏体中存在着高密度相互缠结的位错，局部区域出现与奥氏体具有(1100)ε // (1[1]3)γ、[0001]ε// [1[5]2]γ的晶体学位向关系的相互平行的针状ε-马氏体，且两相界面共格。
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  屈服强度450 MPa级新型耐候钢研制

  郭慧英， 张 宇， 王银柏， 许红梅

  钢铁. 2014, 49(11): 68-73.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140050

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  通过连续冷却相转变行为研究，成功试制了20 mm厚屈服强度450 MPa级耐候钢板，并对钢板的显微组织、力学性能、耐腐蚀性能及焊接性能进行了分析。连续冷却相变行为和钢板试制结果表明：精轧温度约为850 ℃、累计压下率不小于0.6、轧后冷速为15～30 ℃/s、终冷温度不大于579 ℃可以得到以多边形铁素体（晶粒尺寸为3～10 μm）和退化珠光体为主并含有少量马奥岛（M-A组元）的钢板，其屈服强度和抗拉强度分别为458和557 MPa，伸长率不小于 28%，－60 ℃冲击功不小于 287 J，其优异的低温冲击韧性与钢板有效晶粒尺寸较小以及大角度晶界所占比例较高有关。72 h亚硫酸氢钠和氯化钠溶液周期性浸润试验结果显示，试制钢板的耐蚀性能比Q345B分别提高了约49%和40%。对试制钢板进行线能量为30 kJ/cm的埋弧焊焊接试验，得到的焊接接头热影响区熔合线处－40 ℃冲击功为156 J。
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  780 MPa级冷成型用热连轧回火钢板的工业化生产

  曾 斌 ， 孙新军， 李昭东， 雍岐龙， 翁宇庆

  钢铁. 2014, 49(11): 74-79.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140078

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  抗拉强度780 MPa级冷成型用热连轧高强钢在工程起重机和混凝土泵车上得到了广泛使用。为进一步改善此种高强钢的力学性能与使用性能，对其热轧卷开平后的横切钢板在热连轧带钢热处理线进行回火热处理。对回火钢板的力学性能、焊接性能、压型性能和显微组织进行检验与分析。结果表明：热轧钢板经回火热处理后，钢板强度和硬度有明显提高，冲击韧性与伸长率略有降低，横向与纵向力学性能差异减小；焊后失强率降低，焊接接头力学性能得到改善；压型性能得到极大改善。在微观结构上，回火后钢板的组织类型无显著改变，但部分铁素体晶粒长大、粗化，回火后铁素体中位错密度降低，近等轴位错胞状结构增多，而固溶Ti、Nb、Mo元素以（Ti,Nb,Mo）C形式继续析出，产生沉淀硬化。
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  X90管线钢中残余奥氏体含量测量的XRD与磁性法比较

  张玉成， 鞠新华， 孟 杨， 崔桂彬， 史学星， 郝京丽

  钢铁. 2014, 49(11): 80-84.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140126

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  以X90管线钢为研究对象，通过X射线衍射对其横截面、纵截面以及轧面不同位置处的残余奥氏体含量进行了分析，讨论了在不同位置处XRD残余奥氏体含量测量结果存在较大差异的原因，并就磁性法与XRD法在测量残余奥氏体含量方面的异同进行了对比。结果表明：在横截面上XRD残余奥氏体含量的测量值远远高于纵截面及轧面处；样品的横截面上存在明显的择优取向，而在纵截面、轧面处取向分布较均匀，择优取向不明显；XRD法测残余奥氏体含量受择优取向的影响较大，而磁性法不受择优取向的影响。
环保与能源
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  由褐煤制备的无灰煤在配煤炼焦中的应用

  樊丽华， 王 蕾 ， 侯彩霞， 殷甲楠， 梁英华

  钢铁. 2014, 49(11): 85-91.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140153

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  分别以N-甲基吡咯烷酮和洗油为溶剂，对褐煤进行高温萃取制备无灰煤，并采用傅里叶红外光谱、固态13C核磁和热重法等手段对无灰煤进行表征。无灰煤较原料煤的氧含量降低，热值增加，含有大量的芳香族结构。无灰煤可以应用于配煤炼焦，当配入质量分数为10%时，可使混煤软化点降低70～80 ℃，塑性区间增大，并使所成焦炭反应性降低约1个百分点，反应后强度增加3.6个百分点。
装备技术
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  304不锈钢带材电致塑性轧制

  郑兴鹏， 唐国翌， 宋国林， 郑阳升

  钢铁. 2014, 49(11): 92-96.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140157

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  在自行研制的电致塑性轧机上，对304不锈钢带材进行多道次的冷轧和电致塑性轧制，对比研究不同轧制方式下材料的变形抗力、硬度、抗拉强度及伸长率等性能变化，并对微观组织进行系统分析。结果表明，轧制过程中引入适当的高能脉冲电流，能显著降低材料的变形抗力。各道次电轧后的试样强度低于冷轧试样，伸长率则显著提高，变形能力大大改善。同时，电轧可减少或取消材料加工中的退火工序，提升生产效率。这对寻找一条清洁环保、节能高效的生产工艺道路有十分重要的工程意义。