2014年, 第49卷, 第3期　刊出日期：2014-03-15

  

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综合论述
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  气基竖炉直接还原技术的发展现状与展望

  张福明， 曹朝真， 徐辉

  钢铁. 2014, 49(3): 1-10.

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  阐述了气基竖炉直接还原工艺的技术特点和发展现状，分析了在中国资源和能源条件下气基竖炉直接还原技术发展所面临的主要问题。基于气基竖炉直接还原工艺的特点，对该工艺的原料、还原气等进行了分析研究。指出非常规天然气资源的有效开采和加压煤制气工艺投资、运行成本的显著降低，将是未来气基竖炉直接还原技术发展的主要推动力，同时利用钢铁企业过剩的煤气资源和中国局部地区相对丰富的天然气资源生产直接还原铁，是今后中国气基竖炉直接还原技术发展的重要方向。参照唐山地区的原料和能源价格，对年产量为80万t/a的直接还原铁装置的生产成本和技术经济可行性进行了分析，分析结果表明：原燃料价格波动对DRI成本影响显著，其中还原气成本约占DRI生产成本的10%~25%；若按DRI替代转炉废钢计算效益，要求天然气价格低于1.8元/m3。
冶金工艺技术
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  气基竖炉工况焦炉煤气甲烷改质行为试验

  吴开基，陈凌，张涛，郭敏，鹿存房

  钢铁. 2014, 49(3): 11-16.

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  利用焦炉煤气+气基竖炉生产优质海绵铁，可延伸焦化行业产业链，同时可促进中国废钢/海绵铁—电炉短流程发展，改变钢铁行业能源、产品结构。针对典型焦炉煤气，通过基础性试验研究了在气基竖炉工况下，温度、H2O和CO2配比，高温海绵铁载体对焦炉煤气中甲烷改质行为的影响。研究结果表明，提高温度有利于焦炉煤气中甲烷的改质反应，1000℃时改质后有效还原气体体积分数最高可达80%；热态海绵铁对焦炉煤气改质有催化促进作用，可提高CO2参与改质反应比例至84.9%、H2O参与反应比例至100%；CO2配入体积分数2%～6%、H2O配入体积分数4%～10%为促进甲烷改质反应的适宜范围。
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  铝灰用于钢包渣改质剂试验

  李燕龙，张立峰，杨文，王琳舒

  钢铁. 2014, 49(3): 17-23.

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  低铝铝灰中单质Al质量分数小于5%，循环再利用性较差。对其用于钢包渣改质剂的可行性做了试验，发现铝灰中除单质Al外，AlN也是一种还原剂。试验采用渣钢比1 ∶10放入MgO坩埚中加热到1600℃，将铝灰和石灰与萤石按4∶6∶1混合后加入坩埚中，保温90min后自然冷却。试验结果表明低铝铝灰具有很好的还原性，可将钢包渣中w((FetO))由31.17%降低至3.24%，钢中w(［O］)由480×10-6降低至17×10-6，钢中w(［S］)由190×10-6降低至75×10-6，但该过程会造成钢液增［N］，w(［N］)由66×10-6增至129×10-6。
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  转炉双渣脱磷一次倒渣温度研究

  周朝刚，李晶，武贺，蔡可森，吴国平，曹余良

  钢铁. 2014, 49(3): 24-28.

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  为实现复吹转炉双渣吹炼一次倒渣的高效脱磷，从脱磷热力学角度分析计算了一次倒渣的理论指导温度，提出了一次倒渣温度控制新模式。通过现场试验，研究了不同一倒温度控制下的脱磷情况。结果表明，将一次倒渣温度由1348℃提高到1427℃时，转炉一次倒渣半钢磷质量分数降低0.034%，脱磷率提高28%，磷分配比提高28，实现了半钢磷质量分数脱至0.025%，一次倒渣脱磷率达79%和渣金间磷分配比为61的脱磷效果。
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  连铸、输送和加热过程E36铸坯组织的演变

  朱正海 ，肖丽俊 王强 彭世恒，干勇

  钢铁. 2014, 49(3): 29-35.

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  基于连铸、输送、加热过程大板坯的传热研究，针对E36铸坯的组织演变，系统研究了不同热履历对E36铸坯组织演变的影响，为优化界面技术提供了依据。结果表明，铸坯以不同输送方式冷至625℃以下再加热后的开轧组织没有显著差异，铸坯是否经过奥氏体-铁素体-奥氏体相变过程是影响开轧组织的主要因素。铸坯横断面不同位置的组织演变过程不尽相同，若采用低温区装炉，应保证铸坯横断面中心温度在625℃以下，若采用高温区热装，应将铸坯角部温度控制在805℃以上。
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  轻压下参数对连铸板坯半宏观偏析的影响

  许志刚，王新华，周力，黄福祥， 尹雨群

  钢铁. 2014, 49(3): 36-41.

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  研究了压下位置、压下率和压下量等轻压下参数对连铸板坯半宏观偏析的影响。研究结果表明，中心线偏析由相互独立的半宏观偏析点组成，半宏观偏析面积比与中心最大碳偏析比有良好的正相关关系，因此改善连铸板坯中心线偏析的关键在于降低半宏观偏析面积比。轻压下对于降低半宏观偏析面积比有重要影响。工业试验结果表明，当压下位置位于固相率大于0.75、压下率为1.2mm/m以及压下量为4.5mm时，能够显著降低半宏观偏析面积比，从而改善连铸板坯的中心线偏析。
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  高磷生铁脱磷试验

  杨双平，杜新，刘杰，汪剑

  钢铁. 2014, 49(3): 42-45.

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  在实验室高温箱式炉的条件下，以CaO-Fe2O3-CaF2为主要的渣系，对脱磷剂的配比、加入量、熔化温度、碱度进行试验研究。试验结果表明，温度为1450℃的条件下，w（CaO）/w（Fe2O3）= 2.5，碱度为2.5，脱磷剂加入量为12%，并加入一定量的助熔剂，从而使生铁磷质量分数由原来的1.02%降低到0.47%。最后，调整脱磷剂的用量，得出脱磷剂的最佳配比。
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  首钢京唐3号铸机高拉速工艺研究与实践

  景财良，罗伯钢 田志红

  钢铁. 2014, 49(3): 46-50.

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  为了实现首钢京唐3号铸机拉速达到2.5m/min的目标，在现有连铸参数的基础上分别对结晶器冷却水量、保护渣成分和浸入式水口结构进行了优化。工业试验结果表明：参数优化后，拉速可稳定保持在2.3m/min；结晶器液面波动得到明显改善，宽窄面平均热流稳定，铜板温度场合理，液渣层厚度适宜，保护渣消耗量有所增加，为拉速进一步提高提供了试验依据。
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  UCM轧机转向辊控制模型与应用

  田宝亮，牛培峰

  钢铁. 2014, 49(3): 51-54.

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  在板形测量系统中，板形辊边部传感器受力状态与转向辊受力弯曲有直接关系。为了得到准确的板形测量值，通过研究ABB板形辊的板形检测原理，分析了边部传感器在带钢张力作用下的受力状态，给出了转向辊受力弯曲的数学模型，并成功应用于1450冷连轧机上。研究结果表明，该模型用于ABB板形辊板形测量系统中，实现了板形精确测量。
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  钢管冷却喷淋水量对换热系数的影响

  韩会全，胡建平，王强

  钢铁. 2014, 49(3): 55-58.

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  采用一种钢管外喷淋装置，通过在钢管中预埋热电偶测量钢管冷却期间的温降曲线，研究了喷淋水量对钢管冷却强度的影响。利用有限元模拟软件对测量结果进行分析，建立了钢管表面对流换热系数和水流密度的数学关系模型，将模型嵌入了钢管温度场计算软件当中，软件的计算精度进行了工程验证。结果表明，融合了该换热数学模型的钢管温度场模拟软件计算精度达到90％以上。
钢铁材料
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  特殊加载条件下X65管线管焊缝SSCC的试验

  章传国，杨建强，郑磊，谢仕强

  钢铁. 2014, 49(3): 59-62.

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  采用4点弯曲试样，对X65钢级UOE焊管焊缝接头进行NACE0177标准规定的SSCC（Sulfur Stress Corrosion Cracking，硫化物应力腐蚀开裂）试验，并采用应变计法完成目标应力加载。结果表明，通过应变计法可以有效地建立FPB（Four Point Bent，4点弯曲）试样加载应变-载荷-应力关系，并根据该关系准确确定目标加载应变量，从而实现目标应力的准确加载。采用该方法完成试验试样90%实际屈服强度的应力加载，并经H2S环境溶液浸泡720h后表面未见裂纹，试验材料表现出优异的抗硫化物应力腐蚀开裂性能。
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  薄板坯连铸连轧低合金耐磨钢磨料磨损特性

  郑洋 ，刘中益，李卫

  钢铁. 2014, 49(3): 63-67.

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  研制了30CrMo，50CrV4两种牌号的薄板坯连铸连轧低合金耐磨钢板，对试验钢板进行淬火和低温回火热处理，并且与传统热轧工艺生产的热轧态的45，16Mn，Q235钢对比进行低应力磨料磨损试验，研究其磨损特性。结果表明，淬火低温回火态薄板坯连铸连轧30CrMo，50CrV4钢的相对耐磨性都达到了热轧Q235钢的1.6倍以上。在低应力磨料磨损下，显微切削机制为主要磨损机制，淬火回火态薄板坯连铸连轧低合金耐磨钢具有高硬度因而具有较好的耐磨性能，并在试验钢板硬度高于450HBW以后相对耐磨性明显提高。对比两种牌号的薄板坯连铸连轧低合金耐磨钢的显微组织、硬度、韧性及耐磨性能，30CrMo钢的综合性能较好。50CrV4钢耐磨性能较好，但其冲击韧性较低。
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  超高强度钢中复合MC型颗粒的沉淀析出及强化机制

  刘爽 唐广波 李激光 李斌 高韩锋

  钢铁. 2014, 49(3): 68-73.

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  利用应力弛豫法测定了一种含Nb，V，Ti和Mo多元微合金元素的超高强度钢在奥氏体中变形时的沉淀动力学（PTT）曲线，发现该钢的PTT曲线具有C形特征，最快沉淀析出温度为940℃，对应的开始析出时间约为3.6s。同时采用化学相分析及X射线小角散射法研究了该钢热轧板中析出相的成分、数量及粒度分布，用透射电镜对其析出粒子形态进行了观察。试验结果表明：该钢最终热轧板中析出相由M(C,N)和ε-Fe3C组成，其中MC型颗粒主要分布在10nm以下且均为球形或近球形，其细晶强化、沉淀强化增量分别约为207.95和195.70 MPa。
环保与能源
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  富硼渣碳热还原过程硼组元的迁移行为

  刘然，高福，王杏娟，吕庆

  钢铁. 2014, 49(3): 74-77.

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  以富硼渣为原料，在热力学分析的基础上探讨了硼组元在碳热还原过程中的迁移行为，绘制了B-C-O优势区图，并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测定了产物的相组成和显微结构。研究表明，富硼渣中的B2O3随反应温度的升高失重率变大，1470℃，8h时B2O3的失重率为53.702%，B2O3以复合氧化物硼酸钙的形式存在于反应产物中，影响了B的挥发失重，且反应产物物相复杂。富硼渣中的硼组分被碳还原挥发，和镁硅组分一起形成白色粉末沉积在炉管口部。
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  降低LF精炼电耗研究

  胡井涛，魏军，刘善喜，魏国增，李占清

  钢铁. 2014, 49(3): 78-82.

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  通过理论计算得出电能利用率与升温速度无关，确定使用3档起弧精炼时需控制LF渣厚大于50mm；当渣厚小于50mm时，选择4档起弧加热更有效节约电能；不允许以升温为目的使用2，5档。通过现场实践和理论相结合得出LF旁通条件下温降随初始温度升高而增大，指出提高成分微调一次命中率有助于降低渣面散热。根据生产实际工艺条件，提出了降低电耗的有效措施，即缩短精炼周期、降低非周转钢包使用率、优化氩气底吹率，并确定了各钢种进站温度和成分。通过以上优化措施，LF炉吨钢电耗降低了6.8 （kW·h）/t。
技术交流
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  钢轨钢生产中硫的控制

  杨森祥，黄德胜，曾建华

  钢铁. 2014, 49(3): 83-87.

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  钢轨钢对钢水洁净度和非金属夹杂物控制均有较高要求。针对高硫铁水冶炼现状，为实现钢轨钢的洁净生产，攀钢在铁水预处理、转炉冶炼、钢水精炼方面进行了硫控制技术的开发与应用，形成了提高钢的洁净度和控制钢中非金属夹杂物的数量和形态的洁净钢生产工艺技术，实现了350km/h高速铁路用钢轨的生产。高速轨成品w(［S］)≤0.008%的合格率达到95%以上，钢轨w(T［O］)降至0.001 5%以下，夹杂物的分布形态得到有效控制。