2014年, 第49卷, 第4期　刊出日期：2014-04-15

  

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综合论述
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  高炉炉衬厚度检测技术研究现状与展望

  王军，辛强 ，杜正聪

  钢铁. 2014, 49(4): 1-5.

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  对多头热电偶法、电阻法、电容法、超声波法、热流检测法、模型推断法和冲击弹性波法等现有的高炉炉衬厚度检测技术进行了研究，介绍了各种方法的原理，总结了它们的优缺点以及各自的适用范围。同时，在分析现有检测技术的基础上，预测了未来的发展趋势，认为未来高炉炉衬检测技术将向精确化、自动化、可视化、低成本化和多条件化发展，可以将不同检测技术相结合，取长补短，形成一种高效安全的复合式检测系统；并应将研究重点集中于传感器的优化布置、侵入式检测与非侵入式检测相结合、检测流程的优化以及一些新型技术的应用上。
冶金工艺技术
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  煤粉在直吹管内燃烧行为的数值模拟

  张仕洋，薛庆国，刘锦周，佘雪峰，王静松

  钢铁. 2014, 49(4): 6-12.

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  建立了直吹管内气固流动、传热和煤粉燃烧的数学模型，基于实际高炉工艺参数，借助商业软件通过数值模拟的方法研究了直吹管内的气体成分和温度变化，并重点考察了煤粉粒径、鼓风含氧量和鼓风温度等操作参数对煤粉燃尽率的影响。研究结果表明：减小粒径、增加含氧量、提高鼓风温度都可以使煤粉在直吹管内的燃尽率得到提高。煤粉在直吹管内的燃烧行为以挥发分的脱除为主，该过程对温度敏感，而对氧气浓度不敏感。这一结论与前人在回旋区内得到的模拟结果相反。因此在研究变量对喷吹煤粉燃尽率的影响时，模拟区域应同时包含直吹管和回旋区。
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  褐铁矿配比对钒钛磁铁矿烧结基础特性的影响

  刘东辉，吕庆，邹雷雷，陈树军，冯帅，李福民

  钢铁. 2014, 49(4): 13-17.

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  研究了褐铁矿配比对钒钛磁铁矿烧结基础性能的影响。研究结果表明，钒钛混合矿的同化温度随着褐铁矿配比的升高而降低，液相流动性指数随着褐铁矿配比的升高而升高，黏结相强度随着褐铁矿配比的升高先升高后降低。不同褐铁矿配比的钒钛混合矿同化温度在1302~1315℃，液相流动性指数在1.12~1.32，黏结相强度为4628~5198N。从综合利用低价铁矿石资源、降低生产成本和改善钒钛烧结矿质量的角度，分析褐铁矿配比对钒钛混合矿同化性、液相流动性和黏结相强度的影响，得出1号褐铁矿配比为10%（褐铁矿总配比37.2%）时，烧结配矿方案最优。
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  氧化镁对高铝渣稳定性影响

  孙忠贵

  钢铁. 2014, 49(4): 18-24.

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  为解决降低成本，拓宽矿源的目的，对高铝矿终渣进行了细致且系统的研究。通过对黏度曲线的测量，动力学活化能的计算，热力学计算的手段，分析炉渣各组分析出规律及其变化，得出结果：炉渣稳定性与成分有较为紧密的关系，各超大型高炉炉渣成分相差不大，但黏度随温度变化规律确是大相径庭；一般来说，超大型高炉高温时炉渣活度差异较小，在160000~170000J，而在低温时活化能的变化率差异较大；高铝低镁渣的稳定性超过高铝高镁渣，如果能够使高炉中的镁降低可以大幅度提高炉料的冶金性能，降低渣量，是降低成本的有效措施；降低终渣中的镁含量不是否定镁对炉渣稀化作用，恰恰相反，提高渣中镁在液相中的作用效率；高铝渣未必就一定不稳定，应适宜调整炉渣其他组分，使高炉适应高铝渣操作。
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  钢包攒包生产控制模型

  黄帮福，樊波，王建军，李广双，齐岩

  钢铁. 2014, 49(4): 25-31.

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  目前炼钢厂普遍存在转炉与连铸机生产节奏不匹配的现象，需要进行攒包生产才能保证连铸机连浇，因此，提出科学合理的钢包攒包生产控制模型对炼钢厂进一步实现节能降耗意义重大。以C炼钢厂钢包为研究对象，解析其运行模式和运行时间，分析转炉与连铸机匹配模式；通过分析钢包攒包时间与连铸机浇注炉次数之间的关系，构建钢包攒包生产运行时间控制模型，计算出合理的钢包攒包时间、重包运行时间和周转周期；运用甘特图分析法研究攒包生产条件下的钢包周转规律，构建钢包周转数量控制模型。将模型运用于实际，可有效减少钢包攒包数和周转数，提高周转率并减少钢水温降。
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  RH精炼过程非金属夹杂物

  张钟铮，林洋，尚德礼，吕春风，康磊，廖相巍

  钢铁. 2014, 49(4): 32-35.

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  以200t钢包RH精炼装置为原型建立了1∶5水模型，分析了实际工艺条件下RH上升管吹气量对卷渣的影响。结果表明，当上升管吹起量为120m3/h时，发生平稳、均匀的卷渣，有利于钢渣反应，根据水模型结果在RH上进行了试验，并通过系统取样，采用金相显微镜、图像分析仪和扫描电镜对比研究了用和不用预熔渣处理的无取向硅钢在精炼过程的夹杂物的数量、尺寸分布以及夹杂物的类型演变情况。经过定量比较发现，在有预熔渣的情况下，RH真空处理后，钢中Al2O3夹杂物变性为CaO-MgO-A12O3的复合夹杂物，并且夹杂物数量和尺寸明显变小。
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  特大断面连铸方坯结晶器出口的安全坯壳厚度

  白明华，闫奇，郑志勇，陈坚兴

  钢铁. 2014, 49(4): 36-41.

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  连铸结晶器出口处坯壳的安全坯壳厚度对连铸生产的安全顺行、铸坯产品的质量及结晶器长度的设计都有很重要的影响。以特大断面700mm×700mm连铸方坯为基础，通过建立坯壳的三维计算模型对结晶器出口处坯壳厚度进行研究，应用有限元模型计算了不同厚度坯壳的应力分布情况，通过铸坯表面应力分布与材料屈服极限来判断不同厚度坯壳模型是否处于安全生产状态，确定保证安全生产的坯壳厚度的极限值。研究结果表明，坯壳厚度在26mm时表面应力达到屈服极限，随着坯壳厚度增加，铸坯表面应力减小并逐渐远离屈服极限，考虑坯壳生长的不均匀性，讨论了用来修正安全坯壳厚度的安全系数，对于本模型安全系数适用1.46，修正后坯壳的安全平均厚度38mm。
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  方矩形管连续辊弯成型金属的流动规律

  付志强 ，杜凤山 ，安子军，段利英，于辉，杨帆

  钢铁. 2014, 49(4): 42-46.

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  为了研究方矩形管辊弯成型时金属的流动规律，结合某厂实际生产工艺，建立了方矩形管辊弯成型的三维弹塑性非线性有限元模型，基于该模型得到的仿真结果与现场轧制结果基本一致，通过对仿真结果的分析分别得到了方矩形管辊弯成型时长边、角部、短边和纵向上的内、中、外层的金属流动规律。研究结果表明：在厚度方向稳定段处，从外层到内层的金属流动规律是不一致的，长边处的不一致性要比短边处明显；在纵向上前、中、后段处，外层上的金属流动规律存在较大的差异，前段与后段的外、内层上的金属流动规律是相反的。分析结果为预测最终成型尺寸精度与辊弯成形工艺参数的制定提供了理论依据。
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  高强度低合金钢热轧板形综合控制技术

  陈超超，何安瑞，邵健，刘建华，周杰

  钢铁. 2014, 49(4): 47-53.

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  随着高强度低合金钢的广泛应用，高强度低合金钢的板形问题，特别是带钢出口凸度大问题，越来越受到关注。为了解决该问题，从辊形、模型、工艺3方面着手，在涟钢2250热连轧机综合采用优化工作辊CVC辊形及配套变接触支持辊VCRplus辊形，改进凸度反馈控制模型参数，优化精轧负荷分配等技术，显著提高了高强度低合金钢的板形控制效果，高强度低合金钢的平均凸度命中率提高了37.98%，尤其是对于超厚规格带钢，凸度命中率由原来的25.48%提高到95.89%，同时上游机架的综合辊耗降低了23.29%，延长了轧辊的使用寿命，创造了显著的经济效益。
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  750MPa级高强汽车大梁钢冲压开裂原因及机制

  于洋，孟宪堂，王林，王畅，李飞，李瑞恒

  钢铁. 2014, 49(4): 54-57.

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  700MPa以上级高强汽车大梁钢的冲压开裂现象一直是困扰该类钢种使用的主要问题。控制夹杂物、中心偏析及剪切面修磨等手段可以降低冲压开裂的概率。侧重从热轧工艺角度寻找导致带钢冲压开裂的原因及机制。通过分析对比正常带钢及冲压开裂带钢的组织、力学性能、加热及粗轧温度制度、精轧卷取温度制度、轧制速度的不同，同时考虑热装制度的影响，详细分析了热轧工艺各参数在750MPa级高强大梁钢冲压开裂缺陷中可能起到的作用，为该类钢种的生产提供了有益的经验。结果表明，保证精轧区轧制速度是降低冲压开裂发生率的重要热轧生产手段。
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  H型钢万能轧制过程水平辊温度场研究

  裴暖暖，朱国明，张思勋，袁鹏举，康永林

  钢铁. 2014, 49(4): 58-62.

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  运用有限元方法对H型钢万能轧制过程水平辊温度场进行了数值模拟，根据模拟结果分析了水平辊辊面温度分布状况，结果表明：与H型钢腹板部位接触的水平辊辊面温度较低，与H型钢R角部位接触的水平辊辊面温度最高。此外，还完成了小型H型钢万能轧机水平辊冷却试验，水平辊冷却方式分别为气雾冷却和水冷，试验结果表明：轧辊采用气雾冷却方式进行冷却时，型钢腹板残留冷却水较少且型钢表面温差较小，轧辊辊面温差和轧辊磨损程度均较小，且轧后轧辊温度更容易降至室温。总体而言，轧辊采用气雾冷却效果比采用水冷效果好。
钢铁材料
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  高延伸膨胀管用钢的力学性能及微观组织

  任勇强，陈二虎，宋婷婷，袁胜福 尚成嘉

  钢铁. 2014, 49(4): 63-68.

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  采用低碳低合金的成分设计开发了一种新型的膨胀管用钢。经优化的（α+γ）两相区退火工艺处理后，钢材呈现出强度高、延伸性能好、加工硬化能力强、冲击韧性以及高温力学性能优良等特点。常温条件下，该膨胀管材料的抗拉强度超过了700MPa，伸长率超过了40%，强塑积达到了30GPa·%，半厚冲击韧性超过了50J；300℃高温条件下，该类钢仍具有620MPa以上的抗拉强度，40%以上的伸长率以及25GPa·%以上的强塑积。采用SEM和XRD对材料的微观组织进行了表征，该类钢具有马氏体+残余奥氏体+铁素体的多相组织结构形貌。由于弥散分布的小尺寸残余奥氏体在形变过程中的TRIP效应，使得该类钢种在拉伸过程中获得了持续加工硬化的能力，从而获得了强度与塑性的优良结合。
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  TMCP型Q500qENH特厚耐候桥梁钢板的工业试制

  陈焕德，刘东升

  钢铁. 2014, 49(4): 69-75.

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  提出一种低碳微合金MnCuNiCrMo钢，测试了其过冷奥氏体连续冷却相变（CCT）曲线，分别研究未再结晶区变形量、冷却速率对其相变行为的影响。使用厚板坯连铸(CC)—钢板控轧控冷(TMCP)工艺流程，在5m宽厚板工业生产线上成功开发出60mm特厚Q500qENH桥梁钢板。开发钢板的显微组织为细密粒状贝氏体(GB)+针状铁素体(AF)+多边形铁素体(PF)；横向室温屈服强度大于560MPa，抗拉强度大于660MPa, 伸长率大于20%；Z向面缩率大于76%；-40℃下纵向Charpy冲击吸收能量(KV2)大于170J；零塑性温度为-85℃。
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  高碳钢盘条氧化铁皮微观形貌与剥离性能

  陈革 程晓茹 程时 邹晖 范敬国 沈金龙

  钢铁. 2014, 49(4): 76-79.

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  改善高碳钢盘条氧化铁皮的剥离率，有助于提高其拉丝成材率。通过扫描电镜显微分析技术研究了高碳钢盘条氧化铁皮剥离后内表面的微观形貌,系统分析了内表面皱褶产生的机理，根据断裂力学理论给出了内表面皱褶起伏的高度和长度与其剥离性能的关系。通过拉伸试验结果与电镜扫描图片对比，研究发现内表面皱褶起伏的高度越小、长度越大就越有利于高碳钢盘条氧化铁皮的剥离。
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  高温与应力耦合作用下Cr-Co-Mo-Ni齿轮轴承钢微观组织演变

  侯智鹏 ，杨卯生，赵昆渝，白李国

  钢铁. 2014, 49(4): 80-85.

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  对热处理态的高温Cr-Co-Mo-Ni齿轮轴承试验钢在500℃下进行不同应力的持久试验，采用内插法得到500℃，500h的断裂强度为1022MPa；借助金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等仪器观察试验钢持久试验前后的微观组织变化。结果表明：500℃条件下，随着加载持久应力由1150MPa降低至950MPa，试验钢断裂时间由96.4h延长至845.8h，基体中碳化物平均尺寸由0.3μm长大到0.5μm以上，所占面积分数由1.65%上升至3.85%；随着持久应力的降低及断裂时间的延长，马氏体板条束发生剪切变形—碎化—重新排列的变形过程，位错密度呈下降趋势；持久断裂前后，试验钢基体中析出相均为M6C型碳化物。
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  钢铁企业系统能耗影响因素分析

  陈光，李玲云，丁毅，曹曲泉，许石，郭红玲

  钢铁. 2014, 49(4): 86-89.

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  为深入分析钢铁企业能耗影响因素，深刻挖掘钢铁企业节能潜力，从两个方面提出了分析运行阶段能耗影响因素的方法：第一个方面从物质流、能量流和设备状态角度考虑；第二个方面从热平衡角度考虑。分析结果表明，运行共分为12个影响因素，从而形成12个节能途径：原料质量、燃料质量、产量、产品性能、设备状态、装备水平、界面处工序间的衔接情况、排放率、排放物温度、排放物压力、排放物热值与产品结构，目前所提出的节能措施均可对应到以上12个影响因素中去，这为在生产实践过程当中寻找节能措施指明了方向。同时，提出了钢铁企业能耗分析的新方法与能耗计算公式，丰富了钢铁企业能耗分析与计算理论。
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  不锈钢EAF渣无害化处置及作为水泥基材料的工程性能

  吕岩，那贤昭，齐渊洪，甄常亮

  钢铁. 2014, 49(4): 90-95.

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  不锈钢电弧炉(EAF)渣具有胶凝活性，其主要化学成分及矿物组成与水泥材料相似，可作为水泥基材料加以利用。但不锈钢EAF渣中含有一定量的CaCrO4使其存在六价铬浸出风险。利用碳热还原干式解毒法对EAF渣进行无害化处理，对还原温度、配碳量及碱度进行控制，可有效将电炉渣中铬氧化物还原。还原后渣中CaCrO4相消失，总铬及六价铬浸出值明显低于标准限值。对解毒后EAF渣进行胶凝性能测试，其活性指数、凝结时间均符合GB/T 20491—2006规范要求，可应用于建材领域以达到安全排放及资源化利用目的。