2014年, 第49卷, 第6期　刊出日期：2014-06-15

  

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综合论述
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  节能低成本高品质非调质钢的研发

  陈思联， 惠卫军， 王连海， 戴观文， 董 瀚

  钢铁. 2014, 49(6): 1-7.

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  结合近年来国内外的发展趋势，从化学成分的精确稳定控制、硫化物控制，前轴、半轴和胀断连杆等典型零部件用非调质钢的开发，及非调质钢的长疲劳寿命化技术等方面对中国近年来非调质钢的部分研发工作进行了综合论述。为了进一步提高非调质钢的技术经济性，非调质钢的少无微合金化元素的低成本化、精确成分和尺寸控制是其中的重要发展方向。此外，随着冶金生产和零件制造技术的不断进步，为了替代调质处理的合结钢等以制造更多的保安件，具有更高的强韧性配合的贝氏体型非调质钢必将得到更多的应用。
冶金工艺技术
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  CO2炼钢对氧气高炉循环煤气的改质及加热

  程相利， 张 俊， 严定鎏， 齐渊洪， 高建军

  钢铁. 2014, 49(6): 8-11.

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  为解决氧气高炉循环煤气CO2脱除和加热过程中的析碳问题，提出了一种利用CO2炼钢对煤气进行改质和加热的方法，并通过热力学计算探讨了铁水和煤气成分对炼钢过程的影响，得到了合理的循环煤气处理方案。结果表明，CO2炼钢反应总体上是大量吸热的，需要外部热源提供热量；以氧气高炉炉顶煤气为氧化剂时，炼钢温度范围内铁水中碳的脱除限度在0.02%以下，脱除率高于99%；煤气处理能力和改质煤气成分受铁水成分影响，并且铁水中碳含量的影响更大；通过CO2炼钢与变压吸附2种工艺的结合，可满足氧气高炉对循环煤气量和温度的需求。
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  钒钛磁铁矿的复合造块新工艺

  万新宇， 吕 庆

  钢铁. 2014, 49(6): 12-17.

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  钒钛磁铁精粉具有TiO2含量高、SiO2含量低等特点，由此生产的烧结矿转鼓强度差，低温还原粉化严重。为了保证烧结矿获得足够高的强度，必须生产高碱度甚至超高碱度烧结矿，但对于承钢而言，酸性炉料供应短缺、价格高迫使烧结矿碱度为2.0～2.3，提高烧结矿的质量存在很大困难。提出了一种铁矿粉造块新工艺，即复合造块工艺，论述了该工艺在技术上的可行性，并与常规烧结工艺在烧结工艺参数、烧结矿产质量指标和冶金性能方面进行了对比分析，并对复合块矿进行了显微结构分析，从机制上进一步证明了该工艺的优越性和可行性。
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  水钢高效率低成本洁净钢生产

  王琳松

  钢铁. 2014, 49(6): 18-25.

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  为了把水钢建设成为精品长材生产基地，水钢炼钢厂开展了高效率低成本洁净钢生产平台建设，通过铁水预脱硫选择、转炉长寿命复吹的研究与优化、LF快速精炼及高效恒速连铸技术等集成的工艺优化，并通过对不同要求和冶炼特点的钢种选择不同生产路线，以专线化的生产模式优化了流程网络和物流动态有序运行，实现了现有钢种的高效、低成本洁净生产。实物检验结果表明:在不增加生产成本的前提下，批量生产的82B达到[wO]≤0.002%、[wS]≤0.006%和[wN]≤0.004%级别的水平，脆性氧化铝类和球状氧化物类夹杂物均得到有效控制，极少发现硅酸盐类和硫化物类夹杂物，90%以上夹杂物的尺寸在10 μm 以内,达到了较高的洁净度。
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  马钢120 t转炉少渣冶炼工艺应用实践

  张良明， 吴发达， 王爱民， 石知机

  钢铁. 2014, 49(6): 26-29.

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  介绍了马钢120 t转炉炼钢应用生白云石代替部分石灰和镁球进行少渣冶炼的工艺，分析了少渣冶炼对转炉吹炼过程、脱磷效果以及终点温度控制的影响。研究结果表明，在少渣冶炼工艺条件下，可以降低渣量，能够满足转炉脱磷效果和温度要求。转炉总渣料用量减少22.88 kg/t（钢），由此节约成本12.25元/t（钢）；同时还可以降低金属料损失3.76 kg/t（钢），具有较好的经济效益。
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  低碱度低氧化铝精炼渣对帘线钢夹杂物控制

  何肖飞， 王新华， 陈书浩 ， 姜 敏， 王万军 ， 曾建华

  钢铁. 2014, 49(6): 30-36.

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  研究了低碱度、低氧化铝精炼渣对帘线钢夹杂物控制情况。试验采用LD→LF精炼→软吹Ar→连铸工艺生产帘线钢，在碱度1.0、Al2O3质量分数为5%左右的精炼渣成分控制条件下，钢中酸溶铝AlS的质量分数控制在0.000 5%左右，进而控制夹杂物中Al2O3质量分数在22%以内，使得帘线钢中氧化物夹杂MnO-Al2O3-SiO2类、CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂物实现了良好的塑性化控制。根据分析，在帘线钢夹杂物去除方面，软吹氩处理对钢中CaO-Al2O3-SiO2系复合夹杂物去除效果比对MnO-Al2O3-SiO2类夹杂物更加明显；在成分控制方面，钢液中AlS含量随着炉渣碱度、炉渣Al2O3质量分数的升高而升高，而夹杂物中Al2O3质量分数会随着钢液中AlS含量升高而升高。
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  多流中间包导流孔对钢液流动轨迹的影响

  李怡宏 包燕平 赵立华 申小维

  钢铁. 2014, 49(6): 37-42.

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  通过采用水模拟试验对多流中间包不同控流形式进行全因素试验，研究并探讨了导流孔不同流向和不同孔径对钢液流动轨迹和多流间差异性的影响；并在工厂对改进前后的导流孔进行对比试验，研究了导流孔对夹杂物行为的影响。研究结果表明：为使钢液能充分利用中间包空间并兼顾钢液向各个出水口流动的均匀性，导流孔应分为主流孔和调节孔。主流孔流向的矢量终点应在内外侧出水口中心垂线的中点，孔径为48～52 mm；调整孔流向的矢量终点应在距纵向包壁前顶点175～220 mm，导流孔面积应在中间包浇注末期仍能保证通钢量的需求。导流孔经改进后钢液在中间包内的停留时间平均增加25%，铸坯中大夹杂物含量减少64.2%；活塞流体积平均增加50%，两流间差异性减小60%，中间包内[wT[O]]降低16.4%。
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  热连轧带钢断面形状的修正模型及其应用

  于 斌， 王义栋， 杨 旭， 郭宝安， 刘宏民， 王东城

  钢铁. 2014, 49(6): 43-47.

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  为实现热轧带钢断面凸度和局部高点的准确预报，基于模型、传递和遗传等多因素考虑，从轧机承载辊缝对带钢断面形状的传递效应角度出发，建立起热轧带钢断面形状修正模型，定量分析了带钢厚度和压下率等条件对修正系数的影响。数学模型的有效性得到了生产试验验证，不仅提高了带钢断面形状仿真系统的计算精度，而且为热轧带钢断面形状的准确预报与控制提供了重要的技术支持，并将其应用到鞍钢1 580 mm七机架热连轧机的生产实践中，取得了良好的使用效果。
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  电磁搅拌下圆坯结晶器内卷渣现象的物理模拟

  王 超 ， 张 慧 ， 王明林 ， 马忠伟 ， 赵 沛

  钢铁. 2014, 49(6): 48-52.

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  以某钢厂[?500 mm]圆坯连铸结晶器为原型，基于相似原理，建立了1:1的物理模型，通过机械搅拌模拟结晶器电磁搅拌。在模拟电磁搅拌条件下，研究拉速、搅拌强度对结晶器保护渣覆盖剂的影响。试验结果表明，当搅拌强度稳定时，随着拉速的增加，液面波动会越来越剧烈，中心漩涡也会随着拉速增大而增大；当拉速稳定时，随着搅拌转速的增加，渣层波动加剧、水油界面变得活跃、液渣层厚度分布由均匀变为出现中心漩涡、转速大于60 r/min时，在壁面附近液渣层厚度为0，会发生裸钢现象，卷渣发生倾向增大。在使用电磁搅拌条件下，圆坯结晶器生产时拉速不超过0.45 m/min，搅拌强度为36～48 r/min时，钢渣界面活跃，有利于化渣，且不会出现裸钢现象，也不会发生卷渣。
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  薄壁管材连续矫直拉伸失稳极限弯曲半径模型

  张子骞， 颜云辉， 杨会林， 王 雷

  钢铁. 2014, 49(6): 53-58.

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  薄壁管材连续矫直拉伸失稳极限弯曲半径作为重要的工艺参数，直接决定了设备结构和产品质量。而目前现场仍沿用经验图表结合人工经验和反复试矫对其进行估定，为此基于薄壳理论的相关假设，确定了变形区的应力应变，运用Swift分散失稳准则建立了塑性拉伸失稳极限弯曲半径的解析模型，并进行了有限元仿真验证。研究结果表明：解析模型可正确计算薄壁管材矫直时拉伸失稳的极限弯曲半径，该半径随初始弯曲半径的增大而减小，并与管材直径和金属塑性加工能力有关，为继续深入研究矫直相关工艺参数的合理设置、完善薄壁管材矫直理论体系奠定基础。
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  冷连轧机组划痕缺陷产生机制及治理措施

  白振华， 陈 浩， 高明磊， 李 和， 吴首民， 姚寿军

  钢铁. 2014, 49(6): 59-64.

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  针对冷连轧高速轧制过程中的划痕问题，充分结合冷连轧机组的设备与工艺特点，在对划痕缺陷的微观与宏观特征进行了大量的现场跟踪与实验室观察的基础上，首次阐明了带钢表面划痕的发生机制，提出轧辊与轧件之间打滑和轧辊表面铁粉富集是引发划痕的必要条件，修正了划痕综合判断指标，并从应急治理、轧制规程优化、工艺润滑制度优化、轧辊表面铁粉富集的预防等4个方面入手，提出了相应的划痕综合防治措施，并将其应用到某1 220五机架冷连轧机组的生产实践，划痕缺陷发生率从平均0.061%降低到0.018%、轧制速度从平均1 232 m/min提高到平均1 261 m/min，为企业创造了较大经济效益，具有进一步推广应用的价值。
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  终轧温度对低合金铌钛贝氏体钢组织和性能的影响

  曹立潮， 余宏伟， 王世森， 李德发

  钢铁. 2014, 49(6): 65-68.

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  采用光学显微镜、透射电子显微镜（TEM）、EDS能谱分析仪和拉伸冲击试验机，研究了终轧温度对TMCP(thermo-mechanical controlled processing)低合金铌钛贝氏体钢组织和性能的影响。结果表明：随着终轧温度的降低，强度和韧性先升高后降低。终轧温度为815 ℃时，由于冷却前温度已降低到奥氏体-铁素体两相区，在晶界形成大量先共析铁素体，造成了强度和韧性的下降。终轧温度为870 ℃时，得到细小的板条贝氏体＋少量的马氏体组织，在贝氏体板条上有30～50 nm的Nb、Ti析出相弥散分布，获得了最优异的性能，其屈服强度为805 MPa，抗拉强度为1 005 MPa，－20 ℃冲击功的平均值为197 J。
钢铁材料
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  淬火-贝氏体区配分工艺及钢的组织性能

  朱 帅， 康永林， 邝 霜， 姜英花

  钢铁. 2014, 49(6): 69-73.

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  Q&P（Quenching and Partitioning, 淬火配分）工艺在CCE条件下，通过采用[Ms]和[Mf]点之间的最佳淬火温度和低于[Ms]点的配分温度，避免配分阶段的贝氏体形成最终可以得到最高含量的残余奥氏体组织。但试验中得到不足体积分数8%的残余奥氏体含量限制了钢塑性的提高。通过提出淬火-贝氏体区配分工艺，并应用在(0.21～0.29)C-(1.5~2.0)Si-(1.5～2.1)Mn成分钢，得到了体积分数12%左右的残余奥氏体含量和25%左右的伸长率，同时强度保持在1 000～1 100 MPa，强塑积最高达到36.6 GPa·%。不同的淬火温度和配分温度试验结果表明，工艺变化对强度影响较低，伸长率和强塑积随着配分温度的提高而提高，其中270 ℃的淬火温度试样的提高幅度高于245 ℃淬火试样，采用Q&PB工艺得到了无碳贝氏体＋马氏体＋残余奥氏体的三相组织。淬火和贝氏体区配分得到了优异的强度和塑性的结合，为新一代汽车用钢的发展提供新的思路。
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  316L不锈钢的疲劳裂纹扩展行为试验

  冯 刚 宫大为 张朝阁 韩承江 林克伟 齐继宝

  钢铁. 2014, 49(6): 74-78.

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  工程构件普遍承受疲劳载荷，从而导致疲劳失效。针对由316L不锈钢制成的标准紧凑拉伸试样，开展了一系列疲劳裂纹扩展试验。试验内容包括不同应力比下的常幅加载和在常幅加载过程中引入单个拉伸过载峰。试验结果表明：316L不锈钢具有很强的应力比效应，裂纹扩展速率随应力比的增大而增大。在引入单个拉伸过载峰后，观察到出现迟滞效应前发生了短暂的加速扩展现象。通过一种新的双参数模型来描述材料的应力比效应，并使用改进的Wheeler模型对过载后的裂纹扩展行为进行预测。预测结果表明：该方法能够更好地描述不同工况下316L不锈钢的疲劳裂纹扩展行为。
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  大型盾构机用轴承钢奥氏体晶粒长大模型

  张 丹， 刘雅政， 周乐育， 韩 强， 霍朝霞， 李忠之

  钢铁. 2014, 49(6): 79-84.

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  利用箱式电阻炉研究了加热温度为900，950，1 000，1 050，1 100，1 150 ℃，保温时间为10，30，60，90 min时大型盾构机用GCr15SiMn轴承钢的奥氏体晶粒长大规律，利用截线法统计奥氏体晶粒尺寸。试验结果表明，随着加热温度提高和保温时间延长，奥氏体晶粒尺寸和长大速率逐渐增大，加热温度的提高比保温时间的延长对奥氏体晶粒长大速率影响更大，奥氏体晶粒迅速长大的加热温度为1 000 ℃，保温时间为60 min。在已有晶粒长大模型的基础上，通过对试验数据进行线性回归，得到了描述GCr15SiMn钢奥氏体晶粒长大规律的数学模型。
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  氮含量对正火型钒微合金化钢强化效果和显微组织的影响

  苏 航， 柴希阳， 潘 涛， 杨才福

  钢铁. 2014, 49(6): 85-90.

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  利用V-N微合金化技术，在Q345钢基础上进行V-N微合金化，将通用型正火容器用钢的强度水平由345 MPa升级至400 MPa。考察了不同N含量对正火型V-N钢组织和强化效果的影响。结果表明，随着N含量增加，正火态V微合金化试验钢的屈服强度明显提高；每加入50×10-6的N，屈服强度提高18 MPa左右，同时屈强比上升。随着N含量提高，V微合金化钢产生明显的晶粒细化效果，试验钢的铁素体晶粒尺寸由13.36 μm逐渐细化至7.89 μm。对比热轧态试验钢和正火态试验钢的强化效果，发现正火态试验钢的析出强化作用相对较弱，而细晶强化作用相对显著。
环保与能源
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  工业废渣对无烟煤燃烧特性的影响

  周刘成， 李昌勇

  钢铁. 2014, 49(6): 91-96.

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  采用热重法研究了工业废渣钢渣(简称GZ)、瓦斯灰(WSH)和磷渣(LZ)对越南无烟煤燃烧特性的影响。结果表明：工业废渣能很好地改善煤粉的燃烧特性。废渣掺入质量分数为4%时，尽管没有降低煤粉的着火温度，但对煤粉挥发分释放、固定炭燃烧和燃尽温度的降低起到很好的催化作用；GZ，WSH和LZ分别使煤粉燃尽温度降低49，51，66 ℃。研究发现，工业废渣的催化作用，与废渣中CaO和Fe2O3的有关，正是由于废渣中富含CaO和Fe2O3，使得掺入废渣的煤粉燃烧较原煤更加容易。