2014年, 第49卷, 第9期　刊出日期：2014-09-15

  

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综合论述
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  烧结过程余热资源回收利用技术进步与展望

  董 辉， 王爱华， 冯军胜， 张 琦， 蔡九菊

  钢铁. 2014, 49(9): 1-9.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130652

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  烧结过程余热回收与利用是降低烧结工序能耗的主要手段之一。概述了国内外烧结余热回收与利用技术发展状况，指出了中国烧结余热回收利用中存在的不足。从工艺流程、技术特点的角度重点阐述了烧结矿余热竖罐式回收发电工艺和烧结过程余热资源分级回收与梯级利用技术；给出了烧结烟气余热回收与脱硫脱硝一体化工艺的基本思路。提出应积极推广烧结过程余热资源分级回收与梯级利用技术，加快开发烧结矿余热竖罐式回收发电工艺，深入倡导烧结烟气余热回收与脱硫脱硝一体化的理念，为中国烧结工序的节能减排奠定技术基础。
冶金工艺技术
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  低硅烧结矿孔隙的表面结构和分形维数计算

  崔志敏， 李远亮， 陈 颖， 张玉柱

  钢铁. 2014, 49(9): 10-14.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130510

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  通过烧结杯试验制备了不同碱度和不同MgO含量2个系列的低硅烧结矿样品。利用XRD（X射线衍射仪）和TEM（透射电子显微镜）分别对样品的结构和表面形貌进行了表征。随碱度和MgO含量提高，CaFe2O4和Fe3O4含量发生了显著变化；孔隙结构由柱状变为溶蚀网状，更加复杂。利用单重分形软件和表面分形模型分别计算了2个系列样品的表面分形维数([Dss]和[Dsv])。随着碱度和MgO含量提高，表面分形维数增加；利用表面分形模型计算的[Dsv]和[Rsv]（线性相关系数）大于单重分形软件计算的[Dss]和[Rss]，表面分形模型可以反映更多细节，且相关性更好。因此可以用表面分形模型替代传统的单重分形软件来表征孔隙结构的复杂性，解决了孔隙表面形貌拍摄的困难和选择区域的局限性。
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  烟气循环烧结过程风氧平衡

  胡 兵 ， 贺新华 ， 王兆才 ， 叶恒棣 ， 陈乙元 ， 孙 英

  钢铁. 2014, 49(9): 15-20.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130504

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  与普通烧结相比，烟气循环烧结工艺拥有节能减排和清洁生产的优势。为此，重点研究了烟气循环烧结过程风氧平衡规律，旨在保证烧结产质量指标的前提下，进一步提高烟气循环率，根据理论计算结合实测对烟气循环烧结过程风氧平衡进行了研究。研究结果表明：烧结机的中前部和尾部几个风箱的烟气具有低硫、氧含量高、温度较高的特点，可以作为循环烟气，与部分高温环冷废气均匀混合后，在保证烧结进风氧气体积分数18%以上的前提下，通过优化调节主抽风量、漏风率和烧结耗氧量等，可以实现烟气循环率达到43%，为烟气循环烧结工艺的发展提供了理论指导。
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  加拿大某精矿高配比烧结特性

  潘 建， 师本敬， 朱德庆， 李晓波

  钢铁. 2014, 49(9): 21-28.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130518

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  采用烧结杯试验、冶金性能检测及基础物化性能检测等多种方法研究了产自加拿大的某精矿的配矿烧结性能、烧结矿冶金性能及物化性质，对其烧结特点从物化性质方面进行了分析。结果表明:随精矿配比(质量分数)由24%增加到42%，烧结料层透气性阻力由857 Pa提高到1 150 Pa,垂直烧结速度由21.87 mm/min下降到18.38 mm/min，利用系数从1.14 t/(m2·h)降低到0.93 t/(m2·h)，转鼓强度由67.47%下降到64.13%，无烟煤固体燃耗由62.46 kg/t提高到70.42 kg/t，烧结成品矿还原性指数(RI)由82.31%下降到78.76%，低温还原粉化率(RDI＞3.15 mm)由70.71%下降到64.41%，烧结各项指标及烧结矿的冶金性能均出现较大幅度恶化。物化性质分析表明，加拿大精矿的主要矿物组成是镜铁矿和假象赤铁矿，矿物表面亲水性差，且粒度组成不合理，恶化混合料制粒；同时，该精矿的颗粒表面光滑致密，高温反应性能差,软化温度在1 450 ℃以上，烧结过程中难以形成足够液相。加拿大精矿制粒性能差导致烧结料层透气性阻力大造成烧结利用系数低，而较高的软化温度导致随着该矿配比的提高烧结矿转鼓强度降低。
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  高炉喷吹煤粉合理搭配

  肖 洪， 张建良， 贾凤娟， 庞清海， 朱广跃， 郑常乐

  钢铁. 2014, 49(9): 29-33.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130595

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  为了研究更为合理的高炉喷吹煤混合方案，利用热重分析仪和傅里叶红外光谱对单煤的燃烧性和煤中有机官能团进行了分析，同时也对不同混煤的燃烧性能进行了研究。研究结果表明，煤中－OH官能团数量随着煤化度的加深而减少，－CH3官能团数量则随着煤化度的加深而增加。燃烧性稍差的烟煤在混煤中对无烟煤的助燃作用更强，官能团结构相近的无烟煤和烟煤搭配更易于获得燃烧性好的混煤。
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  溜槽截面形状及参数对高炉布料的影响

  滕召杰， 程树森 ， 赵国磊

  钢铁. 2014, 49(9): 34-37.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130577

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  高炉溜槽作为无钟炉顶装料设备的重要组成部分，其参数变化对布料操作有很大影响。比较常见的2种溜槽截面形状是半圆形溜槽和矩形溜槽。由于截面形状不同，颗粒在溜槽内的运动过程会发生变化。目前关于矩形溜槽布料过程的数学模型研究较少。通过分析颗粒在2种不同截面溜槽内的运动过程，研究截面形状变化对料流轨迹的影响，并将计算结果与模型试验测试结果进行对比。研究结果可为实际高炉溜槽截面形状的选择及不同溜槽布料操作提供理论指导。
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  RH精炼工艺对无取向硅钢MgO·Al2O3夹杂物演变影响及控制

  曾亚南， 孙彦辉， 蔡开科， 徐 蕊

  钢铁. 2014, 49(9): 38-43.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140091

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  基于BOF→RH→CSP生产工艺，研究了RH精炼过程钢中夹杂物类型演变及MgO?Al2O3夹杂物形成规律，同时对MgO?Al2O3夹杂物的形成条件进行了热力学计算，借助CFD数值模拟软件研究了RH精炼过程卷渣行为。研究发现，RH精炼过程20和30 min时，[w([MgO])/w([Al2O3])]为0.005～0.020，未发现MgO?Al2O3夹杂物；RH出站后夹杂物[w([MgO])/w([Al2O3])]为0.3～0.5，且RH精炼结束后MgO?Al2O3夹杂物占夹杂物总量的58.4%；另外，RH精炼过程钢液表面速度CFD模拟结果为0.57 m/s，大于临界卷渣速度0.45 m/s，且顶渣成分与夹杂物成分相近，存在卷渣现象。热力学计算表明，钢液与炉渣平衡时钢中[w([Al])]为0.31%～0.37%，[w([Mg])]为0.000 24%～0.000 28%，在MgO?Al2O3生成区域之内。减少RH处理过程卷渣，浇铸过程下渣及控制顶渣和包衬相中MgO质量分数可抑制MgO?Al2O3夹杂物形成。
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  攀钢钒洁净钢生产中氮含量的控制

  郭 凯， 杨森祥

  钢铁. 2014, 49(9): 44-48.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130493

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  作为目前炼钢技术发展的重要方向之一，洁净钢对钢中杂质元素的含量具有非常严格的控制要求，并且由于氮的离子半径较大，在钢中的扩散系数小等原因，所以钢水脱氮有一定的难度。为实现洁净钢的规模生产，攀钢集团攀枝花钢钒公司提钒炼钢厂结合自身特点，通过优化原辅料的使用方式和炼钢转炉冶炼制度，改善LF钢包炉精炼工艺，加强RH真空处理设备检修和改进连铸长水口等手段，将钢中的氮含量控制到了较低水平，实现了帘线钢、IF钢、气瓶钢等洁净钢的工业生产，并有效控制了帘线钢生产中TiN夹杂的析出。
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  300 t复吹转炉冶炼X80管线钢磷含量控制

  罗 磊 赵长亮 陈玉鑫 袁天祥

  钢铁. 2014, 49(9): 49-54.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130716

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  通过对首钢京唐公司生产的X80管线钢复吹转炉炼钢过程磷质量分数的控制研究，从热力学上分析了炼钢终点渣钢间磷分配比较低的原因，同时给出了转炉终渣成分的调节方向，以及要得到相应脱磷率和终点磷分配比时转炉渣加入量的最佳值。研究结果表明，在现有工艺条件下，转炉炉渣中MgO质量分数偏高，导致终渣熔点较高，而转炉终点渣熔点较高又是转炉磷分配比实际值与理论值差距较大的主要原因。通过计算，在现有工艺水平下，转炉渣的加入量应控制在43~60 kg/t(钢)较为合适。
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  基于遗传算法的PP及冷连轧轧制规程多目标优化

  孙 浩， 杨景明， 车海军

  钢铁. 2014, 49(9): 55-60.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130668

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  针对多目标优化算法中综合目标函数权值难以确定的问题，通过对偏好的数学量化，采用数值分析的方法，构造了6种不同的偏好函数，建立了物理规划（physical programming）数学模型，然后以遗传算法为寻优工具，实现一种更加灵活更加适合于工程技术人员的交互式多目标优化算法。结合某冷轧厂实际的轧制规程优化过程，选取等功率裕量、轧制总能耗及各机架打滑因子为目标函数，运用基于遗传算法的PP进行优化计算。结果表明，优化后的轧制规程很好地实现了各机架等功率负荷分配，降低了打滑出现的概率，大大提高了板材表面质量和成品成材率。
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  基于模糊评判规则的冷轧带钢智能板形评价模型

  丁顺风 杨利坡 于丙强

  钢铁. 2014, 49(9): 61-63.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140010

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  针对板形评价指标单一的问题，基于模糊综合评判规则，建立了冷轧带钢的在线板形智能评价模型。首先，利用勒让德多项式的最小二乘法实时识别和统计在线带钢的宏观板形信息及1、2、3、4次板形分量，然后在传统板形分档定级方法的基础上，建立板形模糊评判规则，并对某1 050 mm六辊冷轧机在线带钢的板形信息进行了综合评价。在线板形的综合评价结果可为板形闭环控制模型提供重要的定量板形信息，有利于提高板形调控效果和指导轧制工艺。
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  高强机械用钢表面条带状红铁皮产生原因及机制

  王 畅 于 洋 潘 辉 王 林 陈 瑾 徐海卫

  钢铁. 2014, 49(9): 64-70.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130638

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  系统研究了高强机械用钢频发的条带状红铁皮缺陷，采用场发射SEM及EPMA研究了铁皮的表面及截面情况，通过热轧生产线生产情况分析了条带状铁皮的间距特性。结果表明，条带状红铁皮处铁皮明显增厚，铁皮与基体界面存在硅的富集区；而铁皮的条带状间距距离与精除鳞喷嘴间距存在明显的对应性，因此，该缺陷与精除鳞水喷射搭界面的除鳞效果不佳密切相关。应用差热分析仪对钢种的氧化特性分析发现，精除鳞前温度区间为铁皮增厚波峰区域，加上Fe2SiO4相的形成增加了铁皮的黏附力，因而极易造成精除鳞的困难。在机制研究的基础上，制定了热轧生产控制要求及钢种硅控制方案，成功消除了条带状红铁皮的产生。
钢铁材料
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  调质前后Cr5锻钢支承辊碳化物

  王文焱， 岳慎伟， 岳宗格， 袁海伦， 谢敬佩， 李昌义

  钢铁. 2014, 49(9): 71-76.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130725

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  运用SEM和TEM研究了Cr5锻钢支承辊调质处理(970 ℃淬火＋540 ℃回火)对碳化物形貌和类型的影响，并通过热力学理论计算了该工艺下的碳化物形成及其转变过程中的[ΔH]和[ΔG]。结果表明：调质处理前，基体组织为珠光体，碳化物尺寸约为700～800 nm，复杂六方点阵的M7C3和复杂立方的M23C6分别与α-Fe具有([1120])K//([011])α、[0001]K//[011]α和(511)K//([011])α、[[116]]K//[[011]]α晶体学位向关系；调质处理后，基体组织为回火索氏体、少量回火马氏体，并伴有未溶碳化物，碳化物尺寸明显减小，约为200 nm，其类型转变为正交点阵的M7C3碳化物，与α-Fe晶体学位向关系为([113])K//(200)α、[[512]]K//[[011]]α；此外，该工艺下碳化物生成和转变的[ΔH]和[ΔG]计算值均小于零。
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  热处理工艺对AM355不锈钢力学性能的影响及机理

  孙永庆， 梁剑雄， 杨志勇， 刘振宝， 李文辉， 张丽娜

  钢铁. 2014, 49(9): 77-80.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130656

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  研究了改变热处理工艺对使用真空感应+电渣重熔工艺冶炼、经锻造成型的[?]80 mm AM355不锈钢棒的力学性能的改进及相关机理。试验结果表明，与传统热处理工艺(1 070 ℃×1 h空冷＋(－70 ℃)×8 h＋200 ℃×2 h空冷）相比，新的热处理工艺(1 000 ℃×1 h空冷＋(－70 ℃)×8 h＋450 ℃×2 h空冷＋200 ℃×2 h空冷)可使[?]80 mm AM355不锈钢棒得到较高的强度和硬度，并保留一定的塑韧性。新的热处理工艺处理的AM355不锈钢棒的抗拉强度可提高120 MPa、屈服强度可提高400 MPa、硬度可提高5HRC，同时，冲击吸收功可保持大于40 J。对该钢棒经2种热处理工艺后产生的碳化物的类型和析出行为进行了观察研究之后指出，淬火温度对AM355不锈钢的晶粒度、碳化物类型及分布、残余奥氏体的转变都具有较大的影响，M23C6型碳化物的存在对钢的强化非常重要。
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  两阶段冷却工艺对基于应变设计X70管线钢组织的影响

  孙磊磊， 柏明卓， 郑 磊

  钢铁. 2014, 49(9): 81-86.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130713

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  铁素体-贝氏体双相组织钢能够通过软硬相协调屈服抵抗大变形，这是基于应变设计管线钢的研究热点。为探究生产工艺对双相组织形态的影响规律，利用Gleeble-3800热模拟试验机，通过压缩试验模拟轧制和冷却，研究了两阶段冷却工艺对基于应变设计X70管线钢形变奥氏体组织转变的影响。结果表明：一阶段缓冷后的待温处理使铁素体形核温度降低，有效提高了铁素体形核率，起到细化晶粒作用；降低二阶段快冷开冷温度可以增加铁素体析出时间，从而增加铁素体的含量；二阶段快冷中，提高冷却速率和降低终冷温度均可细化贝氏体组织的板条间距以及板条间的碳化物，提高了贝氏体显微维氏硬度。
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  两相区热处理工艺对9NiCrMo钢强韧性的影响

  程建华 沈俊昶 何宜柱 苏 航 崔黎辉

  钢铁. 2014, 49(9): 87-91.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20130617

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  研究了淬火＋回火（QT）和淬火＋两相区淬火＋回火（QLT）2种热处理工艺对9NiCrMo钢力学性能的影响，分别采用OM和SEM观察了微观组织结构，利用X射线衍射和透射电镜研究了不同热处理后逆转变奥氏体的含量及其分布，进而分析了该工艺对9NiCrMo钢力学性能的影响规律及其机理。结果表明：两相区热处理能够在保证强度级别的同时，有效改善9NiCrMo钢的低温韧性，生成的双相组织及改变了逆转变奥氏体的分布状态是其提高钢低温韧性的主要原因。
环保与能源
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  用于高炉喷吹的低阶煤梯级转化半焦的燃烧性能

  何选明， 付鹏睿， 王春霞， 林洪涛， 吴 硕， 操世鑫

  钢铁. 2014, 49(9): 92-97.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140066

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  采用固定床热解装置制备神木长焰煤与凤眼莲和冶金工业固体废弃物热解终温分别为450和550 ℃的共热解半焦；利用管式沉降炉模拟高炉喷吹条件研究共热解半焦的燃烧性能，并考察了热解终温和共热解物质对半焦燃烧性能的影响。研究表明：高炉瓦斯泥和冷轧氧化铁红的加入起到催化煤热解的作用，其中高炉瓦斯泥的催化热解效果最优，挥发分析出的增幅为18.4%；煤与冷轧氧化铁红在热解终温550 ℃时共热解半焦的燃烬度最佳为98%，与550 ℃时的原煤半焦的燃烬度相比，提高了22.5%；SEM扫描电镜结果显示，煤与冷轧氧化铁红共热解半焦与原煤半焦相比，半焦表面产生了更多的裂纹；除煤与轧钢氧化铁皮及煤与高炉瓦斯泥共热解半焦外，试验所制备的其他共热解半焦的各项性能均符合中国喷吹用煤指标。