2015年, 第50卷, 第10期　刊出日期：2015-10-15

  

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综合论述
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  中国钢铁工业绿色发展工程科技战略及对策

  张春霞，王海风，张寿荣，殷瑞钰

  钢铁. 2015, 50(10): 1-7.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150322

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  针对中国钢铁工业绿色发展问题进行研究，在分析绿色发展、循环发展、低碳发展的概念及其相互关系的基础上，提出了钢铁工业绿色发展的科学内涵。基于对当前中国钢铁工业绿色发展的现状和面临挑战的分析，研究预测了未来中国钢铁工业的能源消费总量和污染物排放总量的峰值；提出了2020年钢铁工业绿色发展的目标和钢铁工业发挥三大功能、与其他行业及社会构建生态链接的设想；筛选和凝练出“十三五”钢铁工业绿色发展的三大引领性重大工程、三类关键技术35个和5个示范带动项目；最后提出了中国钢铁工业绿色发展的措施及政策建议。
冶金工艺技术
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  提质煤代替高炉部分喷吹用煤及其性能

  郑常乐，张建良，章鹏程，王海洋，郭 建

  钢铁. 2015, 50(10): 8-13.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140746

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  为了拓展高炉喷吹燃料资源，研究了由长焰煤低温热解提质后得到的提质煤作为高炉喷吹煤利用的可行性。试验采用TG/DTG差热分析对提质煤的燃烧性和反应性进行研究，运用SEM电镜对提质煤与F煤的微观结构进行表征。结果表明，提质煤的燃烧性和反应性均明显优于F煤，这主要是由于提质煤在低温热解过程中挥发分析出，煤粉颗粒结构遭到破坏，产生大量孔隙和棱角结构所致。配加提质煤的混煤燃烧结果表明，提质煤与F煤燃烧具有协同反应作用，混煤的燃烧性和反应性都明显提高，有利于高炉喷吹煤粉在高炉中燃烧利用。高炉喷吹提质煤工业试验结果表明，配加提质煤焦比、燃料比下降，当提质煤配比达40%时，燃料成本下降9.84元/t，经济效益可观。
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  微小相去除夹杂物的热模拟试验

  倪 冰，贺 庆，吴 巍

  钢铁. 2015, 50(10): 14-18.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150055

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  采用50 kg真空感应炉进行了碳酸盐诱发微小相去除钢中夹杂物的模拟试验，发现了CaO基颗粒吸附夹杂物的实例，分析了捕获和去除夹杂物的机理。试验结果表明：用净化剂对钢液进行净化后，全氧质量分数、夹杂物面积比率、夹杂物个数分别有所降低。净化前夹杂物主要是簇状或链状的Al2O3夹杂物，净化后形成了低熔点的钙铝酸盐复合物，净化剂释放出的CaO基颗粒与细小非金属夹杂物发生碰撞、反应和吸附，促进了夹杂物的长大和去除。
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  赤铁矿制备镁球团矿的研究与应用

  王代军，，吴胜利，

  钢铁. 2015, 50(10): 19-25.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140709

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  在高炉冶炼过程中，MgO有利于防止球团矿与球团矿之间、球团矿与烧结矿、块矿之间的熔融黏结、降低料层阻力损失、降低软融带的高度及提高煤气利用率。以蛇纹石作为含镁添加剂，研究其对赤铁矿球团成球性能、预热和焙烧性能的影响。冷态性能研究结果表明：随着蛇纹石质量分数增加，生球水分逐渐增加，生球的抗压强度提高，而落下强度和爆裂温度降低。预热性能研究结果表明：最佳预热温度为1 000 ℃，最佳预热时间为8 min，蛇纹石质量分数为1.40%时预热球抗压强度值最好。焙烧性能研究结果表明：最佳焙烧时间为12 min，焙烧温度以1 280 ℃为宜。工业试验表明：成品球团矿铁品位及还原度降低但是综合品位[w(TFe)＋w(MgO)]提高，还原膨胀率减小，软化开始温度升高，软化结束温度降低，球团矿的高温冶金性能得到改善。成本分析表明：镁球团矿原料成本降低。高炉应用效果表明：铁水质量得到改善，铁水合格率达到99.97%，一级品率达到75.06%，炉渣中[w(MgO)]增至8.10%，[w(Al2O3)]降低至14.72%，[w(MgO)/w(Al2O3)]上升至0.55。
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  煤岩学在炼焦生产中的应用

  庞克亮，刘冬杰，王明国，赵恒波，王 超

  钢铁. 2015, 50(10): 26-29.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150029

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  为了改善焦炭质量，降低配煤成本，鞍钢鲅鱼圈利用测定煤显微结构的镜质组反射率，并将其绘制成分布图的煤岩学方法监控来煤质量，建立了本企业的煤岩配煤方法，开展煤岩配煤的应用研究，有效地杜绝了复杂混煤入厂，优化了配煤结构，提高了焦炭质量。结果表明，应用该技术后鲅鱼圈焦炭的冷态性能M40、M10、热态性能CRI、CSR提高明显，分别从2011年的88.11%、6.75%、27.36%、62.20%，逐步改善到2014年的88.88%、6.26%、23.89%、66.26%，主焦煤配比从2011年的75%下降到目前的69%。
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  电渣重熔空心钢锭技术的开发

  姜周华，刘福斌，余 强，陈 旭，臧喜民，邓 鑫

  钢铁. 2015, 50(10): 30-36.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140729

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  首先总结和评价了大型筒体的制造方法，以及不同方法生产空心钢锭的优缺点，重点分析了传统电渣重熔法生产空心钢锭存在的主要问题。在此基础上，与乌克兰Elmet-Roll公司合作开发了基于双电源、T型导电结晶器和电极交换的电渣重熔空心钢锭的新技术。成功地试制了多个钢种（35CrMo、P91、TP347和Mn18Cr18N等）和不同规格（[?]900/[?]500 mm、[?]900/[?]200 mm、[?]650/[?]450 mm，最长锭尺寸为6 000 mm）的电渣空心钢锭。工业试验表明，生产的空心锭表面质量和内部质量优异，结晶组织致密，洁净度高，是生产高端厚壁管和筒体锻件的理想材料。
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  带钢横断面形状特征参数识别方法

  王东城，吴燕林，刘宏民，

  钢铁. 2015, 50(10): 37-44.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140737

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  针对目前带钢横断面形状特征参数识别方法的缺点，分析普通多项式识别精度差的主要原因，基于弹性半空间理论，推导了多项式分布力作用下轧辊弹性压扁的解析表达式，将其与普通四次多项式联合作为带钢横断面形状的基本特征模式，通过最小二乘原理得到特征参数。方法的主要特色是特征参数物理意义明确，有利于参数识别后相应控制手段的调节，同时在整个带钢宽度方向上只采用一个函数进行描述，无需分段处理，简化了计算过程。最终通过实测数据对比了各种方法的精度与稳定性，结果表明，基于弹性压扁机理的识别方法在带钢边部与中部均与实测断面吻合很好，其识别精度与稳定性是各种方法中最令人满意的。
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  间隙条件下辊轧机两级传动系统动态特性分析

  毛 君，张 瑜，孟 辉，陈洪月

  钢铁. 2015, 50(10): 45-53.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140708

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  为了分析含间隙等非线性因素对叶片辊轧机传动系统的动态特性影响，建立了考虑轧辊轴承座水平间隙、齿侧间隙、综合啮合误差以及时变啮合刚度等因素的叶片辊轧机两级传动系统的非线性动力学模型。采用Runge-Kutta法对非线性微分方程组进行求解。研究了不同激励频率以及不同轧辊轴承座水平间隙对辊轧机传动系统的动态特性影响。分析表明，激励频率以及间隙的增加使系统由周期运动进入了混沌运动，且振动幅值增大，对上下轧辊齿轮传动系统影响大一些，对上轧辊二级齿轮-齿条传动系统的影响小一些。
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  统计学方法分析CSP精轧压力模型

  叶 奔，李立新，胡盛德

  钢铁. 2015, 50(10): 54-58.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150030

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  采用统计学方法分析CSP的轧制数据，发现存在严重的自相关现象。结合工艺分析了自相关的成因，采用主成分分析法和岭回归法进行了分析以消除自相关性。通过对志田茂模型的拟合，验证了自相关的不利影响，并应用统计学对数据进行了部分剔除。拟合了志田茂改进模型和多元回归模型，精度得到提高。引入再结晶分数模型后，轧制力模型得到了较好精度。采用新的30个数据对5个模型进行了对比验证，结果显示考虑再结晶的模型5精度较好。
钢铁材料
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  铸坯碳偏析对Q345E低温冲击性能的影响

  杨顺虎，朱苗勇，王忠英

  钢铁. 2015, 50(10): 59-63.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150036

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  为了适应风电法兰恶劣的工作环境，提高使用寿命，对风电法兰用钢Q345E低温冲击性能提出了在－50 ℃测试的要求，而且内外部性能要求均匀一致。为了提高Q345E钢的心部力学性能， 采用不同连铸工艺生产了具有不同凝固组织的圆坯， 分析了铸坯碳偏析对力学性能的影响，为改善Q345E钢心部的力学性能提供了依据。结果表明， 提高铸坯等轴晶率和细化凝固组织可降低铸坯心部的碳偏析程度，能显著提高钢材内部力学性能的均匀性。
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  TiC和VC在低碳马氏体钢回火中的析出和粗化

  康俊雨，孙新军，李昭东，雍岐龙

  钢铁. 2015, 50(10): 64-70.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140732

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  利用维氏硬度计、OM、TEM对在600 ℃回火不同时间后的钛、钒微合金化马氏体钢的维氏硬度、微观组织及钢中析出相随回火时间的演变进行了研究，并采用现有计算方法对马氏体钢中析出相的析出动力学进行了计算。结果表明：两钢在600 ℃回火，随回火时间的增加，其硬度变化均呈现先下降后升高再下降的规律，且在回火1 h后，两钢出现峰值硬度，且回火过程中钛钢的硬度均大于钒钢。分析认为，前期硬度下降是由于位错密度的降低所致，而当MC相析出时起到沉淀强化作用，引起硬度上升并出现峰值，而回火时间更长时，由于MC相粗化及基体回复导致硬度再次下降。钛钢中由于析出相粒子析出动力学比钒钢的快，而其粗化速率却低于钒钢中析出相，因此钛钢在回火过程中沉淀强化效果及对基体回复抑制的作用更为明显，故而其回火时比钒钢的硬度高。
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  差温热处理工艺对Cr5钢摩擦磨损性能的影响

  元亚莎，王文焱，许开辉，元 莎，李峻岭

  钢铁. 2015, 50(10): 71-76.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150053

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  运用扫描电镜观察Cr5钢在不同淬火温度下的显微组织，通过洛氏硬度计和摩擦磨损试验机分析淬火温度对Cr5钢摩擦磨损性能的影响。结果表明：Cr5钢淬火后的基体组织是马氏体，基体上会分布有未溶碳化物。随着淬火温度提升，未溶碳化物逐渐减少，淬火组织逐渐均匀化，但淬火温度达到一定值(1 050～990 ℃)时，碳化物基本溶解完全，组织较均匀，硬度值最大，为54.7HRC，磨损失重量最小，磨损表面相对较平整，耐磨性相对较好；继续升高淬火温度，马氏体组织粗大化，使得硬度有所降低，耐磨性下降。
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  焊缝金属中扩散氢的形成及控制研究进展

  孔祥峰，邹 妍，张 婧，张述伟，王 佳，李春虎

  钢铁. 2015, 50(10): 77-84.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150038

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  随着焊接技术的广泛应用，焊接接头冷裂纹的形成也备受关注。焊缝中的扩散氢是导致焊缝区产生氢致裂纹的重要原因之一。详细综述了近年来焊缝金属中扩散氢的来源、产生和扩散氢质量分数测定方法的研究进展，总结了影响扩散氢质量分数的有关因素。着重分析了氢在焊接接头的动态扩散行为，对扩散氢的危害和预防措施进行总结，并对相关研究存在的问题和进一步的研究方向进行概括。
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  铌微合金化高强船板钢[z]向性能不合原因分析

  王小勇，狄国标，杨永达，王彦锋，麻庆申

  钢铁. 2015, 50(10): 85-89.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150101

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  对铌微合金化高强船板钢[z]向性能不合的原因进行了分析。借助光学显微镜、扫描电镜对试验钢的组织及[z]向拉伸断口进行了观察，并通过Thermo-Calc软件及固溶度积公式对NbC的全固溶温度进行了计算，结果表明：聚集分布的大块富铌析出物及长条状MnS是导致试验钢[z]向性能不合的重要原因；虽然提高加热温度有利于富铌析出物的回溶，但常规的轧制加热也很难消除大块富铌析出物对钢板的[z]向性能的不利影响。
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  热压缩法研究TiC形变诱导析出动力学

  王志勇，宋 欣，王振强，刘春明，孙新军

  钢铁. 2015, 50(10): 90-95.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140742

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  为了阐明低成本钛微合金化钢在奥氏体区热轧过程中的析出行为，在Gleeble-1500D热模拟试验机上采用热压缩应力松弛法、双道次变形法和透射电镜（TEM）研究了0.047C-0.109Ti微合金钢中的形变诱导析出动力学。通过分析应力松弛曲线、软化动力学曲线及不同等温时间析出相的数量和尺寸分别获得了3组析出-时间-温度（PTT）曲线。结果表明，3种方法获得的PTT曲线均呈现 “C”形，且鼻子点温度均为900 ℃左右。在析出开始时间[（Ps）]的测量方面，双道次变形法展现出最高的敏感性和可靠性。TEM结果表明，形变诱导析出相为纯的TiC粒子，在复型膜上呈现链状或胞状分布。此外，析出相在长大阶段近似服从抛物线规律（1/2方规律），在粗化阶段服从近1/10方规律。