2015年, 第50卷, 第4期　刊出日期：2015-04-15

  

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综合论述
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  电硅热法生产300系不锈钢工艺的可行性

  储少军 ，陈佩仙，杨大海

  钢铁. 2015, 50(4): 1-7.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140306

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  提出一种电硅热法生产300系列不锈钢母液新工艺，该工艺针对低品位红土镍矿二氧化硅含量高的特点，用矿热炉生产出高硅镍铁，然后利用高硅镍铁的硅还原铬粉矿中的铬、铁，得到镍铬不锈钢母液，再经成分、温度调整后转入AOD或VOD精炼工艺，生产出300系列不锈钢。因此，该工艺不仅有助于解决红土矿生产低硅镍铁的技术问题，而且可以直接使用铬精矿粉。物料与能量平衡计算结果表明，对比传统的“二步法”工艺，新工艺可降低原料成本6.3%～7.2%，降低综合能耗7.1%左右，降低CO2排放6.1%左右。台架试验结果表明，采用还原脱磷方法可将硅质量分数为20%左右的高硅镍铁中的磷质量分数降至0.03%以下，能满足新工艺的设计要求；脱磷后的高硅镍铁进行脱硅增铬，最终可得到磷 、硅 、碳质量分数符合不锈钢初炼钢水要求的镍铬不锈钢基料。
冶金工艺技术
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  炼焦工艺条件对铁焦性能影响的试验

  史世庄， 董晴雯， 毕学工， 李 鹏， 罗永辉， 汪恭二

  钢铁. 2015, 50(4): 8-12.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140295

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  在加拿大铁矿粉配比为10%的条件下，系统研究了炼焦工艺条件（堆积密度、升温速度和焖炉时间）对铁焦性能（气孔率、机械强度、热性质和铁矿石还原程度）的影响。结果表明，炼焦工艺条件对铁焦性能的影响显著：堆积密度为1.1 t/m3时，铁焦的性能最佳；升温速度为2.5 ℃/min时，焦炭的机械强度和热性质最佳，而铁矿石还原程度随升温速度的提高而增大；焖炉时间为120～150 min时，铁焦的各种性能均最佳；改变炼焦工艺条件可以得到具有不同性能的铁焦。
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  含铌铁水直接冶炼含铌微合金钢的试验

  徐掌印，赵增武，姜银举，李保卫，

  钢铁. 2015, 50(4): 13-16.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140275

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  含铌铁水通过脱碳保铌探索作为合金化元素回收铁水中铌并直接冶炼为含铌微合金钢的方法。试验在真空碳管炉内进行，铁水温度为1 500 ℃，氧化剂为Fe2O3，真空度为10 Pa，分别进行有SiO2-CaO-Al2O3系造渣剂、无渣真空氧化冶炼研究。结果表明：在无渣条件下，加入Fe2O3铁水中硅、铌和碳同时氧化，不能脱碳保铌；加入造渣剂时，造渣剂的碱度越低，铁水中的硅氧化量越低，碳氧化量越高，碳质量分数最低下降到0.032%，铌质量分数最低值从0.09%下降到0.082%；碱度越高，铁水中硅氧化量越高，铌的氧化量也越高；真空氧化冶炼能够促进碳氧化，减少硅的氧化，抑止铌氧化。在50 kg级真空感应电炉内成功进行了回收铁水中铌直接冶炼为含铌钢试验，为回收含铌铁水中的铌提供新方法，也为工业化直接冶炼含铌钢提供试验依据。
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  高铁铝土矿直接还原回收粒铁和氧化铝

  张颖异，程项利，齐渊洪，邹宗树

  钢铁. 2015, 50(4): 17-22.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140286

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  采用煤基直接还原熔分技术和氧化铝溶出的方法，研究了直接还原工艺对粒铁尺寸和粒铁收得率的影响，以及钙铝比[(w(CaO)/w(Al2O3))] 对渣相组成和渣中氧化铝的溶出影响。结果表明，当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.7、[w(C)/w(O)]为1.4、还原熔分温度为1 450 ℃，还原熔分时间为20 min时，还原熔分过程中的粒铁尺寸最大，粒铁收得率也最高，粒铁尺寸和收得率分别为11.5 mm和93%。当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.0时，渣相组成主要以钙铝黄长石(Ca2Al(Al，Si)2O7)为主，当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.5时，渣相组成主要以钙铝黄长石(Ca2Al(Al，Si)2O7)、硅酸二钙(Ca2SiO4)和七铝十二钙(Ca12Al14O33)为主，当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.7～1.9时，渣相组成主要以七铝十二钙(Ca12Al14O33)和硅酸二钙(Ca2SiO4)为主。当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.7时，溶出时间为2.0 h时，氧化铝的溶出率最高，溶出率为87.5%，溶出率较0.5 h时提高了9.4%。因此，当渣系组成以七铝十二钙(Ca12Al14O33)和硅酸二钙(Ca2SiO4)为主时，更有利于氧化铝的溶出。
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  钾、钠和氯对热风炉耐火材料软化性能的影响

  武兵强，张淑会，吕 庆，刘小杰，郄亚娜

  钢铁. 2015, 50(4): 23-26.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140303

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  在热力学分析的基础上，分析了钾、钠、氯元素在热风炉耐火材料中的分布，研究了引起耐火材料软化收缩的原因，并提出了预防耐火材料软化破损的措施。研究结果表明，渗入到耐火材料中的钾、钠与Al2O3、SiO2等物质反应生成低熔点化合物，HCl和Al2O3反应生成气态氯化物，这是引起热风炉耐火材料软化收缩的主要原因。耐火材料表面处理、烧结矿使用低氯添加剂、及时更换破损布袋是防止热风炉耐火材料软化的主要措施。
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  倒角结晶器铜板实际温度场数值仿真

  任飞飞，张 慧，王伟宁，王明林

  钢铁. 2015, 50(4): 27-33.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140485

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  以首钢京唐实际生产过程中倒角结晶器的铜板尺寸、水道布置、铜板实测温度、宽窄面水量和进出水温差为基础，运用商业软件ANSYS模拟了实际生产过程中倒角结晶器铜板温度分布。计算结果表明：距弯月面0～300 mm，倒角结晶器窄面横向温度分布呈W型，和直角结晶器倒U型温度分布有很大差别；距弯月面300～800 mm，角部温度迅速降低，温度分布呈倒U型，和直角结晶器温度分布基本一致；此外，倒角结晶器倒角面的温度梯度较大，倒角面上坯壳与铜板之间的换热热流波动较大，这说明倒角坯的缺陷主要出现在倒角面，这与实际是相符合的。
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  异步轧制搓轧区几何参数

  汤德林，刘相华

  钢铁. 2015, 50(4): 34-39.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140511

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  为研究异步轧制搓轧区的几何参数，根据力平衡方程和秒流量相等的原则，建立了无张力条件下不同变形区组态的中性角和搓轧区比例计算模型，并按中性角取值对不同变形区组态进行划分。在三区组态的条件下，分析讨论了异速比、摩擦因数、轧件厚度和压下率对搓轧区比例的影响。搓轧区比例是决定异步轧制在降低轧制力、最小可轧厚度和得到细化组织工艺条件的重要参数，搓轧区比例计算模型的建立，为异步轧制工艺参数的设定提供了理论依据。中性角和搓轧区比例计算式经过试验验证，与实际值吻合。
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  连退过程带钢张力横向分布模型及其影响因素

  白振华，王 瑞，崔亚亚，常金梁，兴百宪，段建高

  钢铁. 2015, 50(4): 40-47.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140450

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  针对以往连退过程中对带钢内部应力横向分布情况无法在线预测，从而对连退过程中的跑偏、瓢曲以及带钢在各工艺段的板形演变无法在线预警、容易造成断带缺陷的问题，充分结合连退机组的设备与工艺特点，在研究了带钢横向温度差、来料板形、炉辊辊型、炉辊水平度与垂直度误差对带钢内部单元变形影响模型的基础上，建立了一套适合于连退过程的带钢内部张力横向分布模型，给出了相应的计算策略，并以宝钢不锈钢有限公司某连退机组为研究对象，定量分析了炉辊原始辊型、来料板形、横向温差以及炉辊水平度与垂直度误差、设定张力等因素对连退过程带钢内部张力横向分布的影响，编制出了相应的“连退机组通板过程带钢内部应力横向分布及板形演变预报软件”，并将其应用到生产实践，取得了良好的效果，具有进一步推广应用的价值。
钢铁材料
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  高强度管线钢微观组织对氢致裂纹的影响

  陈 健，汪 兵，胡 亮，刘清友，刘 翔

  钢铁. 2015, 50(4): 48-52.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140442

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  通过扫描电镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）等方法，从组织结构和晶界2个方面，研究了微观组织对高强度管线钢氢致裂纹（HIC）的影响。结果表明：高强度管线钢组织结构中存在数量较多的、大块状的M/A岛时，会显著增加HIC的敏感性，而增加AF组织数量及其均匀性有利于降低HIC的敏感性；高强度管线钢的HIC裂纹沿着大角度晶界的边界扩展，而小角度晶界具有一定的止裂作用。
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  冷却模式对0.1%C-5%Mn钢的铸坯组织及内部裂纹的影响

  陶红标，张 慧，范 倚，王明林，马忠伟，赵 沛

  钢铁. 2015, 50(4): 53-57.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140455

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  为了揭示0.1%C-5%Mn钢的板坯内部裂纹的产生机理，采用物理测试、金相分析和设计热模拟试验等方法，研究了不同冷却模式下钢的组织及裂纹特征。结果表明，高的冷却强度下铸坯内部出现了大量的马氏体和裂纹，冷却强度越大马氏体相越多，裂纹宽度越大。采用缓冷或热送的工艺能够防止快速冷却引起的马氏体相变，形成粒状贝氏体组织，由此可以控制内部裂纹的产生和扩展。
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  形变对Cr-Mo低合金钢相变的影响

  孟 祥，孙蓟泉，陈银莉，李 辉，许黎明

  钢铁. 2015, 50(4): 58-62.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140443

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  Cr-Mo低合金钢在工业生产中有着重要的应用。CCT曲线是研究过冷奥氏体相转变的重要依据。通过Gleeble-3500热模拟试验机及DIL805A淬火变形膨胀仪模拟了Cr-Mo低合金钢的变形及冷却工艺，并利用超组元模型进行热力学计算分析。理论计算结果表明，形变通过提高了Cr-Mo低合金钢相变过程中的自由能进而影响了碳在奥氏体中的活度及相界面碳平衡摩尔分数，相界面碳平衡摩尔分数的变化带来了相变驱动力与形核驱动力的不同，进而影响相变的孕育期与过冷度。结果表明，相变孕育期与过冷度的变化与理论计算结果一致，热力学计算很好地解释了形变对相变的影响。同时表明形变可以提高铁素体相变临界冷速，当冷速为0.3 ℃/s时，Cr-Mo低合金钢可获得最为均匀细小的铁素体晶粒。适当的变形与冷却工艺对改善Cr-Mo低合金钢组织与性能有着重要的作用。
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  增氮对钒微合金钢组织和性能的影响

  马江南，杨才福，王瑞珍

  钢铁. 2015, 50(4): 63-69.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140447

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  通过对不同钒、氮质量分数的试验钢进行热模拟压缩试验和实验室轧制试验，用OM、SEM和TEM分析试验钢的显微组织，研究增氮对钒微合金钢组织和性能的影响。结果表明，普通钒微合金钢为板条贝氏体＋粒状贝氏体组织，增加氮质量分数，可促进晶内铁素体相变，得到针状铁素体组织，使M/A组织细化且弥散分布，改善韧性；而增加钒质量分数，可以增加析出强化作用，提高强度，但组织形态无明显变化，不能提高韧性。增氮钢中的钒在奥氏体内以VN析出，低氮钢内的钒在铁素体内以VC的形式析出，奥氏体-铁素体、VC-铁素体和VN-铁素体的平面点阵错配度分别为6.72%、3.89% 和 1.55%，在奥氏体内析出的VN可以作为铁素体的优先形核位置，促进晶内铁素体相变。
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  钒微合金钢粗晶热影响区的组织和韧性

  师仲然，王瑞珍，王青峰，苏 航，柴 锋，杨才福

  钢铁. 2015, 50(4): 70-75.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140459

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  利用Gleeble-3800模拟焊接粗晶热影响区（CGHAZ）经历的热循环过程。比较了热输入100 kJ/cm条件下，V钢、V-N钢、V-Ti钢和V-N-Ti钢CGHAZ的组织和韧性，并分析了析出相情况。结果表明，CGHAZ的韧性从高到低依次为V-N-Ti钢、V-Ti钢、V-N钢和V钢；在V钢成分基础上添加钛可以有效细化原始奥氏体晶粒尺寸；V-Ti钢成分基础上增氮，一方面促进了（Ti，V）（C，N）/TiN的析出，抑制了原始奥氏体晶粒的粗化；另一方面促进了V（C，N）的析出，其促进了多边形铁素体的形成；多边形铁素体数量的增加能够减弱自由氮对韧性的破坏，同时有效改善了CGHAZ韧性。
环保与能源
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  不锈钢AOD渣粉尘控制及其工程性能

  吕 岩，那贤昭，齐渊洪，甄常亮

  钢铁. 2015, 50(4): 76-83.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140496

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  不锈钢AOD渣在冷却过程中由于晶格转变体积膨胀导致粉化，易造成粉尘污染。研究表明，出渣时喷入含硼改质剂能有效抑制AOD渣从β-C2S相向γ-C2S相的晶格转变，从而使粉化扬尘率降低90.1%。对无害化处理后的不锈钢AOD渣进行资源化利用探讨，结果显示，由于钢渣具有水硬胶凝活性，可作为水泥砂浆掺合料取代部分水泥，掺量范围应在0～30%之间。同时，对AOD渣及其水泥试块进行毒性浸出检测，结果表明，其中总铬、六价铬等浸出值均低于标准限值，不存在重金属浸出的问题，可进行后续资源化利用。
技术交流
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  RH轻处理工艺缩短周期研究与工业实践

  景财良，田志红，王雷川，黄财德，王朝斌

  钢铁. 2015, 50(4): 84-87.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140343

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  为了缩短国内某厂RH轻处理周期，对现行工艺进行了取样研究。结果表明：RH轻处理条件下脱碳阶段表观脱碳速率常数[Kc]几乎不受初始条件的影响，大约为0.19 min-1；纯循环阶段初期钢水铝比较低且波动较大，随着纯循环时间的延长逐渐升高并趋于稳定。根据研究结果给出了轻处理工艺最佳脱碳时间与纯循环时间的判定标准并进行了推广，工业实践表明，RH轻处理时间平均值降低了4 min，并且钢水具有良好的纯净度。
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  基于案例推理的热轧融合模型控制

  邱华东，田建艳，杨双庆，魏爱雪，杨连宏

  钢铁. 2015, 50(4): 88-94.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140512

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  针对目前热轧模型应用过程中存在的小批量特殊规律轧制钢种适应能力差的问题，在深入研究现有热轧模型建立与优化的基础上，结合机理计算公式和先进的模型控制技术，提出基于案例推理的热轧小批量轧制钢种融合建模方法。针对小批量钢种的工况特征，详细阐述了案例推理模型的建立及实际应用过程，并根据实际生产经验给出了建模过程中的一些针对性的研究和参数调试过程。应用结果表明，这种融合建模方法可以有效提高小批量轧制钢种的模型控制精度，从而提高产品质量。
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  轧辊磨损过程中的形貌图像特征及分形

  李立新，黄英钢，张 葵，吕肖元，李 彬，吴晓冬

  钢铁. 2015, 50(4): 95-101.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140486

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  轧辊表面形貌直接影响板带钢产品的表面质量甚至其织构组成。为了定量研究轧辊磨损过程中其表面形貌特征的变化规律，采集了1个磨辊周期内不同轧制阶段的轧辊表面图像信息，基于MATLAB平台，利用图像处理方法对不同阶段的下机轧辊表面图像进行了预处理，提取样本图像的几何形状及纹理特征等17维图像特征参数和分形维数，经过对这些参数的属性约简建立了用于轧辊磨损形貌状态识别的BP神经网络模型。结果表明：等效面积圆半径﹑圆形度﹑纹理熵及二阶矩等轧辊形貌图像特征参数和分形维数可以作为描述轧辊表面形貌的定量指标，并可用BP网络模型对轧辊磨损形貌进行识别预测。为建立轧辊磨损形貌的定量评价体系提供了新途径。