2015年, 第50卷, 第7期　刊出日期：2015-07-15

  

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综合论述
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  高炉系统氯元素研究进展及未来展望

  张建良，王 翠，左海滨，焦克新，王志宇

  钢铁. 2015, 50(7): 1-7.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150066

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  为明晰高炉中的氯元素对干法除尘高炉冶炼过程的影响，综述了高炉入炉料中氯元素的赋存状态、行为以及所带来的危害。进一步采用离子色谱法研究了国丰1号1 780 m3干法除尘高炉氯元素的来源， 焦炭和喷吹煤粉带入高炉中氯所占入炉料带入高炉中氯总量的比例分别为45.4 %和29.48 %， 而宝钢、唐钢和迁钢的3座干法除尘高炉中氯的来源主要是烧结矿，其比例分别为47.12 %、43.59%和44.89%，这主要与高炉入炉料种类、用量以及氯元素质量分数的不同有关，所以在对待高炉氯元素来源问题上应该具体高炉具体分析。通过热力学分析得出高炉入炉料中的氯化物在高炉内主要生成HCl，基于对高炉系统氯元素的研究，提出了高炉的降氯措施，并展望了高炉系统氯元素的未来研究方向。
冶金工艺技术
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  镜铁矿粉在铁矿烧结混合料中的制粒行为

  朱德庆，李晓波，潘 建，师本敬

  钢铁. 2015, 50(7): 8-14.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140535

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  对镜铁矿粉在铁矿烧结混合料中的制粒行为进行了研究，结果表明：水分对制粒效果有显著的影响，随着镜铁矿粉配比增加，适宜制粒水分逐渐降低。不同配比镜铁矿粉的制粒动力学研究表明：制粒时间小于3 min时，镜铁矿黏附率快速增长；制粒时间大于3 min时，镜铁矿黏附率趋于稳定。随着镜铁矿粉配比增加，达到黏附平衡所需时间延长。因此，延长制粒时间是改善高配比镜铁矿粉制粒效果的有效措施之一。准颗粒黏附层微观结构研究表明：镜铁矿颗粒呈散点状分布于黏附层中，微细粒级褐铁矿粉颗粒作为黏结剂使黏附层具有一定的强度，促进镜铁矿粉的黏附。镜铁矿粉与制粒性能优良的褐铁矿粉合理搭配使用，有利于改善制粒效果，提高镜铁矿粉配比。
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  铁焦初始反应温度的降低及其机理

  史世庄，鲁 帅，毕学工，李 鹏，毛彦高，郑 齐

  钢铁. 2015, 50(7): 15-19.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140565

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  在铁矿粉配比为10%的条件下，系统地研究了加矿粉、澳矿粉和鄂矿粉对铁焦的反应性、初始反应温度和活化能等的影响。试验结果表明，与传统焦炭相比，加矿铁焦、澳矿铁焦和鄂矿铁焦的初始反应温度明显降低，降低的幅度取决于铁矿粉的种类和性质；其原因是铁矿粉的催化作用使铁焦的活化能降低，也致使焦炭的反应性提高；初始反应温度、活化能和反应性三者之间具有良好的相关性。
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  Al2O3质量分数对高碱度烧结矿软熔滴落性能影响

  王 喆，张建良，左海滨，高 冰，李峰光，王润博

  钢铁. 2015, 50(7): 20-25.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140562

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  对Al2O3质量分数不同的高碱度烧结矿进行了荷重软化熔滴试验，并通过对不同温度下烧结矿微观结构和矿物组成的分析，进行了Al2O3质量分数对烧结矿软熔滴落性能影响机制的探讨。试验结果表明：Al2O3质量分数增加促进了还原过程中钙铝黄长石(2CaO·Al2O3·SiO2)和浮士体共晶相(2CaO·SiO2-2CaO·Al2O3·SiO2-FeO)等低熔点富铝相的生成，导致高Al2O3烧结矿在较低温度下出现开气孔孔隙封闭，从而降低了压差陡升温度。在熔融滴落阶段，高Al2O3烧结矿中渣相的Al2O3质量分数较高。存在于金属铁颗粒之间渣相的液相线和黏度随Al2O3质量分数增加而提高，在一定程度上降低金属铁颗粒的聚合，使得烧结矿的滴落温度提高。同时，高Al2O3烧结矿具有较宽的熔滴区间，使得熔融滴落区间的透气性较差。
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  钢中高熔点钙铝酸盐类夹杂物聚集行为

  初仁生

  钢铁. 2015, 50(7): 26-31.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140568

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  利用Aspex Explorer自动扫描电镜对探伤不合格试样中非金属夹杂物CA2和CA6（C为CaO，A为Al2O3）的尺寸、面积、成分、类型及分布等进行全面分析。从非金属夹杂物本身性质、连铸机本身特性和凝固过程非金属夹杂物行为3个方面集中探讨了高熔点钙铝酸盐类非金属夹杂物聚集行为。结果表明：高熔点钙铝酸盐类非金属夹杂物本身聚集能力很强，极易聚集；弧形连铸机拉速慢，铸坯厚度较一般的中厚板薄，凝固较快，使得凝固终点提前，造成在凝固过程中夹杂物在靠近中心处形成容易聚集区，同时上浮的空间和时间减少，加上推动捕捉的作用，使得中心处聚集形成大型非金属夹杂物。
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  50Cr5MoV钢中非金属夹杂物及全氧

  吕 沙，吴光亮

  钢铁. 2015, 50(7): 32-37.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140492

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  对采用“EBT→LF→VD”工艺路线生产50Cr5MoV锻钢轧辊炼钢过程的全氧质量分数和夹杂物类型与数量进行了分析。结果表明：LF精炼后钢液中[w(T[O])]平均为0.004 7%，VD出站[w(T[O])]为0.001 4%，中间包[w(T[O])]为0.001 55%，铸坯[w(T[O])]为0.001 8%，轧材中[w(T[O])]降低至0.001 0%。LF精炼初期，钢中夹杂物主要是不规则的Al2O3夹杂，其中96.75%的夹杂物尺寸小于10 μm。LF精炼结束后，大量夹杂物转变成以CaO-Al2O3-SiO2为主要成分的0～1 0 μm复合氧化物夹杂。钢水从VD真空精炼炉向中间包转移过程中，由于保护性浇注效果差，二次氧化严重造成钢水夹杂逐渐增多，其中夹杂物主要为球形的[mCaO·nAl2O3]复合夹杂物。铸坯中99.65%的夹杂物尺寸小于10 μm，其中大部分为球形钙铝酸盐夹杂物，还有少量球状硅铝酸钙复合夹杂物。轧材中98.77%的夹杂物尺寸小于10 μm。通过对炼钢过程中各工序的工艺优化，可实现对夹杂物的有效控制， 从而确保50Cr5MoV合金铸钢的产品质量。
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  SS400含硼钢连铸坯的高温力学性能

  王 炜，周律敏，熊 力，薛正良

  钢铁. 2015, 50(7): 38-42.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140608

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  为了避免和减轻SS400含硼钢连铸坯表面裂纹，采用Gleeble-1500热模拟试验机对SS400含硼钢连铸坯的高温力学性能进行了测试，获得其在650～1350 ℃范围内热延塑性和高温强度的特性。试验结果表明，SS400含硼钢连铸坯的高温强度较低，且其高温强度随温度的升高而下降。SS400含硼钢的塑性区间仅在1 000～1 100 ℃温度范围内，该温度范围内试样的断面收缩率均大于90%；SS400含硼钢的低塑性区间较宽，第Ⅲ脆性温度区间为700～950 ℃，主要原因是硼在晶界的偏聚以及BN等第二相粒子在晶界析出后脆化晶界；局部区域的重熔也降低了SS400含硼钢在1 150～1 250 ℃温度区间内的塑性。
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  倒角连铸坯角部纵向裂纹形成机制及控制

  赵 晶，甄新刚，朱志远，王玉龙，张虎成，赵新宇

  钢铁. 2015, 50(7): 43-47.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140701

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  倒角结晶器是控制板坯角部横向裂纹的有效方法之一，但角部纵向裂纹是倒角连铸坯易发的缺陷，这成为了倒角结晶器大规模应用的最大障碍。通过研究倒角结晶器生产工艺参数、设备精度以及喷嘴堵塞等因素对倒角连铸坯角部纵向裂纹的影响，确定了角部纵向裂纹发生的机制。研究表明，倒角结晶器窄面锥度不合理、0段和1段连接偏差以及喷嘴堵塞等是角部纵向裂纹产生的主要原因。通过采取有效措施，可以将倒角连铸坯角部纵向裂纹发生率降低到0.6%以下，使得倒角结晶器实现大规模的工业应用。
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  棒材轧制椭圆孔型的多种群遗传优化

  李学通，李东营，王俊杰，王敏婷，于凤琴，杜凤山

  钢铁. 2015, 50(7): 48-53.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140585

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  针对目前棒材连轧孔型全域优化问题，提出了多种群遗传算法，可以解决标准遗传算法存在的全域收敛差问题，并结合某钢厂连轧棒材椭圆孔的几何参数进行了多种群遗传算法优化分析。采用刚塑性有限元法模拟优化前后的两道次连轧过程，并分析了连轧过程轧制力的变化情况。结合Matlab曲线拟合和符号积分方法，计算优化前后的轧制能耗并进行比较。同时，借助实际铅件轧制过程的轧制力测试结果，较好地验证了模拟结果的可靠性。结果表明：优化后的孔型可以有效地降低轧制能耗和轧辊的轧制压力。
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  冷轧带钢板形高效分析与设定软件及其应用

  王东城，赵章献，刘宏民，

  钢铁. 2015, 50(7): 54-60.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140584

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  针对目前板形分析机理模型计算速度慢、稳定性差的缺点，提出了板形高效预报模型、板形高效设定模型。以此为基础，开发了一套冷轧带钢板形高效分析软件，对目前常见的各种冷带钢四、六辊轧机均具有板形分析与设定计算功能，软件的主要特色是在不降低模型精度的前提下显著提高计算速度和稳定性。通过实例分析，表明软件计算结果可靠，常见的五机架冷连轧机完成一次板形预报或者板形设定的时间均小于1 s。本软件可用于轧机设计与选型、辊型优化设计，其核心代码可直接用于板形在线设定。
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  基于炉机匹配原则的周转钢包数量计算模型

  蔡 峻，汪红兵，田乃媛，徐安军，贺东风

  钢铁. 2015, 50(7): 61-68.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140658

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  为了实现炼钢厂生产组织优化和动态有序运行，提出科学合理的周转钢包数量计算模型。以Q炼钢厂为研究对象，解析钢包周转模式，根据炼钢厂运行的“炉机匹配”原则，基于甘特图分析了转炉-连铸生产节奏与周转钢包数量间的关系，提出一定炉机匹配模式下的周转钢包数量计算模型。研究表明：缩短钢包周转柔性时间和浇次间重合时间，均可减少周转钢包数量。
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  低温钢筋穿水冷却工艺

  王 倩，潘红波，阎 军，孙 维，郭 湛

  钢铁. 2015, 50(7): 69-76.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140622

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  根据低温钢筋穿水冷却工艺特点，利用现场实测数据并结合理论分析得到不同规格低温钢筋穿水冷却过程中的对流换热系数。采用MSC Marc有限元软件与现场试制结果对低温钢筋穿水冷却过程进行了研究。研究了冷却水流量、终轧温度、穿水时间等工艺参数对低温钢筋温度场和组织演变的影响。模拟结果表明：当冷却水流量为120 m3/h时，钢筋芯部开始有珠光体转变；当冷却水流量为400 m3/h时，钢筋芯部无铁素体转变；冷却水流量为160～200 m3/h时，所获得的组织为针状铁素体与贝氏体。终轧温度增加50 ℃，出水冷装置后钢筋表面温度约增加10 ℃，返红温度约增加30 ℃；在200 m3/h水流量下冷却1.2 s，终轧温度为1 050 ℃时，其芯部组织为针状铁素体与细小的贝氏体。在相同水压与水流量条件下，随着穿水速度的增加，淬透层深度减小，返红温度增加。
钢铁材料
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  胀断连杆用中碳非调质钢的析出强化行为

  陈思联，赵晓丽，惠卫军，戴观文，董 瀚

  钢铁. 2015, 50(7): 77-83.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140549

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  利用金相显微镜、透射电镜及X射线衍射仪等分析了2种不同钒质量分数(0.15 %、 0.28 %)的胀断连杆用中碳非调质钢在热锻及空冷后的微合金碳氮化物析出相的成分及粒度分布等特征，并探讨了其析出强化行为。结果表明，随着钢中钒质量分数的增加，组织细化，铁素体增加，珠光体片层间距减小，同时含钒、铬的M(C，N)型析出相的数量增多。2种试验钢中分别约有质量分数48 %、64 %的钒处于M(C，N)相中，M(C，N)相中又分别有约质量分数42.6 %、56.7 %的颗粒尺寸小于10 nm，这些细小粒子主要弥散分布在铁素体内，其沉淀强化增量分别为140.0和232.6 MPa。当试验钢中钒质量分数较高时，不仅可获得与传统胀断连杆用C70S6钢相当的抗拉强度和冲击功，而且还可获得远高于C70S6钢的屈服强度和屈强比，因而适合用来制造高性能胀断连杆。
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  α-Cr相对新型奥氏体合金热处理组织及性能的影响

  杨金文，周旺松，陆建生，俞 峰，许 达，曹文全

  钢铁. 2015, 50(7): 84-91.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140623

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  对新型奥氏体轴承材料GNiCr40Al3Ti进行固溶-时效处理，采用扫描电镜、金相显微镜和洛氏硬度计等分析手段，研究了固溶温度对其组织和性能的影响。结果表明，固溶温度越高，残留的α-Cr相粒子也越少，固溶效果越好，晶粒尺寸增加，固溶硬度下降。固溶过程主要受铬元素在基体中的扩散所控制，扩散激活能[ΔG]为（443±37） kJ/mol。时效后α-Cr相颗粒的平均尺寸基本保持在1.6 μm，大部分的α-Cr相颗粒尺寸分布在0.5～2.0 μm的范围内；固溶-时效后GNiCr40Al3Ti合金的硬度主要受固溶阶段基体溶解α-Cr相颗粒的程度影响，时效硬度最高达到61.5HRC。根据试验与分析结果，GNiCr40Al3Ti合金的固溶温度应不低于1 150 ℃， 以满足高硬度及良好机加工性能。
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  大截面4Cr13V耐蚀塑料模具钢的组织和性能

  相黎阳， ，迟宏宵，马党参，周晓玲，周 健

  钢铁. 2015, 50(7): 92-99.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140587

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  大截面4Cr13V耐蚀塑料模具钢模块在生产中质量波动大，往往存在比较严重的疏松、一次碳化物残留、偏析和夹杂等缺陷，对后续使用性能有不利影响。利用金相显微镜、扫描电镜、硬度测试及冲击韧性试验等试验分析手段，研究了国内某钢厂改善锻造工艺后生产的高品质大截面4Cr13V耐蚀塑料模具钢模块不同位置的夹杂物、退火组织、碳化物尺寸、热处理组织及力学性能的差异，并分析形成差异的可能因素。结果表明：大截面4Cr13V耐蚀塑料模具钢模块的纯净度较高，边部碳化物的球化程度最好，越靠近心部大尺寸碳化物越多，这些大尺寸碳化物的存在对力学性能有一定的不利影响，是造成边心部性能差异的主要因素。
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  铌微合金化对高铁车轮钢奥氏体形核和长大的影响

  吴 斯，李秀程，张 娟，尚成嘉

  钢铁. 2015, 50(7): 100-104.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140475

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  针对碳质量分数为0.47%中碳高铁车轮钢，研究了铌微合金化对前驱体为铁素体-珠光体的组织发生奥氏体逆相变的影响。结果表明，铁素体-珠光体钢的逆相变是一个由碳原子扩散控制的过程，奥氏体优先在珠光体内的铁素体与渗碳体（α/Fe3C）片层界面处形核，并且沿平行于珠光体片层方向的长大速率比垂直于珠光体片层方向更快。含铌车轮钢细化的珠光体组织可以提高奥氏体的形核率，有利于细化奥氏体晶粒。随着再加热温度的提高，含铌车轮钢的奥氏体混晶温度（960 ℃）比不含铌的钢高80 ℃，因此通过铌微合金化可扩大再加热奥氏体化温度窗口。结合Thermal-Calc热力学计算和透射电镜分析，铌在中碳钢中主要以析出物的形式存在，析出钉扎作用是其细化奥氏体晶粒、推迟混晶现象出现的主要机制。