2015年, 第50卷, 第9期　刊出日期：2015-09-15

  

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综合论述
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  钢铁行业技术创新和发展方向

  王国栋

  钢铁. 2015, 50(9): 1-10.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150319

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  创新驱动钢铁行业转型发展、调整结构、实现钢铁行业绿色制造势在必行。从钢铁行业的重要前沿技术（产品）和钢铁行业的重要关键共性技术（产品）介绍了钢铁行业技术创新和发展方向。内容包括：复杂难选铁矿石预富集-悬浮焙烧-磁选技术；低碳炼铁技术；炼钢二次资源高效利用技术；先进钢铁全流程一体化组织控制；改进型热带无头轧制短流程工艺、装备及产品；薄带铸轧短流程工艺、装备与产品；无酸洗涂镀制备热轧涂层板技术；新一代钢包喷射冶金工艺；高品质连铸坯生产工艺与装备；热轧钢材组织性能控制；极限规格板材先进热处理装备及工艺技术；薄板坯半无头轧制＋无酸洗涂镀制备热轧AHSS；高精度冷轧板形控制技术与装备技术；先进连续退火与涂镀技术；真空制坯轧制复合板技术；旨在大规模定制的钢材智慧制造系统等。旨在实现钢铁工业的绿色制造，促进中国新型工业化进程。
冶金工艺技术
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  从赤泥中联合提取铁和氧化铝试验

  高建军，齐渊洪，居殿春，程相利，郭玉华

  钢铁. 2015, 50(9): 11-16.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140712

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  赤泥是从铝土矿中浸出氧化铝后产生的固态废渣，含有一定量的铁、氧化铝以及其他有价金属元素。为了综合回收赤泥中铁和氧化铝，开发了赤泥配碳制备成含碳球团，含碳球团直接还原-熔分生产金属铁，熔渣自粉化浸出氧化铝的方法。试验研究了不同工艺参数对赤泥中铁和氧化铝提取结果的影响，得到的最佳工艺条件为：碳氧比为1.8，还原温度为1 250 ℃，还原时间为60 min，熔分温度为1 500 ℃，熔分时间为20 min，熔渣冷却速度小于20 ℃/min，钙铝比为1.6。在最佳工艺参数下，得到的生铁磷、硫质量分数分别为0.047%和0.017%，熔渣中[w(FeO)]为1.26%，熔渣自粉化完全，自粉化渣中Al2O3浸出率可以达到86.65%。
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  采用Si-Ca-Ba合金＋CaF2进行钢液脱砷的因素分析

  李文博，包燕平，王 敏，林 路，

  钢铁. 2015, 50(9): 17-22.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140730

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  为了充分利用含砷铁矿资源，在实验室条件下，采用Si-Ca-Ba合金＋CaF2对钢液进行了脱砷研究。分析了Si-Ca-Ba合金比例、试验温度、脱砷剂加入量以及初始硫质量分数对脱砷反应的影响。研究表明，Si-Ca-Ba合金比例在65%～75%范围内脱砷效果最明显。在相同试验操作条件下，提高钢液温度、增加脱砷剂加入量和降低钢液中初始硫质量分数可以增大脱砷率。
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  基于烧结基础特性的新评价方法指导烧结配矿

  赵 勇，吴 铿，申 威，余盈昌，闫 广，刘起航

  钢铁. 2015, 50(9): 23-27.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140714

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  对国外10种常见的铁矿粉进行了研究，着重测试其烧结基础特性。考虑到以往烧结基础特性的评价指标忽视过程信息，使用模拟烧结过程中的单个因素指标对烧结基础特性指标进行定量描述的特点， 采用了一种全新的评价指标，该指标包含了烧结的过程信息，因此能较全面地对毅星粉的烧结基础特性进行评价。根据新方法对不同配矿方案的烧结杯试验结果进行预测，烧结杯试验结果证明了该预测的有效性，试验结果认为，巴卡粉与毅星粉在小比例配比条件下可进行互替。
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  用低品质钨钼矿研制钨钼复合合金热力学分析

  罗林根， ，王 磊，郭培民，赵志民，林银河 ，李正邦

  钢铁. 2015, 50(9): 28-33.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140629

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  利用低品质钨钼矿进行钨钼复合合金的研制，是对其综合高效利用的有效途径。通过利用4种不同还原剂C＋SiO2、Si、SiC、CaC2对该矿进行还原反应的热力学进行了计算，分别得到还原反应完全进行开始温度为：1 552、1 403、1 613、2 002 K。由于矿中氟磷酸钙Ca5(PO4)3F结构致密、键能大，所以在还原过程中最难还原，因此降低杂质元素磷、氟的质量分数是研制高质量钨钼复合合金的关键。
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  转炉铁水脱磷预处理水模试验

  杨文远，李 林，彭小艳，王明林，高 飞，吴鸿祚

  钢铁. 2015, 50(9): 34-40.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140616

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  利用1/9有机玻璃模型测定了脱磷预处理转炉在不同喷吹条件下的熔池混匀时间、顶吹射流对熔池的穿透深度，渣-钢之间的乳化率。研究了废钢在脱磷预处理转炉熔池中的运动状况，测量了不同单重的废钢在熔池中的悬浮能量。为深入了解转炉脱磷预处理的工艺特点，和转炉正常炼钢的相应数值进行了对比。根据水模测定结果，对A炉、B炉2个脱磷预处理情况进行了比较。从总体情况看，A炉的操作比较合理，预处理后的铁水中磷质量分数可降低到0.010%～0.015%，相当于日本和歌山钢厂的水平。
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  电渣重熔高温合金渣系对冶金质量的影响

  李 星，耿 鑫，姜周华，李花兵，徐芳泓，王立新

  钢铁. 2015, 50(9): 41-46.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140719

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  电渣重熔渣系的组成直接关系到高温合金的冶炼质量和表面质量。分析了高温合金电渣重熔渣系选择的基本要求和组成特点，确定了高温合金电渣重熔常用渣系的基本类型。通过研究高温合金电渣重熔渣系对冶金质量的影响可知：高碱度渣系具有较好的脱硫效果；为了降低渣料中的不稳定氧化物，应在使用前对萤石进行提纯；可以采用改变渣系组元和加入铝粉的方法，从而减少铝、钛等易氧化元素的烧损；选择低熔点渣系，可有效减少和避免含钛高温合金在电渣重熔过程中易出现的锭身表面渣沟、腰带缺陷、锭身分流眼等表面缺陷。提出的高钛低铝型高温合金电渣重熔渣系配比（质量分数）为：CaF2 65%～70%、[Al2O3]12%～15%、[CaO]12%～15%、[MgO]3%～8%、[TiO2]2%～5%。高铝低钛型高温合金电渣重熔渣系配比（质量分数）为：[CaF2]60%～65%、[A12O3]15%～20%、[CaO]15%～20%、[MgO]0～5%、[TiO2]0%～2%。
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  影响结晶器振动位移曲线因素的仿真分析

  任学平，丁腾飞，司振九，杨筠凝

  钢铁. 2015, 50(9): 47-52.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140690

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  如何提高铸坯表面质量来满足连铸生产要求，这是当前连铸技术发展的一项重要课题，而结晶器振动曲线的形状是影响铸坯质量的重要因素之一。现场的结晶器振动机构不可避免地存在间隙及摩擦，这些非线性因素对结晶器位移的影响是值得理论和实践探讨的。基于ADAMS仿真分析软件，创建结晶器驱动机构模型，虚拟仿真理想模型状态下结晶器振动的位移曲线，以及仿真模型在含有间隙和摩擦两因素时结晶器振动的位移曲线。研究结果表明，间隙是影响振动位移曲线的主要因素，而运动副摩擦、铸坯阻力在理想模型状态下对结晶器振动位移曲线的影响不大，但在含有间隙的机构中，会导致振动曲线的形状突变更加明显。
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  新型结晶器内流场及温度场数值模拟

  张兴中，任素波，周 超，刘晶晶，白明华

  钢铁. 2015, 50(9): 53-57.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150279

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  为降低700 mm×700 mm特大方坯连铸机高度，保证大方坯的顺利生产，提出一种内置冷却器的结晶器技术，即“回”字形结晶器。利用计算流体动力学（CFD）软件FLUENT对此结晶器内钢水流场及温度进行模拟，对无内冷却器偏转水口注流结晶器、无内冷却器四孔水口注流结晶器内流场及“回”字形注流结晶器流场、温度场进行研究，表明“回”字形结晶器可以形成水平旋流、均匀钢水成分及坯壳生长、降低钢水冲击深度，部分达到电磁搅拌（M-EMS）的冶金效果，温度场模拟结果表明出口坯壳厚度达到49 mm，满足工艺要求。
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  连铸工艺生产铁道车轴钢力学性能及质量控制

  代华云，郭 华，李红光，刘建华，陈小龙

  钢铁. 2015, 50(9): 58-63.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140736

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  连铸工艺生产车轴钢具有高效、经济、质量优等特点，为了满足铁道部门对高质量车轴钢坯的需求，开展了大方坯连铸工艺生产铁道车轴钢的试验研究。针对连铸生产车轴钢的技术条件要求，研究了微量元素钒在车轴钢中的作用，利用钒的析出强化，显著提高了车轴钢的力学性能指标，其强度稳定提高10%，并具有良好的塑韧性。用户加工车轴的力学性能及实物质量优良，完全满足连铸技术条件及铁道运输的发展需要。
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  大型筒节轧制力预报模型

  孙建亮，彭 艳，张永振，陈素文，韩 辉

  钢铁. 2015, 50(9): 64-70.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140733

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  根据筒节和轧辊的几何关系，得到了筒节上下表面接触弧长的几何方程；根据现场数据和有限元方法，得到了筒节上下表面接触弧长的变形方程；结合几何方程和变形方程，并基于赫希柯克公式计算了考虑弹性压扁的筒节接触弧长。由于筒节外端对轧制力的影响远远大于接触摩擦的影响，结合接触弧长模型和材料变形抗力模型，基于现场数据和优化算法，优化得到了外端应力状态影响系数，从而建立了大型筒节轧制力预报模型。结果表明：上下辊的接触弧长不等，上辊接触弧长稍大于下辊接触弧长，上辊压下量大于下辊压下量，上辊和下辊的接触弧长之比约为1.3左右；将模型应用到筒节轧制中，计算轧制力与实测轧制力平均误差为9.2%，模型计算精度较高，能够满足工业应用要求。
钢铁材料
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  齿轮轴承钢坯模锻过程晶粒尺寸演变模拟

  黄远胜，杨卯生，李京社，孟文佳，

  钢铁. 2015, 50(9): 71-75.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140543

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  齿轮轴承钢坯模锻过程中不同部位的形变参数变化极不均匀，晶粒尺寸演变规律复杂多变。通过Gleeble等温热压缩试验获得材料物性参数，利用YLJ再结晶模型对有限元软件DEFORM-3D进行二次开发，进而模拟出模锻过程中齿轮轴承钢坯的晶粒尺寸演变规律。研究发现：齿轮轴承钢坯晶粒尺寸在锻造期呈脉冲变化，不同部位的晶粒在再结晶期增长幅值不一样，底部边缘和中下部晶粒尺寸易粗化，中心和中上部晶粒尺寸比较小；将锻件心部和底部边缘的晶粒形貌和晶粒尺寸与模拟结果进行对比，模拟与实际结果对应良好。提出的晶粒演变模拟方法能很好预测模锻过程复杂的晶粒尺寸演变规律。
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  罩式退火铌微合金化汽车钢的强化机理

  田 飞，王自荣，李昭东，

  钢铁. 2015, 50(9): 76-80.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150022

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  通过比较相同冷轧与罩式退火工艺下Mn-Si系和铌微合金化2种汽车用低合金高强钢的显微组织与力学性能，研究微量铌在冷轧罩式退火低合金高强钢中的强化机理。利用OM、SEM、TEM和拉伸试验机分别对2种钢的显微组织与力学性能进行了表征。对比分析表明：相对热轧板来说，2种钢冷轧退火板的铁素体晶粒和第二相析出物的尺寸都有所长大，导致了强度降低。相对Mn-Si钢而言，铌微合金化钢热轧板和冷轧退火板中的铁素体晶粒和第二相析出物尺寸更细小，细小第二相析出物的数量也更多，在相同的伸长率水平下明显提高了强度。冷轧罩式退火板的强化机理分析表明，铌微合金化低合金高强钢的主要强化方式是细晶强化和NbC的沉淀强化；研究认为添加质量分数为0.025%的铌时细晶强化更强烈。
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  439M铁素体不锈钢点蚀诱发机理

  覃怀鹏，陈海涛，郎宇平，陈清明

  钢铁. 2015, 50(9): 81-86.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150033

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  439M铁素体不锈钢广泛应用于汽车排气系统消声器中，其主要失效形式是点蚀破坏。采用点腐蚀试验、去钝化起始pH值试验、微区电化学试验，并结合扫描电镜及能谱分析，观察分析了点腐蚀和夹杂物的形貌，研究了点蚀诱发时夹杂物的变化情况。研究结果表明，439M不锈钢的点蚀主要在复合氧化物夹杂处诱发，而TiN夹杂物未诱发点蚀；夹杂物诱发点蚀时，复合氧化物夹杂的CaO优先溶解。最后，建立了在氯离子环境下439M不锈钢中复合氧化物夹杂诱发点蚀的模型。
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  TMCP特厚E500钢板模拟焊接热影响区的组织与性能

  陈焕德，刘东升

  钢铁. 2015, 50(9): 87-91.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140716

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  测试了特厚（80 mm）TMCP海工钢板E500模拟焊接粗晶区（coarse grained heat affected zone， CGHAZ）连续冷却相变曲线；采用扫描电镜（SEM）、示波冲击试验、电子背散射衍射（EBSD）等技术，研究CGHAZ以及后续再加热峰值温度[t2p]对其组织性能的影响。结果表明，CGHAZ的显微硬度值（HV10）、冲击功及大角度晶界（大于15°）分数均随着焊接热输入量[E]的增大而减小；[E]≤50 kJ/cm，组织以细密板条贝氏体（LB）为主，不同位向的板条束之间存在大角度晶界，对裂纹扩展的阻碍作用强；随着[E]增大，组织逐渐转变成粗大粒状贝氏体（GB），GB中的亚晶界取向差为3°～15°，对裂纹扩展的阻碍作用减弱。[t2p]为750 ℃时，各种热输入条件的临界加热粗晶区（IRCGHAZ）均呈现脆性断裂，显微组织出现网状MA组元。[E]≤50 kJ/cm，[t2p]高于850 ℃时，再加热粗晶区大角度晶界分数增加，冲击韧性得到显著改善，呈现韧性断裂。