2016年, 第51卷, 第11期　刊出日期：2016-11-15

  

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综合论述
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  钢铁工业十二五回顾和未来发展思考

  李新创

  钢铁. 2016, 51(11): 1-6.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160412

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  从钢铁工业对国民经济发展的重要作用、钢材品种质量、钢铁企业服务水平、技术装备、节能环保和标准、技术创新等方面对钢铁工业“十二五”期间的发展进行了回顾；同时，深入探讨了钢铁工业存在的产能严重过剩、债务危机等重要问题；针对问题，创造性地提出中国钢铁工业战略取向，包括进出口、布局、重组、资源、创新、智能化、绿色发展等。
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  近20年全球锌铝镁镀层钢板技术专利分析

  周谊军， 代云红， 蒋光锐

  钢铁. 2016, 51(11): 7-13.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160213

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  采用Orbit专利分析平台，对锌铝镁镀层钢板领域全球专利发展趋势、主要国家及重点创新机构的专利布局和技术领域研发进行了分析。对20年来全球锌铝镁镀层钢板领域重要专利及技术发展趋势进行了梳理，对国外知名钢铁企业锌铝镁镀层钢板最新专利技术趋势进行了剖析。国外钢铁企业在中国申请公开锌铝镁镀层钢板专利较多集中在日新制钢、新日铁住金、JFE公司。
原料与炼铁
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  MgO对含钾钠氟球团还原膨胀性能的影响

  罗果萍， 刘安康， 王永斌， 朱建国

  钢铁. 2016, 51(11): 14-18.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160115

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  包头铁精矿球团中含有钾、钠、氟等有害元素，造成球团还原异常膨胀。而MgO可有效地降低球团还原膨胀率。采用压团、焙烧、分段还原法（Fe2O3→Fe3O4、Fe3O4 →[FexO、][FexO]→Fe），测量铁氧化物各还原阶段的还原膨胀率，采用光学显微镜及SEM观察焙烧试样和还原产物的形貌。研究结果表明，MgO促进了铁酸镁的形成，抑制了氟质量分数低的试样在Fe2O3→Fe3O4阶段的还原膨胀；但MgO抑制了铁酸钙的形成，反而促进了氟质量分数高的试样在Fe2O3→Fe3O4阶段的还原膨胀；MgO对第二阶段还原膨胀率的影响因试样中钾、钠、氟质量分数不同而有所差异；MgO抑制了铁晶须生长，降低了第三阶段的还原膨胀率。
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  添加剂对焦炭冶金性能及微观结构的影响

  高 冰， 肖 洪， 孔德文， 张文强， 李 杰

  钢铁. 2016, 51(11): 19-25.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160129

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  为了掌握高反应性铁焦性能及微观结构，分别以高炉除尘灰和铁矿粉为添加剂在40 kg焦炉中生产高反应性铁焦。结果表明，配入添加剂后焦炭反应性明显升高，铁氧化物最终大部分被还原成单质铁，以球状颗粒形式存在于焦炭内部，在焦炭气化反应时起到催化作用。随着添加剂配比的增加，含铁物质在焦炭局部开始聚集，形成片状区域，使得铁元素催化作用极大降低。研究表明，铁颗粒与碳基质的有效接触是影响铁元素催化作用的重要因素。
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  含Ce2O3锰铁脱磷渣系熔化性质及黏度

  习小军， 赖朝彬， 干 磊， 邓志豪， 彭园龙

  钢铁. 2016, 51(11): 26-29.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160121

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  采用立式管式炉制备得到含Ce2O3锰铁脱磷渣系，分别利用HCT-2综合热分析仪和RTW-10型熔体物性仪对渣系的熔化性质和黏度进行测试分析。研究表明，碱度为1.05时，渣系的开始熔化温度和完全熔化温度随[w(Ce2O3)]的增加而升高，其最大值分别为1 121.6和1 282.1 ℃；碱度为0.97时，渣系的开始熔化温度和完全熔化温度随[w(Ce2O3)]的增加出现先降低后升高的趋势，当[w(Ce2O3)]为3时出现最小值，分别为1 008.8和1 148.5 ℃。渣系的黏度值随[w(Ce2O3)]的增加先降低后升高，当[w(Ce2O3)]为3%时，黏度值最小。在碱度为1.05和0.97的脱磷渣系中，黏度最小值分别为0.378和0.308 Pa·s。因此，[w(Ce2O3)]为3%时的锰铁脱磷渣系具有良好的熔化及流动特性。
炼钢
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  高碱度精炼渣对GCr15轴承钢洁净度的影响

  葛金朋， 李 晶， 史成斌， 王 鹏

  钢铁. 2016, 51(11): 30-35.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160101

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  利用实验室渣-钢平衡试验研究了高碱度精炼渣对GCr15轴承钢中[w(T[O])]和夹杂物的影响。结合试验结果和热力学分析，探讨了钢中[w(T[O])、]夹杂物尺寸分布和粒径大小的变化规律，以及氧化物夹杂的转变过程。研究结果表明，碱度为6时，精炼渣(59.4%CaO-24.8%Al2O3-9.8%SiO2-6%MgO)可将钢中[w(T[O])]控制在0.000 6%以内，氧化物夹杂平均尺寸最小为2.26 μm。随着钢中[w([Ca])]和[w([Mg])]的增加，钢中氧化物夹杂转变过程为Al2O3→MgO·Al2O3→MgO→CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物(核心为MgO，外围包裹着CaO-Al2O3)。渣-钢反应前期钢中以MgO·Al2O3为主，后期以MgO和CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物为主。氧化物夹杂转变的试验结果与热力学分析结果相一致，大多数氧化物夹杂尺寸小于5 μm。
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  合金元素对20CrMnTi钢凝固组织影响的模拟

  林 寒， 岳 峰， 吴华杰， 陈正权

  钢铁. 2016, 51(11): 36-42.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160099

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  为了改善20CrMnTi小方坯的凝固组织，采用移动边界法先对20CrMnTi钢的温度场进行模拟，在此基础上，采用元胞自动机有限元法（CAFE法）对其凝固组织进行了数值模拟。当模拟结果与实际结果基本吻合时，进一步探讨了硅、铬、锰、钛等合金元素对20CrMnTi钢凝固组织的影响规律。模拟结果表明，在该钢号的合金元素规定范围内，适当减少硅元素的质量分数，能够提高铸坯中心等轴晶比例，使晶粒数目增加，晶粒平均半径减小。适当添加铬元素能够扩大铸坯中心等轴晶区，从而减小晶粒平均半径，增加晶粒数量。增加锰元素质量分数可以提高铸坯的中心等轴晶率。最后根据所得模拟结果对该钢种的合金元素进行调整，达到了扩大铸坯中心等轴晶区和细化晶粒的目的。
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  高碳钢方坯碳锰元素纵向分布及机理

  常 毅， 侯自兵， 王 伟， 徐 云

  钢铁. 2016, 51(11): 43-48.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160117

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  为降低高碳钢连铸方坯中偏析元素（碳、锰）沿拉坯方向分布的不均匀性，对70高碳钢[(w([C])＝0.7%)]连铸方坯（170 mm×170 mm）拉坯方向碳、锰元素的分布特征及机理展开研究。在连铸坯中心纵断面的柱状晶区、混晶区与等轴晶区的代表位置，对碳、锰元素分布进行测量。研究结果表明，70高碳钢连铸方坯中心纵断面沿拉坯方向碳、锰元素的分布存在明显波动，且碳元素的波动程度大于锰元素；强冷工艺下，在不同位置碳、锰元素分布变得更为均匀的同时，其质量分数沿拉坯方向的波动程度也有所降低；在柱状晶区、混晶区和等轴晶区，碳元素质量分数沿拉坯方向的波动程度与二次枝晶间距之间均有一致的对应关系，即后者越小，前者也越小。
压力加工
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  基于有限元和试验的热轧带钢残余应力减量化

  卞 皓， 邵 健， 夏小明， 邱增帅， 何安瑞

  钢铁. 2016, 51(11): 49-54.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160171

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  研究残余应力减量化技术可提高热轧带钢板形质量。有限元技术及相应的试验验证已广泛应用于工业生产，采用该方法对带钢层流冷却过程中的温度、相变及应力耦合进行求解，对于分析带钢轧后冷却不均、应力应变不均及翘曲具有重要意义。基于ABAQUS建立热轧带钢在密集冷却工艺条件下的有限元模型，实现温度、相变和应力三者的耦合计算，并进行温度测试、材料微观组织测试及应力测试等多个试验验证。计算结果表明，减小带钢进入层流冷却前的初始温差、采用边部遮挡技术对减少带钢残余应力均具有积极的意义。通过一个改善初始温差分布进而改善带钢残余应力的实例，验证了提出的方法和结论的正确性。
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  工作辊驱动UCM轧机支撑辊配辊策略

  马晓宝， 王东城， 张 龙， 刘宏民， 曲义振

  钢铁. 2016, 51(11): 55-60.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160098

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  轧辊是钢铁企业的重要消耗品，降低轧辊消耗是当前钢铁企业降本增效的要求之一。硅钢断带和粘钢容易引起支撑辊辊面掉肉及裂纹，造成支撑辊磨削差异大、配辊难。合理设计配辊辊径差可方便轧辊管理，减小支撑辊下机后不必要的磨削量，显著降低辊耗成本。但是支撑辊是影响轧制稳定性的重要部件，为此从动力学原理分析了工作辊驱动的UCM轧机上下支撑辊辊径差异对加减速过程驱动力矩的影响，根据弹性力学原理分析了上下支撑辊和中间辊压扁量差异对带钢厚度设定和控制精度的影响。生产应用最新配辊方案表明，合理的配辊策略不仅不会影响生产，而且方便轧辊管理，降低辊耗成本。
钢铁材料
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  退火工艺对冷轧中碳钢组织与力学性能的影响

  李红斌，， 徐树成， 冯运莉， 田亚强 ， 于恩林，

  钢铁. 2016, 51(11): 61-67.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160203

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  为研究退火工艺对冷轧中碳钢组织、织构演变以及力学性能的影响，利用OM、SEM、XRD、显微硬度计和万能试验机展开研究。结果表明，500 ℃保温时，以回复软化机制为主，被压扁的铁素体在保温30 min时才出现少许再结晶，保温10 min之后，显微硬度变化不明显，渗碳体以片层状为主；600 ℃保温时，其软化机制以再结晶为主，保温20 min时，仍存在部分未再结晶的变形铁素体晶粒，渗碳体片层以粒状为主，多偏聚于原珠光体区域，显微硬度急剧降低，保温30 min时再结晶完成；700 ℃保温10 min时铁素体再结晶基本完成，渗碳体为均匀的粒状分布，显微硬度变化较小；随退火温度升高以及保温时间的延长，γ织构强度减弱，而(110）<001>织构和γ’织构强度逐渐增强；当退火工艺为700 ℃保温10 min时，可以获得较好的强韧性组合。
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  铬质量分数控制对P92钢组织和性能的影响

  翟国丽， 王起江

  钢铁. 2016, 51(11): 68-72.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160195

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  针对用户在高压锅炉管使用过程中提出的在ASME标准要求的范围内将P92中铬质量分数的下限由8.5%提高至9.0%的需求，对ASME要求下限和上限两种质量分数的P92钢的常规性能、组织和高温长时性能均进行对比，并对不同加热温度下高铬质量分数P92中出现高温δ铁素体的量进行对比讨论。试验结果表明，铬质量分数提高能够提高P92的常温强度和高温持久强度，但降低常温冲击功和高温蠕变后的面缩率和伸长率，钢管在服役过程中发生无预警断裂的几率大大增加。同时控制高铬质量分数P92的加热温度能够控制高温δ铁素体的产生。
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  热轧带钢组织性能预报模型及应用

  王 蕾， 唐 荻， 宋 勇

  钢铁. 2016, 51(11): 73-78.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160270

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  基于物理冶金理论，研究了热轧带钢过程中的奥氏体晶粒长大模型、奥氏体再结晶模型、奥氏体相变模型以及力学性能模型。奥氏体再结晶模型中，通过研究位错密度的变化来描述由于再结晶不完全造成的变形抗力的变化。奥氏体相变模型中，通过碳扩散理论描述了奥氏体-铁素体相界面随冷却过程的变化规律。基于热轧带钢过程中的冶金物理模型，开发热轧带钢组织性能预报系统。系统包括4个模块，分别用于计算板坯在加热炉、粗轧精轧、层流冷却和卷取完成各阶段的组织和力学性能参数，生产工艺是该系统的重要输入参数。利用该系统对某钢厂实际生产过程的组织性能进行预报，预报的力学性能和现场实测值有较好的一致性。
环保与能源
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  湛钢煤气系统工艺特点及技术分析

  邓万里

  钢铁. 2016, 51(11): 79-86.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160089

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  副产煤气是钢铁企业宝贵的二次能源。湛江钢铁基地煤气系统的规划建设，吸收了宝钢燃气专业技术经验和管理理念并加以优化，如配套成熟的煤气回收净化工艺以确保煤气质量、设置大规模的煤气混合加压站实施集中管理、借助先进的能源中心平台进行可靠的过程控制、采用多项节能技术提高煤气利用水平等，为管好用好煤气资源和促进企业节能降本打下了良好基础。
装备技术
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  铸坯火焰清理机烧嘴火焰特性模拟

  陈智勇， 王璟博， 田 勇

  钢铁. 2016, 51(11): 87-92.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160189

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  板坯火焰清理是利用高温火焰气割、熔除作用去除表面缺陷，获得高质量产品的一种方法。目前，火焰清理机的研究主要集中在提高生产加工精度、优化控制过程、合理分配介质配比等方面。采用CFD软件模拟仿真烧嘴火焰可以清晰地反映火焰流动规律，揭示其本质，以解决实际问题。以鞍钢炼钢总厂装备的火焰清理机烧嘴作为研究对象，建立烧嘴介质流场数学模型，利用CFD瞬态燃烧模拟方法模拟火焰清理机烧嘴火焰由预热态转向清理态的全过程，得出了烧嘴处于各工作状态下火焰温度场和速度场，通过对结果的分析，揭示烧嘴火焰内部特性及板坯熔池生长规律，为烧嘴的功能特性分析和优化设计提供理论依据。
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  大型筒节感应加热过程电磁-热耦合有限元仿真

  孙建亮， 邱丑武， 彭 艳， 董志奎， 常荣伟

  钢铁. 2016, 51(11): 93-96.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160104

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  基于ANSYS和ANSOFT Maxwell软件建立了大型筒节感应加热正火过程的电磁-热耦合模型。针对感应加热过程尖角效应问题，提出了3种解决方案：将矩形线圈改为工型线圈；筒节端部焊接热处理环；筒节端部焊接热处理环，同时在线圈端部添加导磁体。对不同方案的温度场和应力场进行了模拟，模拟研究结果表明，采用矩形线圈对筒节感应加热时，筒节端部会因尖角效应和端部磁力线过密而出现过热甚至过烧问题；采用工型线圈，能一定程度削弱尖角效应，但在加热结束时会导致筒节端部温度不足；焊接热处理环是除去尖角效应的有效办法，但并不能解决筒节端部温度过高的现象；在筒节端部焊接热处理环，同时在端部线圈处添加导磁体，不仅能去除尖角效应，且整体加热效果较好，热应力也在筒节材料能承受的范围之内。