2017年, 第52卷, 第10期　刊出日期：2017-10-15

  

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综合论述
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  高炉大型化后对焦炭性质及在炉内劣化的思考

  吴 铿，折 媛，刘起航，湛文龙

  钢铁. 2017, 52(10): 1-12.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170220

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  焦炭作为高炉炼铁的主要燃料，对高炉的顺行和高效冶炼发挥着极其重要的作用，随着高炉大型化和智能化的发展，对焦炭质量及对其的评价、预测和控制的要求亦越来越高。针对高炉内不同部位焦炭的劣化经历、劣化后焦炭的高温反应特性及焦炭组织结构的变化进行了分析。依据国内一些特大型高炉的生产实践，提出了在达到高水平高炉操作指标时不同容积高炉焦炭高温反应特性所需的指标，并对适合评价高炉大型化焦炭劣化后质量的标准做了探讨。
原料与炼铁
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  铁矿含碳球团高温抗压强度研究及机理分析

  杨乐彪，李家新，杨佳龙，魏汝飞，孟庆民，龙红明

  钢铁. 2017, 52(10): 13-19.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170026

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  为了探究含碳球团高温强度的变化情况，采用全自动球团高温强度在线测试装置，测试了含碳球团高温抗压强度，利用正交试验考察了还原温度、[n(C)/n(O)]（摩尔比）、还原时间3个因素对含碳球团高温抗压强度的影响，并对结果进行了计算分析。根据单因素控制变量进行了含碳球团高温抗压强度与还原冷却后抗压强度的对比试验，结合热力学原理和XRD检测结果分析了含碳球团高温强度的机理。研究结果表明，在950～1 250 ℃条件下，含碳球团高温抗压强度的变化趋势是一个先降低后升高的过程，在1 050 ℃左右时，含碳球团高温抗压强度达到最低值，而后球团强度随金属铁质量分数的增加开始回升。通过因素极差计算得到极差计算结果[RT＝67.33、][Rn(C)/n(O)＝33.80、][Rt＝9.09；]在[n(C)/n(O)]与还原时间相同的条件下，球团还原冷却后抗压强度与高温在线抗压强度随温度变化的差别较大；在还原温度与还原时间相同的条件下，两者抗压强度变化趋势基本一致。
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  [w(TiO2)]对烧结矿矿相结构及软熔滴落性能的影响

  王耀祖，张建良，刘征建，张亚鹏，刘东辉，杜诚波

  钢铁. 2017, 52(10): 20-28.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160520

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  为了深入研究[w(TiO2)]对烧结矿冶金性能的影响，通过SEM-EDS和荷重软化熔滴试验研究了不同TiO2质量分数对烧结矿矿相结构与软熔滴落性能影响。试验结果表明，随着烧结料中[w(TiO2)]从1.40%增加到3.02%，烧结过程液相生成量先增加后减少，烧结矿中的赤铁矿、钙钛矿和硅酸盐等都有不同程度的升高，赤铁矿质量分数从20.69%增加到26.05%，其形态由原生赤铁矿逐步变为二次赤铁矿，磁铁矿和复合铁酸钙质量分数逐步减少，因此，适当增加烧结矿中[w(TiO2)]（＜2%）有利于改善烧结矿的液相生成量，减少燃料消耗，提高烧结矿的转鼓强度；烧结矿中的钛主要以钙钛矿的形式存在，极少部分的钛固溶于复合铁酸钙和二次赤铁矿中；随着烧结矿中TiO2质量分数的增加，开始软化温度逐渐升高，试样软化开始温度[t10]和试样软化终了温度[t40]均在1 130 ℃以上，低钛烧结矿的软化温度区间[ΔtA]为195 ℃，其余含钛烧结矿烧结矿的软化温度区间[ΔtA]均在200 ℃以上。
炼钢
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  转炉炼钢渣磷元素的富集及影响因素

  吕延春，，王新华，秦登平， ，王海宝，

  钢铁. 2017, 52(10): 29-37.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170084

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  为了研究炼钢过程中出现的低碳低磷钢冶炼困难以及转炉终点补吹回磷的现象，以转炉炼钢渣相为研究对象，利用扫描电镜测量分析了渣相的微观组成与C2S（2CaO·SiO2）富磷相在渣中的比例。研究结果表明，转炉脱磷由“氧化脱磷”＋“固磷”两个环节组成；渣中SiO2通过影响C2S量的多少对脱磷产生影响，渣中FeO质量分数高，会分解C2S相进而导致钢水回磷；温度高导致固磷相分解，研究结果表明，通过控制转炉终渣固磷相熔点高于钢水温度，可实现低温出钢。
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  300 t脱磷炉渣-钢界面搅拌与传质效果模拟

  黄 博，孙彦辉，白雪峰，赵长亮，罗 磊，田志红

  钢铁. 2017, 52(10): 38-44.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170067

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  为达到良好的高效复吹效果，改善熔池搅拌情况，采用双指标（混匀时间和传质速率）研究了底吹布置方式对转炉吹炼过程中渣-钢界面搅拌与传质效果的影响。试验研究结果表明，最优布置方案为内8孔布置，此时渣-钢界面传质速率最大，混匀时间最小。大部分底吹布置的混匀时间与传质速率存在反比关系。从整体来看，内圈孔数越多，渣-钢界面传质速率越大，混匀时间越小。对于2-6分布，将底吹元件分布的内圈与外圈合并一起看，底吹元件分布得越均匀，则此布置的搅拌与传质效果越好。
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  钢包底吹氩中非金属夹杂物分布的水力学模拟

  巨建涛，韦建庆，刘文果

  钢铁. 2017, 52(10): 45-50.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170074

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  为了研究夹杂物在不同工艺参数条件下以及其本身性质对夹杂物去除的影响，确定最优的底吹参数和夹杂物分布规律，通过水力学模拟试验，利用高速摄像仪和专业的图像处理软件（Image Pro Plus）研究了某钢厂60 t精炼炉吹气量、时间、粒径大小对夹杂物的去除影响以及在不同高度上夹杂物的空间分布规律。结果表明，钢包底吹过程中，吹气时间对夹杂物的去除影响规律相同，14 min时夹杂物基本去除，流量为0.08 m3/h，去除率最高；200～355 μm的夹杂物比105～150 μm的微型夹杂物更容易被去除；夹杂物在气液两相区的数量分布比其他区域少，且特征尺寸较大，在距离透气砖较远的底部存在一个弱流区，此区域夹杂物的密度较大，不易去除。
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  锰质量分数对Fe-Mn-C钢热物性参数的影响

  王毓男

  钢铁. 2017, 52(10): 51-58.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170016

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  为促进Fe-Mn-C钢连铸技术的发展，对不同锰质量分数的Fe-Mn-C钢铸锭的热物性参数进行了研究。结果表明，0Mn钢的导热系数高于3Mn钢。低于750 ℃时，6Mn钢的导热系数最低；高于900 ℃时，6Mn钢的导热系数最高。3个钢种的平均线膨胀系数为1.0×10－5～1.6×10－5 ℃－1。以Z＜60%作为判据，6Mn钢的第III脆性区为600～800 ℃，3Mn钢和0Mn钢的第III脆性区分别为600～850 ℃和600～900 ℃。在6Mn钢和3Mn钢中，大量生成的形变诱导铁素体（DIF）导致低温区热塑性的恢复。然而，由于连铸矫直过程的应变速率较低，不能生成大量的DIF。因此在连铸过程中，低温区6Mn钢和3Mn钢的热塑性不能恢复。
压力加工
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  基于非均匀温度场的GCr15轴承钢均匀化轧制

  邢鹏达，王玉辉，王志蒙，曹文全，王天生，彭 艳

  钢铁. 2017, 52(10): 59-64.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170160

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  针对GCr15轴承钢线棒材生产时易出现的内部组织不均匀及低倍组织缺陷的传统均温轧制无法解决的问题，提出了基于非均匀温度场的均匀化轧制技术。采用DEFORM有限元软件模拟了非均匀温度场条件下GCr15轴承钢线棒材的孔型轧制，并与传统的均温轧制方式进行对比。此外，利用Gleeble热模拟技术对非均温轧制模拟结果进行了试验验证。结果表明，非均温轧制可以有效增加GCr15轴承钢心部变形量，细化心部组织，可以明显改善GCr15轴承钢线棒材轧制过程中出现的内部组织不均匀及低倍组织缺陷问题。
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  常规热连轧线Ti-IF钢铁素体轧制工艺研究与应用

  王建功，赵 虎，夏银锋，周 旬，康永林， 邱晨阳

  钢铁. 2017, 52(10): 65-71.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170157

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  介绍了铁素体区轧制技术的优势、特点以及其在国内外钢铁企业的发展情况，重点阐述了Ti-IF钢铁素体轧制工艺在常规热连轧生产线上的成功开发与应用，结合常规热轧产线的装备特点进行工艺制度与成分体系的分析与设计，掌握了铁素体轧制板材产品的工艺控制过程和方法，同时针对生产Ti-IF钢铁素体轧制的润滑条件对{111}织构强度的影响进行了对比分析和改进，实现了1 100 ℃的低温轧制技术，达到了提高轧线成材率、节能降耗的目的，并从产品开发及用户使用角度出发，为铁素体轧制高性能产品推广提供了技术保证。
钢铁材料
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  超级奥氏体不锈钢的高温变形行为

  曾 莉，张 威，王 琦，朱丽丽

  钢铁. 2017, 52(10): 72-77.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170186

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  为了研究超级奥氏体不锈钢Cr20Ni24Mo6N钢的高温变形行为，采用Gleeble热模拟试验机进行了等温压缩试验，建立了合金的热加工图。结果表明，当变形温度为1 000～1 200 ℃时，Cr20Ni24Mo6N钢的流变曲线表现出典型的“加工硬化＋动态再结晶软化”特点；Cr20Ni24Mo6N钢的热激活能[Q]为678.656 kJ/mol。通过加工图与微观组织综合分析得出，超级奥氏体不锈钢Cr20Ni24Mo6N的合适热加工工艺为，应变速率10 s－1左右，应变量0.5～0.8，变形温度1 150～1 200 ℃。
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  加热工艺对含磷高强钢氧化行为的影响

  蒋光锐，王海全，，刘李斌，

  钢铁. 2017, 52(10): 78-82.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170125

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  含磷高强钢具有良好的成形性能和较高的强度，被广泛用于汽车零件冲压成形。除了磷元素，含磷高强钢中通常还含有锰、硅等合金元素进行固溶强化，这些合金元素在退火过程中容易发生选择性氧化。采用镀锌模拟器研究了加热过程的露点温度对含磷高强钢在加热过程中的氧化行为。采用扫描电镜、辉光放电光谱仪以及光电子能谱仪分别分析了含磷高强钢的表面微观形貌、元素深度分布以及表面化合物种类。结果表明，加热过程的露点温度对合金元素在表面的氧化行为有显著影响，较高的加热过程露点温度可以显著抑制锰元素和硅元素在表面的选择性氧化行为，但是会加速磷元素在表面的偏析。进一步研究表明，磷元素在样品表面以磷酸盐形式存在。
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  大型客机用300M钢疲劳破坏行为

  章伟钢，韩 顺，厉 勇，黄顺喆，蒙 庆，周 芸

  钢铁. 2017, 52(10): 83-88.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170188

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  结合显微组织观察和力学性能测试，对国产大型客机用300M钢应力比[R＝－1]的轴向光滑疲劳性能进行了研究，分析了大型客机用300M钢的高周轴向疲劳断口形貌及起裂原因，重点研究了非金属夹杂物裂纹源的特性。结果表明，国产大型客机用300M钢冶炼纯净度较高，最终热处理后具有良好的综合力学性能，其应力集中系数[Kt＝1，]应力比[R＝－1]的高周轴向疲劳极限[σ－1]为907 MPa；通过断口SEM观察发现非金属夹杂物引起的应力集中是导致高周轴向疲劳开裂的主要原因，该类起裂源为复杂氧化物和硫化钙的复合非金属夹杂物，尺寸在5.5～20.5 μm之间，主要成分为铝、钙、硅、氧和硫等。
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  无镍高氮不锈钢弯曲疲劳裂纹萌生与扩展行为

  张慧芳，肖振兴，周 宇，钱丽华，王 薇，吕知清

  钢铁. 2017, 52(10): 89-93.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170158

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  采用四点弯曲疲劳试验研究了不同应力水平下无镍高氮不锈钢的疲劳行为，并对材料疲劳裂纹的微观形貌、萌生位置及扩展路径进行了分析。结果表明，试验钢疲劳为多裂纹起裂，随着应力水平的升高，裂纹总长度逐渐增加，当应力水平接近材料屈服极限时，裂纹长度趋于稳定；裂纹大多数在滑移带处萌生，裂纹在扩展过程中产生了扭曲、偏移和分叉现象；裂纹在晶内主要沿单滑移带或多滑移带交替扩展，穿过晶界或孪晶界时大多发生了偏转。
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  高强度建筑钢筋质量分析及标准修改建议

  杨才福，陈雪慧，王瑞珍

  钢铁. 2017, 52(10): 94-103.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170237

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  深入调查了中国HRB400/400E和HRB500/500E高强度热轧钢筋的质量现状。从不同地区的钢筋生产厂和使用场所取样分析了高强度热轧钢筋成分、宏观金相、微观组织和截面硬度。按照钢筋化学成分范围，目前中国高强度热轧钢筋可归为4类，即含钒钢筋、低钒钢筋（<0.02%钒）、20MnSi钢筋和C-Mn钢筋。宏观金相和微观组织观察结果表明，只有含钒钢筋能完全满足热轧钢筋的组织要求，其他3类钢筋截面基圆外围均出现非铁素体－珠光体组织的表面硬化层。基于高强度热轧钢筋的质量分析结果，提出了热轧带肋钢筋国家标准GB1499.2—2007的修订建议。
装备技术
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  连铸机拉矫辊辊面激光重熔纳米ZrO2基涂层性能

  李 军，孙登月，张 锋，许石民

  钢铁. 2017, 52(10): 104-108.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170114

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  为了提高连铸机拉矫辊的使用寿命，在H13钢表面等离子喷涂常规级和纳米级两种规格的ZrO2涂层，并对其进行激光重熔处理。利用有限元软件ABAQUS分析热障涂层对拉矫辊温度场的影响，利用激光共焦显微镜观察涂层表面和断面的组织结构，利用场发射扫描电子显微镜（SEM）测量涂层断面的元素分布，采用Gleeble-3800热模拟试验机考查涂层的抗热冲击性，结果发现，经激光重熔之后纳米级ZrO2涂层的孔隙率和微裂纹数量都明显少于常规级ZrO2涂层，并且纳米级ZrO2涂层的抗热冲击性都优于常规级涂层。