2017年, 第52卷, 第11期　刊出日期：2017-11-15

  

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综合论述
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  超塑性材料现状及新型超塑性低中碳合金钢研发

  曹文全，张万里，徐海峰，翁宇庆

  钢铁. 2017, 52(11): 1-8.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170171

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  在分析超塑性金属材料现状及发展趋势的基础上，对低中碳钢、高碳钢和双相不锈钢、奥氏体钢等钢铁材料的超塑性研究进行了归纳分析，提出了低成本量大面广低中碳合金钢将成为超塑性材料研发的一个重要方向。研究结果表明，通过科学合金化设计、精细组织调控和初步超塑性行为研究，可以获得在10－2/s应变速率和750～850 ℃下具有1 000%超塑性的低成本超塑性低中碳合金钢。这种优异超塑性性能主要归因于形成超细晶组织的合金化设计与组织调控。该研究成果打破传统低中碳钢不具有超塑性的局面，实现了可工业化超塑性能的低中碳合金钢创新发展，将推动超塑性钢材在航空航天和交通运输等领域的广泛应用。
原料与炼铁
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  新型黏结剂强化冷固结球团的作用机理

  王榕榕，张建良，刘征建，刘依然，刘兴乐，李乃尧

  钢铁. 2017, 52(11): 9-14.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170024

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  黏结剂在冷固结球团中必不可少，目前广泛使用的冷固结球团有机、无机黏结剂如CMC、膨润土和水泥等均会在高温下失效，导致球团高温强度严重下降，因此，寻找一种高温强度良好的黏结剂是目前需要解决的问题。采用新型黏结剂制备冷固结球团，通过XRD和SEM-EDS等对新型黏结剂球团制备原料及球团性能特征进行分析，同时探讨黏结剂对球团冷态抗压强度及高温强度的影响及其作用机理。试验结果表明，黏结剂以流动状态存在于冷固结球团中，可有效吸附或包裹铁矿粉颗粒，增加黏结剂配比可同时提高球团的冷态抗压强度及高温抗压强度；在高温还原性气氛下焙烧冷固结球团，由于发生还原反应，球团金属化率提高，铁矿粉颗粒间空隙增大，导致球团强度下降，焙烧时间为30～90 min时，球团金属化率及抗压强度变化趋势最明显；焙烧初期，球团抗压强度不会发生快速下降，且焙烧结束后球团强度仍可保持为100 N/个左右。
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  钒钛磁铁矿煤基直接还原试验

  洪陆阔，齐渊洪，孙彩娇，高建军，武兵强

  钢铁. 2017, 52(11): 15-19.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170102

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  为探明钒钛磁铁矿直接还原过程及其影响因素，研究了不同还原温度、不同还原时间、不同配碳比对钒钛磁铁矿含碳团块直接还原过程的影响，并通过XRD分析方法对还原机理进行了分析。研究结果表明，在一定条件下，直接还原团块金属化率随温度升高而升高，但还原温度超过1 200 ℃后，金属化率增幅逐渐减少，这是由于还原温度高于1 200 ℃后，金属化团块内铁氧化物的还原逐渐趋于平缓，而铁钛化合物的还原较为缓慢；团块金属化率随反应时间的延长和配碳比的升高均呈现了先升高后降低的趋势，这主要是由于反应时间过长使得金属化团块发生了再氧化及煤粉配入量过大导致带入灰分较多，在一定程度上阻碍了还原反应的顺利进行，从而导致金属化率降低。
炼钢
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  通道式感应加热7流中间包流场的物理模拟

  吴光辉，唐海燕，肖 红，姚海英 ，张家泉

  钢铁. 2017, 52(11): 20-26.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170153

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  为解决通道式感应加热7流中间包各流一致性差、第2和第6流钢水停留时间短的问题，通过水模拟试验对该中间包流场进行优化。等温试验结果表明，通过改变通道结构以及添加双挡坝可改善流体的流动状况。与原型结构相比，优化后中间包总体平均停留时间延长了277.8 s，死区比例降低了30.16%，各流一致性得到较大改善。非等温试验表明，感应加热引起的包内自然对流不可忽略，流体经加热从通道流出后会形成明显上升流。通道内外温差越大，中间包各流的一致性越好。针对原型方案，通道内外温差为5 ℃时，中间包内流体停留时间即较无温差时明显延长，死区基本消除。
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  钙、镁在含硫钢中硫化物变性过程中的作用

  田 俊，王德永，屈天鹏，苏丽娟，鄂欣蕊

  钢铁. 2017, 52(11): 27-31.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170175

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  为了保证含硫钢的切削性能，同时改善MnS对钢材造成的各向异性，通常对MnS进行变性处理。对含硫钢分别进行了镁处理和钙处理试验，分析了这两种处理方式对钢中夹杂物尺寸和成分的影响。镁处理有利于在钢中形成更加细小的Mg-Al-O氧化物夹杂。在钢液凝固过程中，Mg-Al-O夹杂可以作为MnS的形核核心，减少MnS沿晶界析出的数量；Mg-Al-O氧化物核心外围包裹的Mg-Mn-S中的镁主要来源于氧化物核心中的镁向外层MnS中的扩散。钢经过钙处理后，形成的Ca-Al-O氧化物作为MnS的形核核心；氧化物核心外围包裹的Ca-Mn-S主要是由钢液中溶解的钙进入外层包裹的MnS中所形成；复合硫化物中的钙进一步向氧化物核心中扩散，使核心中钙质量分数逐渐升高。
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  薄板坯连铸中碳钢角横裂缺陷成因及控制

  张剑君，张 慧，席常锁，谭 文，王春峰

  钢铁. 2017, 52(11): 32-36.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170225

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  针对薄板坯连铸中碳钢边角部出现的角横裂纹缺陷，通过典型中碳钢（50CrV4）缺陷试样的金相分析、热塑性分析和铸坯二冷模拟仿真计算等方法，确定了原工艺条件下典型中碳钢铸坯边角部在铸机弯曲和矫直处的温度为850 ℃、处于第Ⅲ脆性区（650～945 ℃）是造成铸坯边角部裂纹的主要原因。结合武钢CSP铸机工艺特点，提出了连铸高拉速4.0～4.2 m/min，二冷前段强冷、后段和边部弱冷以及提高铸机设备精度等控制措施。各项措施实施后，中高碳钢铸坯边角部温度显著提升，热轧板表面横裂纹基本消失，各项性能满足客户要求。
压力加工
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  基于奥洛万微分方程的变厚度LP板轧制力模型

  孙静娜，陈 驰，黄华贵，张彩云，王 硕

  钢铁. 2017, 52(11): 37-42.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170185

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  纵向变厚度LP板是钢铁减量化轧制中的典型产品。轧制力模型是变厚度轧制过程关键模型，直接决定产品尺寸精度。通过引入剪切摩擦与奥洛万平衡微分方程，建立变厚度轧制LP板中各个变形区的应力表达式。改变轧制参数以观察变形区内轧制力变化规律，理论计算结果表明，轧制变形区轧件出口位置由楔形角决定，入口位置及轧制力峰值则与压下量有关；同一压下量下趋厚轧制力峰值小于普通轧制，趋薄轧制力峰值大于普通轧制。
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  钢带运行速度对TRIP钢组织和性能的影响

  李 霞，王溪刚

  钢铁. 2017, 52(11): 43-46.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170170

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  研究钢带运行速度对组织性能的影响对提高大型钢铁企业生产率具有重要意义，以相变诱导塑性钢TRIP 590为例，分别以80、100、120、140 m/min的速度进行冷轧退火试验，运用拉伸试验机、扫描电镜等物理检验设备，分析不同的钢板运行速度对组织和性能的影响规律。随着钢带运行速度的增加，成品铁素体体积分数逐渐减少，马氏体＋贝氏体体积分数逐渐增加，晶粒尺寸逐渐增大，在100～120 m/min时，各相组织比例、晶粒尺寸及力学性能等综合指标有较理想数值。特别是速度为120 m/min时，残奥量及残奥中碳的质量分数较高，其组织性能达到最佳值，强塑积为21 GPa·%，这与TRIP效应能够同时提高强度及塑性指标相吻合。
钢铁材料
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  铝质量分数对耐热钢组织和塑性变形断裂影响

  赵成志，李 洪，张贺新，张泽成，任江波

  钢铁. 2017, 52(11): 47-51.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170327

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  采用JmatPro材料性能模拟软件与试验研究结合的方法，研究分析了3种不同铝质量分数新型ZG1Cr10NiAlMoVNbN耐热钢正火＋高温回火后的显微组织，模拟了3种试验钢在常温下拉伸试验的应力-应变曲线，并结合拉伸试验数据和断口形貌分析了其断裂机制。结果表明，模拟结果与试验结果较为吻合，随着钢中铝质量分数的增加，断裂机制发生由微孔聚集型断裂向准解理断裂、解理断裂的转变。结合显微组织分析得出铝质量分数是影响碳化物类型、形状以及分布的主要影响因素。
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  700 MPa大梁钢拉伸断后分层现象的解析

  刘 辉，，王 阳，，孙 庆，朱经涛，付建勋，

  钢铁. 2017, 52(11): 52-58.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170292

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  通过对国内某厂生产的700 MPa级别汽车大梁钢热轧板进行力学性能检测，发现拉伸断口产生分层现象，利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜与能谱分析等手段研究其断后分层现象并分析其产生的原因。试验钢的平均屈服强度与抗拉强度分别为766.9 、839.0 MPa，平均断后伸长率为19.2%，皆达到性能指标的要求。研究结果表明，铸坯与轧材中的夹杂物与析出物分布情况较好，不是产生分层现象的主要原因，热轧板厚度方向中部的贝氏体与马奥岛成带状偏聚，造成厚度方向上明显的塑性差异，直接导致了分层现象产生。试验钢产生拉伸分层的原因被解析出，为实际生产提供了改进方向。
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  超声冲击对P355NL1钢焊接接头超高周疲劳性能影响

  谢学涛，何柏林，金 辉，吴 剑

  钢铁. 2017, 52(11): 59-63.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170279

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  通过超声疲劳试验探究超声冲击对P355NL1钢焊接接头超高周疲劳性能的影响。结果表明，由疲劳[S-N]曲线可知，在105～109寿命区间内，冲击态试样的疲劳性能要高于焊态试样，在1.0×108的疲劳寿命下，焊态试样的疲劳强度为139 MPa，冲击态的疲劳强度为217 MPa，冲击态疲劳强度相较于焊态提高了56%，这表明超声冲击可以明显提高焊接接头的疲劳强度。利用扫描电镜（SEM）观察断口形貌可以发现，裂纹源位于焊接接头焊根区表面。P355NL1钢焊接接头疲劳断裂为准解理断裂，超声冲击可以提高焊接接头的疲劳强度，但不会改变其疲劳失效机理。超声冲击可以降低焊根处应力集中，引入有益压应力和表面晶粒细化，从而提高焊接接头的疲劳强度。
环保与能源
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  干熄焦除尘灰在高炉中的喷吹应用探讨

  姜 曦，白兴全，周东东

  钢铁. 2017, 52(11): 64-68.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170174

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  中国炼铁成本居高不下，固体废弃物等资源循环利用率较低。干熄焦除尘灰是炼焦工艺的副产品之一，长期以来无法高效率地利用该资源。高炉中喷吹干熄焦除尘灰，不但可以降低生铁成本，在一定程度上也可以缓解适合高炉喷吹的无烟煤资源短缺的弊端，对环境保护也有积极的意义。通过对干熄焦除尘灰代替部分高价无烟煤的燃烧率、可磨性及着火点等技术可行性进行论证，并在酒钢的高炉上进行工业试验，通过分析试验结果提出了一些使用建议。该研究有利于钢铁企业降低成本、提高废弃资源的利用率，也有利于节能减排。
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  熔渣离心成纤试验及其纤维化影响因素分析

  张遵乾，张玉柱，邢宏伟

  钢铁. 2017, 52(11): 69-74.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170209

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  为了对熔渣的纤维化机理及其影响因素进行分析，利用离心成纤方法对熔融高炉渣的纤维化过程进行了试验研究，结合试验研究结果，分析了高炉渣纤维长度与直径的影响因素，主要是熔渣纤维化过程和矿渣纤维受到高炉渣成分及辊轮直径、辊轮转速、出渣温度等参数的影响。根据试验条件，确定了容易纤维化的倾倒温度为1 450 ℃，离心机4个辊转速分别为3 840、4 620、5 220、5 820 r/min 。结果表明，熔渣的[We]数达到4.23×106～4.28×106、[Oh]数达到3.81×10－2～4.56×10－2时，较适宜熔渣的纤维化分解，这两个参数反映了影响熔渣纤维化的各因素间的关系，并最终确定了试验条件下纤维直径和纤维长度的表达式。
装备技术
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  板带精密轧制辊型电磁调控测量技术

  杜凤山，冯岩峰，刘文文，孙静娜，王海军

  钢铁. 2017, 52(11): 75-80.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170139

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  辊型电磁调控技术是一种依托电磁调控轧辊进行辊型调节的新型技术。依据轧辊辊面周向应变与径向应变数值相等的原理，提出了辊型电磁调控测量技术，并给出了该技术的具体操作方法。辊型电磁调控测量技术可用于测量静置状态下电磁调控轧辊辊型随时间的变化规律。为验证该测量技术的可行性，搭建了辊型电磁调控试验平台，并进行试验研究。结果证明，与千分表测量结果进行比较，该技术具有较高精度，可实现对电磁调控轧辊静置状态下动态辊型的实时测量，进而掌握电磁调控轧辊辊型的变化规律，为辊型电磁调控技术的辊型调控量与电磁工艺参数数学模型的建立奠定了基础。
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  四辊轧机叼板窜辊问题的解析

  王 涛，黄庆学，申光宪，郑永江

  钢铁. 2017, 52(11): 81-86.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170236

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  目前中国热轧厂采用的四辊轧机普遍存在工作辊夹住板带轴向的移动现象，简称“叼板窜辊”弊端。按“微尺度静定”设计理论分析得知，轧辊轴承座与机架窗口立柱之间的微小间隙约1 mm（后随衬板磨损加大）易使辊系处于静不定状态，进而产生辊间错位及交叉工况，因此在特定条件下会发生叼板窜辊现像。原有设置辊间偏移距布放辊系的设计忽视了控制微小间隙的必要性，经分析发现，叼板窜辊原因的关键在于科学控制“不得已间隙”。通过开发智能衬板，保证轧机轧辊平行、定位稳定、可靠运转，消除叼板窜辊带来的能量消耗，充分利用轧机的高档能力，采纳大压下轧制新工艺，生产高强度新品种精品，实现4/6辊热冷轧机改造和更新换代，达到降本増效的目的。
技术交流
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  践行“一带一路”国家战略，树立“走出去”企业典范

  王新东，赵 军，张 倩

  钢铁. 2017, 52(11): 87-91.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170411

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  河钢塞尔维亚公司是国家“一带一路”战略中，中国企业在欧洲收购的首个钢铁项目。充分分析了河钢塞尔维亚公司的主体装备、工艺流程及产品类别等生产经营概况，重点阐述了自河钢塞钢被收购以来，河钢通过全方位管理输入、全面系统的工艺改进和完善以及全球配置优势资源等多种有效措施，迅速扭转了原塞钢连续多年亏损的被动困局，仅仅半年的时间就让企业重新焕发出勃勃生机。在此基础上，结合河钢塞尔维亚公司实际，系统谋划了其未来的发展规划。河钢塞尔维亚公司的历史性巨变正是河钢以“代表民族工业，担当国家角色”为己任，积极践行“一带一路”倡议的真实体现，对国企实现走出去战略有着重大的借鉴和示范意义。