2017年, 第52卷, 第12期　刊出日期：2017-12-15

  

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综合论述
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  长寿高炉炉缸保护层综合调控技术

  张建良，焦克新，刘征建，杨天钧，

  . 2017, 52(12): 1-7.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170203

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  在高炉炉缸砖衬热面形成的稳定的保护层，将铁水与砖衬隔离开，避免直接接触，这是保证高炉炉缸长寿、延缓砖衬侵蚀的必要条件。为了研究高炉炉缸长寿的本质，首先通过高炉破损调查和解剖调研，分析了炉缸保护层的物相组成和显微结构，建立了高炉炉缸保护层类别体系。从保护层形成机制的角度将保护层分为富铁层、富渣层、富石墨碳层和富钛层。制定了高炉炉缸保护层综合调控技术路线，提出高炉炉缸保护层能否形成的关键在于合理控制炉缸耐火材料热面温度和铁水成分。最后明确，在高炉正常生产过程中，应从设计、铁水质量、生产操作等3个方面采取措施以促进保护层的有效形成。
原料与炼铁
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  并罐式无钟炉顶装料模式对料面炉料分布的影响

  徐文轩，程树森，牛 群，赵国磊，陈艳波

  . 2017, 52(12): 8-15.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170148

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  为研究装料模式对并罐高炉料面炉料分布的影响，建立了国内某5 500 m3实际高炉并罐式无钟炉顶系统全模型，利用离散单元法分别对矿（A）-矿（B）-焦和矿-焦两种装料模式下炉料从矿焦槽运动至料面全过程进行数值计算，对比分析了装料模式对料面炉料分布的影响。结果表明，由于A矿与B矿布入料面时落点轨迹不重合，导致两种装料模式下料面炉料分布不同。在料面径向上，装料模式对料面矿石体积分布和矿焦比分布影响较小。在料面周向上，矿-矿-焦装料模式和矿-焦装料模式下料面矿石体积分布标准差分别为0.133和0.147，矿-矿-焦装料模式和矿-焦装料模式下料面矿焦比分布标准差分别为0.074和0.086，矿-矿-焦装料模式下矿石体积分布和矿焦比分布更均匀。
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  含铬镍铁水脱磷保铬的机理与试验

  赵海泉，齐渊洪，史永林，冯焕林，那贤昭

  . 2017, 52(12): 16-20.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170137

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  为了解决铬镍生铁因磷质量分数高用做不锈钢原料受限的问题，开展了关于含铬镍铁水脱磷保铬的理论计算和工业试验研究。采用竖炉工艺回收不锈钢粉尘，冶炼出的含铬镍铁水磷质量分数高，导致铁水利用量受限。通过计算铬、镍、铁氧化物还原热力学条件和磷、铬、碳氧化的临界氧势，提出了采用碱性CaO渣系、控制炉渣氧势和出铁温度实现脱磷保铬的措施。在理论计算基础上，进行了竖炉冶炼含铬镍铁水的脱磷保铬工业试验。试验共冶炼出含铬镍铁水32 t，当炉渣碱度为1.15、炉渣[w(FeO)]为4.98%、出铁温度为1 673～1 684 K时，脱磷率可达36%以上，铁水中磷质量分数可降至0.023%，铬收得率为88%以上，本研究达到了脱磷保铬的目的，并且解决了含铬镍铁水磷质量分数高的问题。
炼钢
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  钙镁复合处理20CrMnTi钢中硫化物夹杂

  刘 威，杨树峰，李京社，李吉康，张 硕

  . 2017, 52(12): 21-27.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170187

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  20CrMnTi钢中添加硫可以改善切削性能，但也会带来力学性能变差的问题，Ca-Mg复合处理可减轻硫化物夹杂物的危害。通过实验室高温试验、电镜观察、能谱分析及统计方法，研究了对20CrMnTi钢中加硫后形成的硫化物进行Ca-Mg复合处理以及钙处理的效果。试验结果表明，复合处理可以使加硫钢中长条、链状的II类硫化物改性为球状单相或者包裹氧化物的复合夹杂物，处理后钢中夹杂物的平均长宽比、直径显著降低；复合处理时钙加入钢中形成的CaS与MnS固溶提高硫化物的球化率，镁主要形成MgO，使被包裹的氧化物核心更细小弥散，最终的夹杂物为MnS-CaS-MgO（-Al2O3-CaO）；若镁过量，则硫化物中会出现MgS，若钙过量，氧化物中出现CaO；加入镁使钙处理所需钙加入量变小，复合处理的效果优于单独的钙处理。
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  SiO2还原机理及过还原控制措施

  秦 洁，齐建玲，刘功国，李占军

  . 2017, 52(12): 28-35.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170211

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  为了解决工艺难题，提高生产效率，针对电炉冶炼钒钛矿金属化球团过程中由出现SiO2过还原导致的电炉冶炼不顺畅、含钒铁水提钒困难等一系列难题开展研究，分析了反应物、冶炼温度、冶炼时间等因素对SiO2还原过程的影响。在此基础上，提出了优化黏结剂种类、严格控制还原剂加入量、适当降低反应温度和缩短冶炼时间等措施。通过实施以上措施，熔分电炉第六炉役的技术指标明显好转，含钒铁水中同时满足[w(V)≥0.35%、][w(Si)≤0.5%]的炉次比例超过85%，有效解决了SiO2过还原问题。
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  轻压下调整对模具钢宽厚板坯中心质量的优化

  李茂印，杨树峰，李京社，高 维，谷 雨，陈正阳

  . 2017, 52(12): 36-41.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170252

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  为解决塑料模具钢1.231 1（450 mm×2 180 mm）宽厚板连铸坯出现的中心偏析和疏松等质量问题，首先通过射钉试验对板坯坯壳厚度进行准确测量，结合ProCAST数值模拟软件直观呈现连铸坯凝固传热过程。根据软件导出的数值模拟结果获得与弯月面不同距离处铸坯的中心固相率，为该钢种宽厚板坯轻压下位置的确定提供可靠信息。参照连铸坯的中心固相率分别就连铸机压下区间、压下量以及压下率对铸坯中心质量的影响进行了一系列研究。最终试验结果表明，压下位置由铸坯中心固相率[fs＝0.30～0.70]后移至[fs＝0.50～0.85]所对应区间、压下率由0.8升高至1.4 mm/m，铸坯中心疏松问题消失，中心偏析宽度明显减小。
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  IF钢连铸坯表层夹杂分布特征的试验

  赵成林，唐复平，朱晓雷，廖相巍，陈 东

  . 2017, 52(12): 42-47.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170251

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  夹杂物是影响IF钢表面质量的重要因素。对IF钢连铸坯表面进行在线火焰自动清理时，确定不同状态连铸坯的最佳清理深度非常重要。针对IF钢浇次第2块铸坯、稳态铸坯及头罐与第2罐的交接坯，在每块铸坯的内弧和外弧面分别沿宽度方向等距离共取28个分析试样，每个分析试样尺寸为29 mm×21 mm×30 mm，研究不同清理深度下夹杂物的形态、数量、最大尺寸的变化情况。结果表明，随着清理量的不断增加，浇次第2块铸坯20～50 μm夹杂物的数量不断减少，大于50 μm夹杂物的数量略有增加，稳态坯和交接坯大于20 μm夹杂物的数量略有降低。在铸坯表面未清理时，3块铸坯表面最大夹杂物尺寸分别为500、200、200 μm，如果考虑影响钢板表面质量夹杂物的临界尺寸为100 μm，则浇次第2块铸坯清理深度应为4～5 mm，稳态坯和交接坯的清理深度应为2 mm。
压力加工
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  纯铁做中间材制备不锈钢/碳钢热轧复合板

  谢红飙，王德蔚，余 超，祁梓宸，肖 宏

  . 2017, 52(12): 48-53.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170191

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  针对真空热轧制备不锈钢/碳钢复合板过程中碳钢中的碳元素和不锈钢中的铬元素易形成碳化物影响复合强度的问题，进行了在碳钢和不锈钢之间加入纯铁层的不锈钢/碳钢真空热轧试验研究。测量了不同压下量下复合板的结合强度，并对轧后的复合板进行了金相组织观察和扫描电镜元素分布的分析。试验结果表明，加入纯铁中间层时，纯铁和碳钢容易达到良好的冶金结合，同时纯铁中间层的加入可以阻碍碳钢中的碳元素向复合界面处扩散，减少了碳铬化合物形成，有利于界面结合强度的提高。
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  电磁加热梁在带钢板形优化中的设计与应用

  田宝亮，牛培峰，

  . 2017, 52(12): 54-60.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170199

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  在带钢轧制过程中，针对工作辊轴向方向凸度分布不均匀造成轧后带钢内部应力分布不合理，导致带钢局部出现黏结被撕断的问题，根据涡流加热原理，设计了电磁加热梁装置，动态地改变工作辊局部圆周凸度，降低轧后带钢内部的残余应力。该装置与板形控制系统有效结合，使板形测量值更加接近于设定值。经过现场测试和工业验证，该装置有效降低了带钢内部应力分布不合理状况，达到提高板形控制精度、改善带钢板形质量的目的，满足了轧机的精细板形控制要求。
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  基于连续曲面的轧制模型自学习方法

  李维刚，邓 肯，赵云涛，刘相华

  . 2017, 52(12): 61-66.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170264

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  针对基于层别数据的传统轧制模型自学习方法导致相邻层别上自学习系数跳跃大、不连续等问题，提出“机理模型＋特征点＋拟插值＋自学习”的轧制模型构建新机制，用多维空间连续曲面代替原来的层别，实现轧制模型结构的升级。构造用特征点表征的连续曲面，采用连续函数对空间中各个特征点上的自学习系数进行拟插值的方法，获得光滑曲面方程。从相邻层别不连续变为多维空间上连续可导，使模型自学习系数精确到空间任意点，对提升模型设定精度有质的突破。该模型自学习方法目前已成功应用于国内某大型热连轧机组变形抗力在线计算，实际生产应用表明，新方法上线后变形抗力与轧制力的预报精度显著提高，带钢因厚度超差导致的预封锁量减少了44%，满足热连轧带钢稳定轧制的生产要求。
钢铁材料
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  2%铝质量分数超高碳钢的球化退火工艺

  张万里，王 辉，徐海峰，俞 峰，许 达，曹文全

  . 2017, 52(12): 67-74.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170215

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  为获得完全球化的超高碳钢组织，基于离异共析转变机制对2%铝质量分数超高碳钢进行球化退火工艺研究。研究发现，由于成分的不均匀性，超高碳钢锻态组织由片层间距不一致的珠光体和网状碳化物组成，单纯使用离异共析工艺无法使其完全球化；2%铝质量分数超高碳钢锻态组织网状碳化物厚度在1 μm以下，[Acm]温度以下正火即可获得片层均匀细小的珠光体并消除网状碳化物；提高正火温度能显著减少正火组织中长条和短棒状碳化物的数量，利于获得较好的球化组织。2%铝质量分数超高碳钢经900～925 ℃正火后在830 ℃奥氏体化并在760 ℃等温4 h后获得了由超细铁素体＋细小球状渗碳体组成的完全球化组织。
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  退火工艺对低碳含镍DP钢组织及性能的影响

  丁丽娟，史春丽，尹红霞，张 涛，李 辉，

  . 2017, 52(12): 75-79.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170184

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  设计了一种低碳含镍DP钢，采用Gleeble-3500测试了CCT曲线，用金相显微镜观察了微观组织。依据CCT曲线进行了退火工艺设计，采用五因素四水平正交试验方法，结合力学性能测试、SEM组织观察和彩色金相等分析手段，探讨分析了不同工艺参数对DP钢组织性能的影响。试验结果表明，试验材料的[Ac1]为712 ℃，[Ac3]为928 ℃；连续冷却过程中，出现贝氏体相变的临界冷速为5 ℃/s，马氏体相变的临界冷速为30 ℃/s；退火温度对屈强比和伸长率影响最大，而退火时间对[n]值的影响最大，整体考虑3个性能指标，得出最合理的退火工艺为840 ℃退火210 s，缓慢冷却至740 ℃后快速淬火至350 ℃时效240 s。
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  铜对中碳硅锰钢连续冷却相变的影响

  安治国，孟延军，史 远，李建朝，孙晓冉，孙 岩

  . 2017, 52(12): 80-85.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170287

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  为了探索含铜中碳硅锰钢连续冷却转变过程中的相变规律，采用DIL805L型膨胀仪研究了铜对中碳硅锰钢连续冷却过程中显微组织和硬度的影响，借助高分辨透射电镜研究了连续冷却过程中含铜相的析出行为。结果表明，在中碳硅锰钢的连续冷却过程中，铜的加入使得铁素体转变的孕育期延长，且降低贝氏体和马氏体开始转变温度。富铜颗粒在铁素体中弥散析出，细化连续相变组织。冷却速度小于21 ℃/s时，含铜中碳硅锰钢由于富铜颗粒析出以及贝氏体和马氏体组织增加引起显微硬度增加。当冷却速度大于21 ℃/s时，铜反而会降低钢中贝氏体和马氏体组织的显微硬度。
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  铁素体钢中白点缺陷的检验分析

  李吉东，任永秀

  . 2017, 52(12): 86-90.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170253

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  通过金相显微镜、扫描电镜等分析方法对铁素体钢低倍检验后发现的疑似白点缺陷进行了分析判断，发现疑似白点缺陷在金相显微镜下呈锯齿状裂纹，为白点裂纹形貌特征。通过对低倍试样上断口的检验发现，低碳铁素体钢宏观断口处分布有银灰色圆形斑点，为白点缺陷特征，铁素体不锈钢宏观断口无明显白点特征，但铁素体不锈钢的疑似白点显微断口有沿晶断裂和以夹杂物为裂纹源的解理断裂两种，都具有氢脆断口特征，由此判断，两种铁素体钢中缺陷均为白点缺陷。铁素体不锈钢中的白点缺陷与常见白点断口上的浮云状、波纹状、解理羽毛、显微疏松等形貌特征有所不同，而且不同铁素体不锈钢试样上的白点缺陷断口形貌也不同，一处为沿晶断裂，一处为以夹杂物为裂纹源的解理断裂。
环保与能源
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  烧结烟气氨法联合活性炭协同脱硫脱硝

  阮志勇

  . 2017, 52(12): 91-96.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170302

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  为实现铁矿烧结烟气SO2和[NOx]协同减排，采用氨法联合活性炭对烧结烟气进行协同脱硫脱硝研究。结果表明，在经氨法预先脱除SO2后，仅凭活性炭单级吸附就能获得70%以上的脱硝率。氨法联合活性炭法脱硝的机理是由于逃逸的NH3与活性炭表面的C-OH官能团结构发生化学吸附反应，最终生成了N2和H2O。针对目前已有氨法脱硫装置的烧结厂而言，只需在脱硫喷淋塔后直接连接单级活性炭吸附塔，即可达到99%以上的脱硫率和70%以上的脱硝率，不仅可大幅降低设备投资成本，还可解决氨的逃逸和二次环境污染的问题。