2017年, 第52卷, 第3期　刊出日期：2017-03-15

  

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综合论述
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  服务化转型助推钢铁行业供给侧改革

  孙蓟泉，唐 荻，米振莉，王一德

  钢铁. 2017, 52(3): 1-8.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160425

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  钢铁是国民经济和国防建设的基本保障。由于世界范围内经济危机和中国经济新常态，对钢铁材料的需求增长放缓，正在进行结构性调整。通过分析中国钢铁产业在资源、环境和产能过剩的多重压力下而出现的困境，借鉴国外钢铁企业的一些成功转型案例，列举了国内企业服务化转型的模式与方案，指出了服务化转型是钢铁产业摆脱困境的有效途径，是其新的战略发展方向和新的利润增长点之一。同时提出了钢铁产业服务化转型的建议与措施，为钢铁企业供给侧结构性改革提供参考。
原料与炼铁
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  对高炉无料钟炉顶精确布料的改进

  郭 龙，张兴中，岳利涛，冯常喜

  钢铁. 2017, 52(3): 15-20.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160293

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  为了解决首秦高炉炉顶布料圈数波动大的问题，对现场多种因素进行调查分析，确定了造成该现象的根本原因是角机反馈角度与节流阀实际开度无法准确对应。根据原有角度反馈控制模式建立了对应的数学模型，并且创新性地提出节流阀的开度由角机角度控制更改为油缸直线位移控制；采用将磁滞位移传感器置于油缸内部的方法，该传感器线性误差在量程300 mm以内可以小于150 μm，而且不受外界环境干扰。改进后，首秦高炉在实际生产中布料圈数稳定性显著提高，实际布料圈数与工长要求布料圈数误差在±0.5圈以内，满足了高炉对装料、布料制度的要求。
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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(3): 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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  25CrMo钢锭点状偏析区微观组织特点

  邹长飞，杨接明３，韦贤毅，梁 宇，杨 明，

  钢铁. 2017, 52(3): 21-26.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160250

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  为了研究钢锭点状偏析区微观组织特点，对CrMo钢锻坯中的斑点偏析区域进行了分析研究。研究表明，钢坯中的元素偏析区沿锻造方向拉伸且尺寸较小，可判断原铸锭中的偏析为3个维度方向尺寸相近的点状偏析。偏析区中铬、钼元素质量分数相对较高，在冷却后点状偏聚区形成贝氏体组织，与基体的铁素体、珠光体组织呈交错分布的特征，且夹杂物在偏析区富集比较明显，局部偏析区还存在气孔。钢中的点状偏析的出现主要原因是钢液凝固前沿过冷度降低，在成分过冷条件下，高熔点铬、钼组元在枝晶表面局部富集，随温度的下降，钢液中MnS夹杂物同时受枝晶表面的物理吸附作用聚集，同时增加了枝晶区域液相的黏度，导致气体溢出困难，在凝固后局部形成气孔。通过提高钢液凝固速度，降低钢液在固液两相区的停留时间，将有效缓解钢锭中斑点偏析的形成。
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  废钢熔化的热模试验

  杨文远，蒋晓放，李 林，彭小艳，王明林，史晓强

  钢铁. 2017, 52(3): 27-35.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160269

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  为了解废钢的熔化速度和熔化机理，在250 kg感应炉中进行了热模拟试验。测量熔化速度采用直径为[?20～?50 mm]的Q235圆钢，熔池温度为1 300、1 400和1 600 ℃。根据试棒直径不同确定在熔池中浸泡时间。根据钢棒浸泡前后的质量和尺寸差别，计算出熔池为1 300、1 400和1 600 ℃时，其质量熔化速度分别为1.8～4.0、3.5～6.5和12.6 g/s；径向熔化速度为0.012～0.026、0.035～0.045和0.060 mm/s。熔池液体与试棒之间的对流换热系数在1 400 ℃时为32 931 W/（m2·℃），1 600 ℃时为32 884 W/（m2·℃）。在温度为1 300 ℃时，碳在液体与试棒之间的对流传质系数为6.3×10－5 m/s，温度为1 400 ℃时为6.4×10－5 m/s。热模拟试验所测得的钢棒熔化速度、液-固相之间的对流换热系数、碳的对流传质系数都与国外冶金工作者的试验结果相近，可以作为炼钢生产中计算废钢熔化的基础数据。
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  异型连铸坯结晶器内表面纵裂萌生区域

  陈 伟，于兴旺，王嘉琦，王宝祥，陈 颖，马劲红，

  钢铁. 2017, 52(3): 36-41.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160294

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  针对异型坯连铸过程中出现较多表面纵裂的问题，使用有限元软件ABAQUS建立铸坯二维微段模型，使用Fortran语言编写表面热流子程序DFLUX模拟铸坯在结晶器内的凝固传热过程，使用接触算法与重启动技术分析铸坯在热应力、表面摩擦力及钢水静压力下坯壳的受力状态。结合材料力学属性分析得出，[R]角、腹板中心、翼缘中心与窄面中心位置为异型坯表面纵裂纹最易萌生区域，[其中R]角处距离弯月面约200 mm处更容易萌生表面纵裂纹，腹板、翼缘中心与窄面中心距离弯月面180 mm处更容易萌生表面纵裂纹。
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  基于紊流射流理论的连铸结晶器液面波动

  金 昕，孟子尧，任廷志，刘志伟，李 杰

  钢铁. 2017, 52(3): 42-48.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160253

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  为研究结晶器内液面波动特性的规律，防止连铸坯卷渣，提高铸坯质量，利用紊流淹没射流理论建立了浇注过程中钢液流股撞击结晶器窄边速度和撞击点位置理论模型，推导出液面波动指数的解析公式；通过与试验结果对比，验证了该理论模型的预测结果；利用数值仿真模拟1 000 mm×130 mm板坯连铸结晶器在不同液面波动指数下的液面波动情况。计算结果表明，该理论模型结论与试验结论偏差为－4%～2.5%，可较好地评价结晶器内液面波动的剧烈程度，该型号板坯连铸结晶器最佳拉速为1.4 m/min。
压力加工
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  高精度型钢轧制数字化技术及应用

  康永林，朱国明，陶功明，张思勋

  钢铁. 2017, 52(3): 49-57.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160408

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  应用参数化建模、数据库、有限元方法及金属成形控制等先进理论技术，开发出型钢轧制孔型参数化设计CAD系统、型钢全轧程三维热力耦合数值模拟优化CAE系统及轧辊加工CAM系统。以孔型参数化为基础将三者集成一体，实现数据直接传输的数字化型钢设计制造CAD-CAE-CAM系统，大幅度提高复杂断面型钢设计的开发效率和命中率，并有效解决研发制造中难以解决的质量和精度问题。高精度复杂断面型钢轧制数字化系统在钢轨高精度轧制及孔型优化方面得到实际应用，并成功开发出叉车门架型钢-J型钢等复杂断面型钢。
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  冷连轧过程乳化液流量综合优化设定技术

  白振华，侯 彬，宋和川，李柏阳，杜江城，华长春

  钢铁. 2017, 52(3): 58-63.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160307

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  针对冷连轧机组机架之间乳化液流量分配固定且不能随着轧制速度变化而动态调整的问题，经过大量现场试验与理论研究，充分考虑到冷连轧机组的设备与工艺特点，在首次提出了一个乳化液冷却能力系数的基础上，以保证冷连轧机组整体冷却效果最佳、机架间冷却能力均匀作为控制目标，以机架所允许的乳化液流量许用最大值以及乳化液理论最佳流量作为约束条件，给出了乳化液流量动态综合优化设定方法，并将其推广应用到某1 220五机架冷连轧机组，取得了良好的使用效果，充分发挥了各机架乳化液的冷却能力，同时避免了因乳化液流量供给不足产生的轧制压力异常增大以及轧制压力“倒挂”等问题，为现场创造了较大的经济效益，具有进一步推广应用的价值。
钢铁材料
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  真空轧制825合金/X65钢复合板的组织性能

  骆宗安，陈晓峰，谢广明，王国栋，党 军，王光磊

  钢铁. 2017, 52(3): 64-69.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160329

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  针对油气输送领域对耐H2S腐蚀油气复合管线的需求，采用真空轧制复合技术成功制备出825镍基合金/X65高强管线钢复合板。真空轧制复合技术是基于真空电子束焊接和热轧复合所开发出的一种新型复合技术，在高真空、高温和强塑性变形条件下，复合界面实现优异的冶金结合。采用X65/825合金/825合金/X65的4层对称复合轧制模式，并对复合界面的微观组织和力学性能特征进行分析。研究表明，复合界面连续平直，无孔洞和裂纹等缺陷，镍、铬和铁元素在界面两侧发生明显的扩散，另外复合界面生成一条连续的厚度约为1 μm的TiC薄带，在结合界面离散分布少量的颗粒状Al2O3化合物。界面平均剪切强度为404 MPa，拉剪断裂在复合界面处。
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  热处理对AISI4340钢临界点及CCT曲线的影响

  王春芳，厉 勇，李 南，路 岩，李继康

  钢铁. 2017, 52(3): 70-75.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160298

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  采用热膨胀法测定了AISI4340钢的固态相变点，观察了组织和硬度，研究了不同热处理状态对临界点和奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）的影响。结果表明，试验钢具有较好的淬透性，冷速为0.03 ℃/s 时得到单一贝氏体组织，冷速为0.03～0.78 ℃/s之间得到马氏体和贝氏体混合组织，冷速大于0.78 ℃/s时相变组织都为马氏体。不同热处理状态对ATSI4340钢的[Ac1、][Ac3]有影响，而CCT曲线没有明显差别。弥散分布、介稳定的组织具有较低的[Ac1，]原始组织对[Ac1]的影响比[Ac3]大。
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  30MnVS非调质钢的开发

  周 蕾，魏刚武，高延祥，孙 华

  钢铁. 2017, 52(3): 76-81.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160285

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  采用100 t电炉→LF精炼炉→VD真空炉→320 mm×480 mm大方坯轻压下连铸-控轧控冷工艺流程，制定了30MnVS钢合理的化学成分，并强化电炉终点控制、LF造白渣脱氧、增氮增硫、夹杂物变性处理和低过热度全保护浇铸等关键生产工艺，开发生产了30MnVS非调质钢，横截面各部位碳质量分数差值（碳偏析）为0.02％，晶粒度为10级，具有优异的强韧性配合和热稳定性，热轧态冲击功大于160 J，在常规锻造加热温度为1 160～1 200 ℃正火后保持细晶，屈服强度大于620 MPa， 冲击值不小于120 J，伸长率大于20%，显著高于国内传统非调质圆钢。
炼钢
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  碳热还原法回收不锈钢尾渣中铁和铬的试验

  漆启松，徐安军， ，贺东风，潘江涛，

  钢铁. 2017, 52(3): 82-87.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160277

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  在理论分析的基础上，对国内某钢厂不锈钢尾渣进行高温碳热还原试验研究，研究了碳当量、碱度、反应温度和保温时间对铁、铬还原率的影响。结果表明，增加碳当量、降低碱度和提高反应温度均能提高铁、铬的还原率，铁的还原率最高可以达到93.29%，铬的还原率最高为76.49%。其中碳当量较低时，铁、铬的还原率均较低，随着碳当量的增加，在铁的还原率趋于稳定后，铬的还原率会大幅上升；碱度为1.4～1.2时，铁和铬的还原趋于平缓；当保温时间超过60 min后，延长时间并不能显著地提高铁、铬的还原率。
环保与能源
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  烧结余热锅炉并联发电系统模型与调控方法

  胡长庆，闫龙格，赵 凯

  钢铁. 2017, 52(3): 88-92.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160359

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  针对烧结余热发电系统运行稳定性差及停机率较高的问题，基于概率理论建立了多台烧结余热锅炉并联运行发电系统数学模型，分析了余热锅炉工作状态对余热发电系统稳定运行的影响，提出了烧结余热锅炉与发电系统稳定运行方案和蒸汽量调控策略。现场数据表明，多台余热锅炉并联运行，发电机组运行稳定性改善；4台余热锅炉并联共用1台发电机组的烧结余热发电系统，3台及以上余热锅炉正常工作，即可保证系统稳定运行概率大于0.98；当系统蒸汽量不足时，通过管网调入蒸汽，发电系统稳定运行概率可达到0.96以上。
技术交流
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  液压缸非线性刚度的轧机辊系振动分析

  刘 彬 ，潘贵翔 ， 李 鹏 ，刘浩然 ，姜甲浩

  钢铁. 2017, 52(3): 93-99.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160273

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  为了解四辊轧机在轧制过程中液压缸的非线性刚度约束作用，建立了非线性刚度作用下的轧机辊系两自由度垂直振动动力学模型。依据达朗贝尔原理得到含有液压缸非线性刚度的轧机辊系垂直振动方程，运用平均法求得振动系统的幅频响应。以轧机的实际参数为例，分析液压缸非线性刚度、外激励对轧机系统幅频响应的影响，并研究在不同非线性刚度下的轧机振动行为。结果表明，液压缸非线性刚度越大，轧机系统越不稳定；液压缸非线性刚度较弱时，轧机振动行为会逐渐收敛于稳定，液压缸非线性刚度较强时，轧机振动行为会处于不稳定状态，并且出现发散现象，这为抑制轧机振动提供了理论参考。
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  连续酸洗过程控制数学模型开发与应用

  陈金山，周国平

  钢铁. 2017, 52(3): 100-107.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160297

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  为了提高连续酸洗过程的稳定性和生产节奏，保证良好的酸洗表面质量，进行了酸洗功能模块及酸洗过程控制数学模型的研究与开发。基于统计学原理并利用Origin软件进行回归拟合，建立了酸洗过程实用的自由酸浓度模型、Fe2＋浓度模型和总酸浓度模型，有效提高了酸浓度的控制精度。同时，采用模糊控制和常规PID控制相结合的复合方法进行酸液温度控制，消除了温度控制过程的震荡和超调现象，大大提高了酸洗过程温度控制精度。实践证明，开发的酸洗过程控制数学模型计算精度高、可靠性强，完全满足多钢种、变规格条件下的汽车用高强钢生产对连续酸洗过程工艺控制的需求，适合于工业生产实践。