2017年, 第52卷, 第4期　刊出日期：2017-04-15

  

• 全选
  |

综合论述
• Select
  中国钢铁企业固体废弃物资源化处理模式和发展方向

  张寿荣，张卫东，

  钢铁. 2017, 52(4): 1-6.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170093

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  论述了中国钢铁企业可持续发展的建设理念和绿色环保的新特点，讨论了钢铁厂从焦化、球团、烧结、炼铁、炼钢和轧钢及配套系统全工序产生的固废产物种类和相关冶金特性，研究了不同种类固废产物的处理模式。重点针对工程堆放和外销类固体废弃资源，深入探讨 “含有害元素除尘灰处理方式”、“危险废弃物处置”和“冶金渣高温转换与余热回收方式”的难题，并围绕这些难题创造性地提出了钢铁企业固废产物大平台处理的总体技术发展路线，希望能为今后中国的钢铁企业固体废弃物实现“零排放”起到促进作用。
• Select
  中国电炉炼钢发展现状和趋势

  彭 锋，李 晓

  钢铁. 2017, 52(4): 7-12.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160385

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  通过分析近10年来中国电炉炼钢的装备、产能、产量和生产指标等现状情况，肯定了中国电炉炼钢装备大型化和现代化取得的成就，总结了当前电炉钢发展面临的竞争力不强、政策扶持力度不够等挑战和困难。结合“十三五”时期国家化解钢铁过剩产能工作的深入推进，对节能环保工作的进一步重视以及废钢和电力供应条件改善等重要因素，提出中国电炉钢发展将迎来重要机遇期。
原料与炼铁
• Select
  Na2O对高磷硅锰合金脱磷的影响

  周志强，朱子宗，丁羽川，周胜楠

  钢铁. 2017, 52(4): 13-17.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160324

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  为研究碱性渣中添加Na2O对硅锰合金脱磷的影响，在1 400 ℃，采用含有少量Na2O的CaO-SiO2-CaF2碱性渣对[w(P)]为0.95%的高磷硅锰合金进行了脱磷热力学试验。重点研究了渣中添加Na2O对渣金间磷分配比[(LP)、]磷容量[(CP)]以及Na2O替代CaO时渣系碱度对磷分配比的影响。研究结果表明，脱磷渣的磷分配比和磷容量随[w(Na2O)]的增加而增加，当终渣中[w(Na2O)]大于1.75%时，磷分配比和磷容量基本保持不变。随着Na2O替代CaO质量分数的增加，磷分配比逐渐增加；当Na2O替代CaO的量超过3.19%时，渣中的[O2－]浓度达到饱和，磷分配比基本保持不变。
• Select
  氧气高炉喷吹焦炉煤气数学模型

  董择上，薛庆国，左海滨，佘雪峰，王 广，王静松

  钢铁. 2017, 52(4): 18-24.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160321

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  为降低氧气高炉炼铁流程中循环煤气脱除CO2及煤气预热成本，提出了氧气高炉喷吹焦炉煤气炼铁流程，并建立了新流程能质平衡数学模型，应用该模型分别对传统高炉、传统高炉喷吹焦炉煤气、氧气高炉（鼓风氧体积分数为30%、40%、50%、100%）喷吹焦炉煤气炼铁流程主要技术参数进行计算并对比。结果表明，传统高炉喷吹少量焦炉煤气（30 m3/t）可降低燃料比13 kg/t，焦炉煤气置换焦炭的置换比为0.433 kg/m3，但是对其他参数影响不大。氧气高炉喷吹焦炉煤气流程随着富氧率提高，炉内还原势提高，CO和氢利用率下降，炉内存在还原剂表观过剩，非全氧鼓风条件下炉内没有发生氮气富集。新流程外供煤气总热值为3 000 MJ/t左右，与传统高炉相比变化不大，对现有钢铁联合企业煤气供需平衡影响较小。全氧高炉喷吹焦炉煤气炼铁流程相较于目前的高炉炼铁流程可节焦43%，增煤33%，总燃料比降低20%。
炼钢
• Select
  钙处理对高碳铝镇静钢中夹杂物的影响

  高胜亚，姜 敏，侯泽旺，王新华

  钢铁. 2017, 52(4): 25-30.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160311

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  为了研究高碳含硫铝镇静钢中夹杂物的控制策略，利用ASPEX自动扫描电镜研究了钙处理对高碳铝镇静钢中夹杂物形貌、成分等特征的影响。结果表明，钙处理后夹杂物并未由LF精炼结束时的MgO·Al2O3转变为低熔点钙铝酸盐，而是转变为[x(MgO·Al2O3)·(1－x)CaS]复杂成分体系，夹杂物中MgO/Al2O3的质量比维持在1[∶]3不变。原因在于，钢液中[w([S])/w(T[O])]比较高，导致钙主要与硫结合生成CaS，而较少参与MgO·Al2O3的改性；精炼渣碱度低使得钙无法还原MgO。在此基础上对钙处理时夹杂物的生成与转变机理进行了讨论。
• Select
  320 mm×410 mm大方坯连铸重轨钢质量改进与应用

  陈 亮，宋 波，陈天明，李扬洲，李志强，黎建全

  钢铁. 2017, 52(4): 31-37.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160300

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  为了提高大断面重轨钢连铸坯内部质量，满足钢轨探伤要求，针对大断面生产重轨钢铸坯宏观偏析及中心疏松较难控制的难点，采用合适的二冷制度、凝固末端电磁搅拌技术、动态轻压下控制技术、钢水过热度控制以及拉速控制等技术措施，开发了攀钢320 mm×410 mm大方坯连铸重轨钢生产工艺。生产的大方坯重轨钢连铸坯中心等轴晶率稳定控制在40%以上，中心疏松控制在不大于0.5的比例为91%以上，中心偏析在0.5级的比例为87%以上，等柱晶率不小于40%的比例为100%，碳偏析指数控制在0.95～1.07，铸坯及钢轨质量较好，满足了标准要求并通过了CRCC认证。
• Select
  优化保护渣提高超低碳IF钢表面质量

  罗衍昭，季晨曦，邓小旋，潘宏伟，曾 智，崔 阳

  钢铁. 2017, 52(4): 38-43.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160373

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  通过优化调整保护渣成分，保护渣熔点由1 222降至1 188 ℃，黏度由0.26提高到0.32 Pa·s，并进行工业试验，利用Aspex对铸坯不同部位大于2 μm的夹杂进行检测，发现铸坯边部和1/4宽、1/2宽、1/2厚度位置夹杂物均有所降低，同时热轧板卷表面临时封锁率由4.51%降低至2.55%。对采用改进保护渣后铸坯中不同部位夹杂物降低的原因进行分析，研究了保护渣吸附不同质量分数Al2O3夹杂后，保护渣熔化温度、黏度的影响规律，发现当添加Al2O3为12%时，保护渣A熔化温度最高至1 259 ℃；保护渣B熔化温度为1 203 ℃，保护渣A与B的黏度分别为0.79和0.59 Pa·s，黏度过大不利于吸附Al2O3夹杂。
压力加工
• Select
  非均布载荷下板材失稳判别试验装置

  张 威，王东城，王志杰

  钢铁. 2017, 52(4): 44-48.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160406

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  失稳屈曲是板材失效的一种特殊方式，判断板材在不同分布载荷下是否失稳具有重要意义。目前虽然已对均布与非均布载荷下板材失稳屈曲问题进行了大量理论研究，但是缺少专门研究非均布载荷下板材失稳判别的试验设备。为此，专门设计了一套为板材施加非均布载荷的试验方案，当给定分布载荷的具体形式后，可由推导的公式计算压头与板材之间压块的高度分布，由此可以实现任意形式分布载荷的施加，具有结构简单及容易实现的优点，为板材失稳屈曲理论研究提供了一种简单易行的验证手段。
• Select
  冷轧无取向硅钢纵向厚度精度优化控制方法

  熊文涛，郭德福，丁美良，孙 林

  钢铁. 2017, 52(4): 49-54.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160407

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  针对某冷轧厂无取向硅钢生产中出现的纵向厚度不符、带钢全长纵向厚度高精度命中率偏低的问题，对该厂带钢纵向厚度控制的主要环节进行分析。通过工业过程数据分析和理论计算，研究了测厚仪设定参数和冷轧工艺参数对无取向硅钢纵向厚度精度的影响，并优化相关参数，最终提出提升冷轧无取向硅钢纵向厚度精度的技术方案。该技术方案应用于现场生产后，消除了生产初期批量出现的硅钢厚度不符的现象，无取向硅钢全长纵向厚度偏差5 μm以内的比例由方案应用前的85%上升到98%，3 μm以内的比例达到90%。
钢铁材料
• Select
  固溶温度对节约型双相不锈钢TRIP/TWIP行为的影响

  陈 雷，张英杰，李 飞，裴建明，宋雷钧，金 淼

  钢铁. 2017, 52(4): 55-60.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160350

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  通过微拉伸、电子背散射（EBSD）、透射电子显微镜（TEM）等手段，研究了具有亚稳奥氏体相的节约型双相不锈钢在1 000～1 200 ℃范围内不同固溶温度下的组织与性能的演变规律；探讨了固溶温度对形变诱导塑性（TRIP/TWIP）的作用机制。结果表明，随着固溶温度的升高，抗拉强度与伸长率均先升高后降低，而亚稳奥氏体相比例由74%（1 000 ℃）降低到37%（1 200 ℃）；1 050 ℃固溶时，试验钢表现出最佳综合性能，抗拉强度达到960 MPa，伸长率达到62%，强塑积达到60 GPa·%。在经拉伸变形的微观结构中形变诱导马氏体与形变孪晶共存，表明试验钢中亚稳奥氏体相的变形机制主要受TRIP及TWIP共同控制，从而导致其塑性变形过程呈现多阶段应变硬化特征，而钢中铁素体相的变形机制主要变形为位错的滑移。
• Select
  奥氏体钢四点弯曲疲劳行为的数值模拟与试验

  张慧芳，肖振兴，肖少彬，张 泉，吕知清

  钢铁. 2017, 52(4): 61-66.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160351

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  采用有限元方法对奥氏体钢四点弯曲疲劳试验的加载过程进行了数值模拟，分析了疲劳试样的应力分布与疲劳寿命，确定了受力分布相对均匀的试样的合理尺寸范围，并对一种Cr-Mn奥氏体钢进行了四点弯曲疲劳试验研究，对比分析了有限元模拟与试验结果间的差别与原因。结果表明，试样尺寸不同，两加载辊之间的应力分布规律不同；当[t/h(材料厚度/加载辊距)＞1.4]时，最大应力出现在靠近加载辊的内侧，距加载辊0.4～0.5 mm；当[t/h＝1.2～1.4]时，两加载辊之间的应力分布比较均匀，最大模拟应力与加载应力（理论值）的误差小于5%；当[t/h＜1.2]时，最大应力出现在两加载辊中间，其中[t/h＝0.7～0.8]时，模拟值最大应力与加载应力比较接近，但应力分布均匀性较低；采用[t/h≈1.3]的试样进行疲劳试验研究，试验后的疲劳裂纹均产生在两加载辊中间，在加载辊外侧未发现疲劳裂纹，这与模拟结果相一致；模拟疲劳极限为498 MPa，循环4.0×106周次，试验测定疲劳极限为505 MPa，循环3.6×106周次，模拟值略小于试验值，可见有限元方法可以较准确地预测材料的疲劳寿命。
• Select
  钢轨表面疲劳裂纹扩展机制

  刘 杰

  钢铁. 2017, 52(4): 67-71.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160352

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  针对轮轨接触疲劳问题，基于Hertz接触理论与库伦摩擦定律，建立含表面裂纹的轮轨接触疲劳计算模型，并对加载位置、轴重、摩擦因数等因素对裂纹扩展速率的影响进行研究。结果表明，轮轨滚动接触的表面裂纹为I-II型裂纹，且以II型扩展为主，其最容易发生断裂的位置在接触斑边缘。轴重和摩擦力是影响轮轨接触疲劳的两个重要因素；随着轴重的增加，应力强度因子[KI、][KII]均呈增加趋势，20 t相对于10 t分别增加359%和185%；随着摩擦因数的增加，应力强度因子[KI、][KII]均呈增加趋势，0.3的摩擦因数相对于无摩擦分别增加了108.7%和119.3%，表明摩擦力的存在明显加剧了裂纹扩展速率。在钢轨涂油养护时，应优先选用固体润滑剂。
• Select
  硼对Ti-IF钢力学性能及再结晶过程的影响

  胡燕慧，陈凌峰，张 浩，尉 冬，李 洁，滕华湘

  钢铁. 2017, 52(4): 72-77.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160363

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  研究了硼对Ti-IF钢热镀锌板组织和力学性能的影响，并从硼对冷轧后再结晶过程影响的角度解释了硼对组织性能影响的原因。利用万能试验机、光学显微镜和透射电子显微镜对不同硼质量分数IF钢热镀锌板的力学性能、组织和析出物进行检测，采用X射线衍射仪对织构取向密度进行分析，采用电子背散射衍射技术（EBSD）对镀锌板晶界取向差分布进行分析，利用显微硬度计和金相显微镜研究了硼对IF钢再结晶过程的影响。结果表明，硼质量分数在0.000 5%以内，随着硼质量分数的提高，Ti-IF钢热镀锌板铁素体晶粒尺寸降低，屈服强度和抗拉强度提高，塑性应变比降低。硼对Ti-IF钢力学性能产生影响的原因为，硼固溶于铁素体中，抑制再结晶过程，提高再结晶温度，细化铁素体晶粒尺寸，使小角度晶界比例提高，{111}织构组分降低，从而使力学性能发生变化。
环保与能源
• Select
  碱度变化对电炉渣含铁组分回收率的影响规律

  马 帅，李 宇，张玲玲，卢 翔，苍大强，

  钢铁. 2017, 52(4): 78-83.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160404

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  电炉渣相对于转炉渣具有更多的高温余热和更低的含铁组分回收率，但目前还没有合适的处理方法利用其余热回收更多的含铁物质。试验以河沙为改质剂，采用熔态改质方法处理电炉渣，研究在不同改质剂掺量下电炉渣碱度变化对其含铁组分回收率的影响规律，并进一步采用XRD、SEM-EDS等手段分析其中的矿相和结构变化。研究表明，采用熔态改质方法，在电炉熔渣排渣过程中加入改质剂降低其碱度，不仅能够充分利用其余热，还能够提高熔渣固化后的铁质组分回收率和胶凝活性，是电炉渣排渣处理的一条新途径。当改质电炉渣碱度下降到1.6时，随着SiO2的增加，以三价铁形式存在的Ca2Fe2O5和以二价铁形式存在的RO相减少并消失，活性矿物Ca2SiO4和强磁性的MgFe2O4、Fe3O4、FeCr2O4等形成并增加，这有利于铁及铬、锰重金属的回收以及尾渣胶凝活性的提高。在碱度为1.3时，强磁性矿物数量和磁选物质含铁组分回收率达到最大值69.71%，铁品位提高了43.74%。当改质电炉渣碱度小于1.3时，磁性矿相逐渐转变为弱磁性的含铝尖晶石，铁组分回收率下降。
• Select
  机械活化烧结粉尘和高炉粉尘的物理化学性质

  吴胜利，常 凤，张建良，鲁 华

  钢铁. 2017, 52(4): 84-93.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160392

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  在当代钢铁工业“零排放”的追求理念下，烧结粉尘和高炉粉尘是炼铁厂重要的二次资源。这两种粉尘颗粒因经历过高温冶炼过程而具有结晶完整及表面活性低的特点。在空气和水两种介质下，利用行星球磨机，采用激光粒度、扫描电镜、X射线衍射和红外光谱等手段考察了烧结粉尘和高炉粉尘的机械活化机制。研究结果表明，随着活化时间的逐渐延长，两种粉尘的粒度均逐渐减小，赤铁矿物相峰强逐渐减弱，晶块尺寸逐渐减小，晶格畸变、位错密度、无定形化分数和机械力储能逐渐增加；烧结粉尘的湿磨效果较好，而高炉粉尘更适合于干磨；活化后的烧结粉尘颗粒比高炉粉尘颗粒更易发生团聚；在行星湿磨30 min的条件下，烧结粉尘的平均粒度即可达到3.3 μm，同时其晶块尺寸减小40%，位错密度为4.8×1014 m/m3，无定形化分数为21.3%，总储能为126 kJ/mol；在行星干磨30 min的条件下，高炉粉尘的平均粒度即可达到4.1 μm，同时其晶块尺寸减小28%，位错密度为9.8×1014 m/m3，无定形化分数为14.8%，总储能为229 kJ/mol。
技术交流
• Select
  炼铁-炼钢界面模式与铁水罐多功能化技术

  周继程，郦秀萍，韩伟刚，刘建华，张春霞，

  钢铁. 2017, 52(4): 94-98.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160444

  摘要 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  应用冶金流程工程学理论阐述了炼铁-炼钢界面的含义，总结了炼铁-炼钢的界面匹配模式种类及特征。针对“一罐到底”模式的技术特点及铁水罐周转过程的事件进行了解析，指出“一罐到底”模式是铁钢界面模式的发展方向，并对“一罐到底”模式在首钢京唐钢厂的应用进行了案例分析，对铁水罐的在线个数进行优化，找出现场与理论计算的差距，为企业加强铁水罐周转管理提供了理论支持。