2017年, 第52卷, 第5期　刊出日期：2017-05-15

  

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综合论述
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  共同积极应对挑战，促进全球钢材贸易健康发展

  李新创

  钢铁. 2017, 52(5): 1-4.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160579

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  阐述了全球钢铁产业发展及转移历程、中国钢铁产业新常态及前景展望、钢材国际贸易、中国钢材进出口现状等相关问题；中国作为世界最大的钢材出口国，在满足国际用户需求的同时，也遭遇到一些国家的种种贸易保护措施，探讨了应如何客观公正地看待中国钢材出口，全方位分析如何应对一些国家针对中国钢材的贸易保护措施，以及未来中国钢材进出口应采取何种策略。
原料与炼铁
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  钢厂含铁粉尘动力学成球性能

  鲁 华，吴胜利，张建良，常 凤，李 宏

  钢铁. 2017, 52(5): 5-12.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160318

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  钢铁生产过程中会产生大量含铁粉尘，目前最为可行的处理方法是将粉尘造球，并利用转底炉生产金属化球团。采用化学分析、激光粒度、BET比表面积和X射线衍射方法对烧结、高炉及电炉3种含铁锌粉尘基本物性进行分析，在此基础上，进一步对3种含铁锌粉尘进行圆盘造球，从成球动力学和生球强度两个方面考察含铁锌粉尘适宜的造球参数。试验结果表明，烧结粉尘具有良好的成球性能，但是在目前试验条件下其生球强度难以达标；电炉粉尘黏结性太强，在造球过程中黏盘严重，两者皆不适宜单独用来造球；高炉粉尘不仅具有良好的成球性能，还具有很强的生球强度，在保证生球产量和质量的情况下，高炉粉尘适宜的造球参数为，圆盘造球时间为20 min，膨润土加入量为2%，造球水分为12.5%～13.0%，圆盘转速为27～31 r/min，圆盘给料量为5 kg。
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  膨化淀粉在铁矿球团内的作用行为

  周建安，丁 斌，邓冬一，蒋学凯，谢剑波

  钢铁. 2017, 52(5): 13-18.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160390

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  为探究膨化淀粉在球团矿内部的作用行为，以铁精矿和膨化淀粉为原料进行实验室球团焙烧试验，通过红外光谱、TG分析、扫描电镜和XRD等分析方法，对膨化淀粉物料特性及膨化淀粉对球团内部作用行为进行了研究。研究结果表明，膨化淀粉比普通淀粉含有更多的极性基团，极性基团相互之间、基团与铁矿表面离子之间的作用，可以提高铁矿粒间的黏结性和生球强度，当膨化淀粉质量分数为2%时，生球的落下强度为11.2 次/0.5 m，抗压强度达到17.5 N/个；膨化淀粉球团在焙烧过程中，膨化淀粉与氧气反应产生的气体从球团内部逸出，增加了球团内部气孔率，促进了Fe3O4的氧化，提高了球团矿含铁品位。
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  1 mm铁碳合金薄带气-固反应脱碳试验

  李亚强，艾立群，李 强，程 荣，陈鹏飞，刘新亮

  钢铁. 2017, 52(5): 19-23.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160316

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  为了研究1 mm铁碳合金薄带气-固反应脱碳动力学以及探索不同温度对薄带脱碳效果的影响。以初始碳质量分数为4.2%、厚度为1 mm的铁碳合金薄带为研究对象，在气体流量为400 mL/min、[pH2O/pH2]为0.85的Ar-H2-H2O混合气氛条件下，以高温气-固反应形式开展脱碳试验研究。结果表明，提高脱碳温度可以明显提高脱碳效果，在1 413 K温度条件下脱碳30 min可以将碳脱至0.12%。宏观脱碳反应近似为表观一级反应，脱碳反应表观活化能为157.9 kJ/mol。脱碳反应初期主要受控于表面化学反应，后期碳在薄带内部的扩散成为主要限制性环节。
炼钢
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  钢包内气泡的形成与运动过程的数值模拟

  王国承，周海忱，刘发友，汪 琦

  钢铁. 2017, 52(5): 24-30.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160370

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  以钢包精炼底吹氩气过程中氩气泡为研究对象，运用VOF模型追踪氩气与钢液的界面，在层流条件下三维数值模拟了氩气泡的生成和运动过程。采用Tecplot进行模拟结果的后处理，研究了不同气体流量条件对气泡脱离直径的影响以及气泡的运动特性。模拟结果显示，氩气泡的形成历经膨胀、脱离两个阶段，气泡脱离直径随着气体流量的增加而增加，针对2 mm直径的孔口，其鼓泡流量上限为1.325 L/min。气泡从孔口脱离后历经近似球形、扁平的椭球形、规则的椭球形和不规则的球帽形的形状变化；气体流量越大，气泡的变形程度越剧烈，气泡位于钢包高度中上部位置时，全部呈现近似规则的球形，不随流量的改变而改变。
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  EAF＋AOD＋LF流程冶炼310S耐热钢夹杂物控制

  翟 俊， ，刘 浏

  钢铁. 2017, 52(5): 31-35.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160313

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  为了进一步提高310S钢种的洁净度，满足其耐蚀性能。利用化学分析、金相及小样电解、扫描电镜等手段研究了以EAF＋AOD＋LF流程生产310S耐热钢原精炼工艺下的钢水洁净度，并在此基础上提出了优化方案。结果表明，通过适当提高AOD还原炉渣碱度、LF进站采用铝粉进行深脱氧和延长大流量底吹氩气搅拌时间等手段提高了310S钢水洁净度，其中连铸坯[w(T[O])]由0.003 4%下降到0.002 5%，消除了直径大于30 μm的大颗粒夹杂物，直径超过15 μm的夹杂物数量减少了5.8%，1～7 μm的弥散夹杂物数量增加了15.5%。
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  “全三脱”工艺流程中脱碳渣返回脱磷转炉利用

  董文亮，罗 磊，田志红，季晨曦，刘延强，潘宏伟

  钢铁. 2017, 52(5): 36-42.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160314

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  为了在“全三脱”工艺流程中实现炉渣的高效循环利用，将[w((P2O5))]较低的热态脱碳炉终渣通过渣罐兑入脱磷炉继续发挥脱磷作用。分析结果表明，提高返回渣量及脱磷渣磷分配比均可显著降低脱磷炉石灰消耗量，当渣钢磷分配比及返回渣量控制合适时，脱磷炉可不加入石灰而使半钢磷质量分数达到目标值。对脱碳炉渣在脱磷炉冶炼中的再熔化过程进行计算分析，随着铁水中硅元素的氧化，脱碳渣碱度降低而不断熔化，逐渐发挥脱磷作用。在“全三脱”工艺流程中成功开发了转炉渣热态循环利用工艺，脱磷率提高约6%，返回脱碳渣加入量约为67.13 kg/t，石灰、轻烧白云石和萤石分别节约9.37、1.15 和2.45 kg/t，半钢温度提高约7 ℃。
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  包晶钢连铸保护渣固渣膜生长及成分偏析试验

  龙 潇，何生平，王 谦

  钢铁. 2017, 52(5): 43-46.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160491

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  保护渣渣膜的形态及性能对提高连铸坯质量及稳定连铸生产起着至关重要的作用。采用改进型水冷铜探头冷凝获取不同探头浸入时间下的包晶钢保护渣固渣膜，通过光学显微镜及SEM观察方法检测及评价保护渣渣膜的内部结构特性，并结合SEM-EDX检测了渣膜不同部位各主要成分的偏析情况，分析了渣膜凝固过程中凝固前沿元素的偏聚规律。研究结果表明，本渣系及试验条件下，保护渣渣膜主要晶体为枪晶石与三斜霞石；枪晶石凝固析晶过程中凝固前沿成分变化促进了三斜霞石等高熔点相在渣膜凝固前沿与枪晶石混合析出，使得固渣膜厚度迅速增加。
压力加工
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  基于非协调F?ppl-von Kármán方程组的冷轧带材后屈曲分析

  李 秾，李洪波，张 杰，贾生晖，褚玉刚，刘海军

  钢铁. 2017, 52(5): 47-54.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160554

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  为了揭示冷轧带材前屈曲面内残余应力与后屈曲挠度、后屈曲残余应力的关系，引入非协调F?ppl-von Kármán方程组，建立了两边自由无限长带条后屈曲的非线性偏微分方程组边值问题模型。根据冷轧带材后屈曲挠度具有轧制方向单波长周期性变化的特点，将非线性偏微分方程组边值问题分离变量而形成非线性常微分方程组边值问题。将边值问题中涉及的各物理量无量纲化，并分析这些物理量的数量级，进而确定出带有待定系数的无量纲挠度函数的形式。然后将总势能写成只与无量纲挠度函数有关的形式，并利用Ritz法确定各待定系数。最后采用其他文献中的计算结果与本文提出方法的计算结果进行对比，发现较为吻合，并解释了产生误差的原因。同时针对某冷轧厂产品计算出后屈曲释放后的残余应力，并计算了使带钢保持平直的最小张应力，为板形仪的合理应用提供了参考。
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  考虑成卷-展平过程的冷弯残余应力分析

  胡盛德，程学鹏，李立新，丁 凡，潘成刚

  钢铁. 2017, 52(5): 55-60.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160452

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  从不考虑材料冷作硬化（理想弹塑性体）与考虑冷作硬化（双线性随动硬化）两个方面对带坯在成卷、开卷、展平、塑性弯曲及回弹过程中产生的应力进行了解析分析，获得了冷弯残余应力沿厚度方向上的分布，随后对比研究了考虑硬化与不考虑硬化对冷弯残余应力分布的影响，并将理论计算结果与实测残余应力进行了对比。结果表明，理想弹塑性模型和硬化模型预测的残余应力分布形式几乎一致；成卷上存在屈服时，纵向残余应力由内外表面向板厚中心方向呈非线性分布（成卷上无屈服时呈线性分布），横向残余应力呈近似线性分布；在变形外区主要为残余拉应力（横向残余应力在外侧有极小部分受压区），内区主要为残余压应力（横向残余应力在内侧有极小部分受拉区）；横、纵向残余应力最大值均在中性层位置；研究结果与试验测量结果基本一致。
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  热轧中碳宽带钢冷却过程横向弯曲变化规律的数值模拟

  邱增帅，何安瑞，邵 健

  钢铁. 2017, 52(5): 61-65.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170091

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  针对目前困扰热轧中碳高强度宽带钢生产的横向弯曲缺陷，使用有限元软件ABAQUS结合FORTRAN语言编写子程序，建立热轧带钢轧后冷却有限元模型。通过模型计算，分析带钢轧后冷却过程中上下表面的冷却不均以及带钢厚度对带钢横向弯曲的影响。研究结果表明，相同厚度情况下，带钢上下表面冷却不均程度越大，带钢横向弯曲程度越严重，上下表面相同冷却效率比的情况下，带钢越厚，带钢横向弯曲越严重。冷却过程中，受温度变化和相变的综合影响，带钢弯曲方向和大小会发生较大变化，且冷却过程中带钢弯曲量最大值远远大于冷却结束后横向弯曲量。
钢铁材料
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  热处理对316L/Q235复合板组织与力学性能的影响

  雷 冬，任 勇，程晓茹，兰 昆，邱 俊，黄大军

  钢铁. 2017, 52(5): 66-71.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160381

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  对热轧不锈钢复合板热处理前后状态进行了对比研究，利用扫描电镜对显微组织进行了观察和成分分析，利用维氏硬度计测量了试样硬度，通过剪切、拉伸试验对试样的力学性能进行了研究。结果表明，真空热轧复合板能实现良好复合，碳钢侧为铁素体和珠光体组织；不锈钢侧为奥氏体组织。热处理后试样界面结合性能提高，试样剪切强度、屈服强度和抗拉强度都相应提高。高温阶段快速冷却＋低温阶段缓慢冷却的热处理制度适用于316L/Q235不锈钢复合板热处理。
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  316L/Q345R热轧复合板界面组织演变及性能

  刘宝龙，张慧芳，肖振兴，吕知清，傅万堂，任廷志

  钢铁. 2017, 52(5): 72-76.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160535

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  利用扫描电子显微技术结合能谱分析对316L/Q345R热轧复合板结合界面组织及元素扩散情况进行了检测，通过热力学计算分析了界面附近碳的分布规律，并测量了结合界面的显微硬度与剪切强度。结果表明，结合界面碳钢一侧存在约50 μm的铁素体带，而不锈钢侧存在约100 μm的元素扩散影响区；不锈钢中铬、镍等元素向碳钢中扩散，碳钢中碳元素向不锈钢中扩散；复合板界面剪切强度为373 MPa，明显高于标准规定的210 MPa，略低于Q345R与316L剪切强度和的1/2（379 MPa）。
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  钴和钼对高钴铬钼轴承钢组织及力学性能影响

  李新宇，杨卯生，周晓龙，王 博，

  钢铁. 2017, 52(5): 77-86.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160414

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  通过性能测试和组织观察，研究了钴和钼两种元素对高钴铬钼轴承钢组织和力学性能的影响规律。结果表明，钴和钼元素质量分数降低及匹配改变会使试验钢的综合力学性能降低。试验钢的淬火及回火组织为板条马氏体＋残余奥氏体，在钴和钼元素的影响下，Creq、Nieq差值变大，致使试验钢组织中残余奥氏体减少，产生δ-铁素体。并且，碳化物由质量分数1.17%的颗粒状M6C改变成质量分数低于0.15%的针状M2C。试验钢的强度主要受碳化物影响，而在碳化物质量分数低于0.15%时，[w(Co)/w(Mo)]的值越小，位错密度越高，则试验钢的强度越高。试验钢的韧性主要受δ-铁素体影响，δ-铁素体面积分数大于6.3%，则试验钢会产生脆性，面积分数小于1.1%则试验钢的韧性较好。
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  高强耐候钢YQ450NQR1钒氮微合金化

  卿家胜，沈厚发，刘 明

  钢铁. 2017, 52(5): 87-93.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160428

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  钒氮微合金化是高强耐候钢YQ450NQR1强化屈服强度的重要途径。钒氮微合金化对高强耐候钢YQ450NQR1性能的影响主要由钒和氮两部分构成，其中钒产生晶粒细化、析出强化的主要作用，氮强化钒的作用。通过高强耐候钢YQ450NQR1的钒氮积[w(V)·w(N)]研究，发现钒和氮质量分数的增加均可提高钢的屈服强度，同时钒和氮也呈乘积的方式对屈服强度产生影响。为保证高强耐候钢YQ450NQR1的屈服强度达到465 MPa，要求钒氮积[w(V)·w(N)]达到0.001 44以上。为提高连铸坯的高温塑性，降低铸坯裂纹发生的敏感性，氮质量分数需控制为0.012%～0.014%。
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  新型超高强度低氢脆敏感性扭杆弹簧用钢

  谌 康，徐 乐，时 捷，何肖飞，王毛球

  钢铁. 2017, 52(5): 94-99.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160573

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  通过SEM、TEM、XRD、化学相分析等方法对比研究新型扭杆弹簧用40Si2Ni2CrMoV钢（代号N1）和现有45CrNiMoVA钢微观组织及其对力学性能的影响，并利用慢应变速率拉伸方法对比研究两种不同扭杆弹簧用钢的氢脆敏感性。结果发现，N1钢由于添加硅、钼等抗回火软化元素，使得N1钢在较高的300 ℃温度回火时还能保持一定的抗拉强度，N1钢有大量细小的ε-碳化物析出，使得屈服强度增加，屈强比在0.80以上，45CrNiMoVA钢经180 ℃低温回火后屈服强度在1 550 MPa左右，屈强比只有0.72；经相同条件充氢后，N1钢的慢拉伸强度下降幅度较小，其试样断口中也没有观察到沿晶断裂特征，N1钢的氢脆敏感性明显低于45CrNiMoVA钢。
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  烧结烟气中氮氧化物脱除工艺分析

  张洪亮，施 琦，龙红明，李家新，春铁军，高志芳

  钢铁. 2017, 52(5): 100-106.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160436

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  随着政府对污染物的排放要求越来越严格，烧结工序中NOx的减排是近年来钢铁行业污染治理的重要方向。目前烧结工序中[NOx]的减排工艺以原料控制和过程控制为主，末端控制技术还不成熟，而末端控制技术是未来脱硝的关键。因此，简单介绍了原料控制和过程控制的相关技术，重点介绍了末端控制技术，尤其是选择性催化还原技术在烧结烟气处理中存在的问题以及解决的方法。