2017年, 第52卷, 第7期　刊出日期：2017-07-15

  

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综合论述
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  以产学研用协同创新新模式助推钢铁行业技术进步

  王新东，王国栋

  钢铁. 2017, 52(7): 1-8.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170172

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  深化协同创新是推进钢铁行业技术进步的必然要求。为了克服产学研用合作中的短期行为、目标不聚焦、校企形不成合力、队伍分散等问题，迫切需要构建新的产学研用协同创新合作模式。为了达到稳定长期合作、聚焦关键共性问题、校企结合同心协力、学科团队交叉融合的协同目标，河钢集团积极探索协同创新的新模式。针对国家重大需求和企业的现实需要，河钢集团搭建了协同创新平台，将科研队伍汇聚于企业迫切需求的目标之下，在针对产线进行靶向式改造过程中，推进工艺-装备-产品一体化技术创新和品种结构调整。针对钢铁行业绿色环保、低碳减排的发展和智能化制备的需求，企业和学校共同承担国家重大专项，推进关键技术的重大突破，引领行业技术创新。另外，立足于国家、行业的长远发展，依据国家重大需求和发展趋势，瞄准行业的前沿方向和长远目标，会聚企业和学校的优势，积极进行前沿、重大技术的探索，实现行业的可持续发展和协调发展。
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  中国钢铁工业“十二五”节能成就和“十三五”展望

  郜 学，尚海霞

  钢铁. 2017, 52(7): 9-13.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170080

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  总结了“十二五”期间钢铁工业节能取得的成就，从能源管理、技术创新、结构节能等方面重点剖析了目前钢铁工业节能存在的主要问题。在分析“十三五”钢铁工业面临形势的基础上，重点分析了“十三五”期间钢铁工业的节能潜力，提出节能目标，总结了重点任务，最后从推进绿色制造、完善财税金融支持、加大节能技术研发创新和推广、加强能源管理等方面对“十三五”期间节能工作提出了有关政策建议。
原料与炼铁
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  MgO、TiO2对镁质钒钛球团矿综合冶金性能的影响

  李乃尧，张建良，刘兴乐，刘征建，刘依然

  钢铁. 2017, 52(7): 14-21.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160505

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  以球团厂实际配矿为基础，选取铁矿粉OA、OB、OC和OD，以膨润土作为黏结剂进行试验分析MgO和TiO2对镁质钒钛球团矿冶金性能的影响，并得出合适的TiO2质量分数和MgO质量分数，为生产镁质钒钛磁铁矿球团提供理论依据。结果表明，当[w(MgO)]从1.25%升高到2.34%，球团矿抗压强度从2 511降低到2 453 N/P，还原膨胀指数降低了13.17%；当[w(TiO2)]从3.97%升高到5.07%，球团矿抗压强度从2 511降低到2 383 N/P，还原膨胀指数略有下降，影响较小。球团矿中的[w(MgO)]从1.32%升高到2.38%，球团矿的熔融温度区间降低了40%，改善了其熔滴性能，但MgO固溶体等难还原矿物降低了球团的还原度指数。球团矿综合冶金性能最优的配比参数（质量分数）为OA矿粉50%、OB矿粉21%、OC矿粉10%、OD矿粉19%和膨润土1.8%。
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  MgO质量分数对氧化球团性能的影响

  毕传光，龙红明，春铁军，张艳华

  钢铁. 2017, 52(7): 22-26.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160478

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  为了改善澳洲某磁铁矿氧化球团的冶金性能，研究了MgO质量分数对其质量的影响。研究结果表明，随着MgO质量分数的提高，生球落下强度和爆裂温度提高，MgO质量分数对生球抗压强度影响较小。随着MgO质量分数提高，预热球团和焙烧球团抗压强度降低，还原度有所改善；提高MgO质量分数可以有效抑制球团的低温还原粉化和球团的还原膨胀，软化开始温度、软化结束温度和滴落温度均有所提高，软熔性能得以改善。这主要是由于提高MgO质量分数，渣相中铁酸镁和钙镁橄榄石质量分数升高，在还原过程中Mg2+与Fe2+发生晶格取代，生成FeO与MgO的固溶体，具有稳定晶格的作用，从而抑制还原膨胀和低温还原粉化。
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  竖炉内颗粒、空隙率及气流分布模拟

  徐 宽，白明华

  钢铁. 2017, 52(7): 27-34.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160497

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  为研究布料操作对竖炉内颗粒、空隙率及气流分布的影响，基于离散单元法（DEM）建立挡板布料器三维模型，分别计算分析不同挡板角度和料线高度下颗粒分布及空隙率分布，并评估其对气流分布的影响。结果表明，颗粒分布情况无法直接反应空隙率分布。当挡板角度为80°时，空隙率分布最均匀。料线高度对空隙率及颗粒分布的影响小于挡板角度的影响，随着料线高度增加，空隙率更均匀，但颗粒分布变化很小。当挡板角度为75°和80°时，有利于控制心部气流，而当挡板角度为82.5°和85°时，有助防止边部气流过度发展。适当增大料线高度，可使气流分布更均匀。
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  碱度对镁质熔剂性球团性能的影响

  李 杰，信自成，杨爱民，张玉柱，刘连继，宋亚贤

  钢铁. 2017, 52(7): 35-41.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160572

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  为改善镁质熔剂性球团矿质量，以唐钢铁精粉为原料，进行了造球焙烧试验，研究了碱度对镁质熔剂性球团质量的影响，并结合矿相结构进行了分析。结果表明，随着碱度的升高，生球强度呈略微降低趋势，爆裂温度整体呈降低趋势，碱度高于1.2时，爆裂温度急剧下降；球团抗压强度呈升高趋势，但当碱度高于1.2时，抗压强度急剧下降；低温还原粉化性能变化不大，基本为90%以上；球团软化开始温度整体呈升高趋势。随着碱度增加，铁酸钙质量分数增加，晶粒长大，气孔率呈先降低后增加的趋势；球团黏结率呈增加趋势，碱度每提高0.1，黏结率增加1.4%。
炼钢
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  RH去除Al2O3夹杂物的数值模拟及工艺分析

  陈立峰

  钢铁. 2017, 52(7): 42-46.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160537

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  RH已经成为炉外精炼的重要组成部分，以180 t RH设备参数为基础建立三维模型，通过工艺试验和数值模拟的方法分析夹杂物分布及去除情况。试验结果表明，RH净循环时间为300 s夹杂物去除效率最高，但是夹杂物去除净循环时间不超过850 s。数值模拟比较夹杂物直径60、40、20 μm去除行为影响因素情况，通过数值模拟与金相试验的方法相比较，两者质量分数相差15.8%，因此说明数值模拟的方法可以应用到RH炉外精炼工艺过程中指导生产实践的预测。
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  攀钢半钢转炉少渣炼钢新工艺开发和应用

  梁新腾，孙彦辉，曾建华，陈 均，陈 路

  钢铁. 2017, 52(7): 47-51.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160539

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  首先针对SRP炼钢工艺存在的问题进行了介绍，目前该工艺除新建钢厂外，很难在绝大多数已建成钢铁厂推广采用，然后对半钢转炉炼钢不适宜采用当前流行的MURC工艺的原因进行了详细阐述。以攀钢西昌钢钒200 t转炉为依托，在半钢转炉脱磷理论分析的基础上，提出了“一炉全留渣、一炉倒出大半”的半钢转炉热态渣循环利用新工艺，在实际应用中取得了显著的效果，转炉脱磷效率有很明显的提高，转炉各种辅料消耗平均降至47.64 kg/t，石灰消耗平均为13.95 kg/t，同时对于降低钢铁料消耗、提高转炉寿命也有很好的作用。
压力加工
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  冷轧带钢板形控制机理智能协同调控模型

  杨利坡，张 哲，王东城，李荣民，于华鑫，张永顺

  钢铁. 2017, 52(7): 52-57.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160547

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  为了提高板形调控效率和控制精度，基于板形控制矩阵和DE-ELM神经网络，建立了冷轧带钢板形控制机理-智能协同调控模型。首先，根据带钢金属模型和辊系弹性模型建立板形控制的机理仿真模型，构建静态板形控制矩阵；同时利用DE-ELM神经网络形成动态板形控制矩阵，并利用加权方法协调板形控制矩阵的影响度，提高板形控制稳定性和精度。实例表明，机理智能协同调控模型能够更快速获得有效板形控制系数，有助于提高冷轧带钢板形调控效率，使不良板形快速调整至良好状态。
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  乳化液流量与速度关系曲线优化设定技术

  白振华，王松尧，崔亚亚，赵伟泉，刘硕杨

  钢铁. 2017, 52(7): 58-63.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160541

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  为了满足乳化液流量随着轧制速度变化的高精度控制的需求，进而最大程度地减少升降速过程中轧制压力的波动、降低打滑与热滑伤的发生概率。结合冷轧机组的设备与工艺特点，建立了一套适合于冷轧过程中乳化液流量与速度关系的乳化液流量曲线优化设定技术，使得升降速过程中轧制压力的整体波动率与最大波动率较小，同时保证轧制过程不出现打滑与热滑伤缺陷，并将其应用到冷连轧机的生产实践，取得了良好的使用效果，为机组创造了较大的经济效益，具有进一步的推广价值。
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  C-HRA-3耐热合金奥氏体晶粒长大动力学

  陈正宗，刘正东，包汉生，干 勇

  钢铁. 2017, 52(7): 64-67.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160503

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  通过显微组织观察和理论模型分析，着重研究了C-HRA-3耐热合金奥氏体晶粒长大动力学。固溶处理温度范围为1 125～1 200 ℃，每一温度下分别保温0～120 min后水淬。结果表明，该合金奥氏体平均晶粒尺寸随固溶温度的升高和保温时间的延长而不断增大，长大规律符合Beck方程。在1 150～1 200 ℃范围内，晶粒长大的平均激活能[Q]为459.07 kJ/mol，并建立了该合金的奥氏体晶粒长大动力学方程，利用该方程预测的平均晶粒尺寸值与实测值符合较好。
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  M42高速钢电渣重熔及锻造退火后碳化物的析出

  罗乙娲，郭汉杰，孙晓林，

  钢铁. 2017, 52(7): 68-75.
  https://doi.org/燃10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160518

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  通过X射线衍射分析、光学显微镜和透射式电子显微镜观察以及相关热力学计算，对比研究了M42高速钢电渣锭及锻后退火两种状态所析出碳化物的类型、尺寸、分布及析出条件。得出M42高速钢电渣锭中的碳化物主要为Mo2C亚稳态碳化物和少量Cr7C3碳化物，Mo2C碳化物尺寸较大，主要呈层片状、纤维状和棒状沿晶界析出。锻造退火后的M42高速钢中碳化物类型主要为Cr7C3，VC和Fe2Mo4C，平均尺寸小于10 μm且分布均匀，形态以方形、不规则球形和小颗粒为主。M42高速钢电渣锭中的Mo2C在锻造过程中可以分解为Fe2Mo4C和VC。根据冶金热力学计算得出，Mo2C和VC在固液两相区析出，析出温度分别为1 229 和1 222 ℃；Cr7C3在固相中析出，析出温度为842 ℃。
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  20CrMnTiH 钢的热变形物理模型及三维加工图

  龚乾江，，梁益龙，，杨 明，，姜 云，，徐 祥，，

  钢铁. 2017, 52(7): 76-83.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160528

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  随着精密成形技术的发展，对热锻工艺的要求越来越严格，采用建立材料的物理模型及热加工图这一方法来优化最佳工艺条件，为实现产品的质量精确控制提供了科学保障。通过Gleeble-3800热模拟试验机对20CrMnTiH钢在变形温度为850～1 150 ℃，应变速率为0.01～10 s－1条件下进行等温热压缩试验，研究了20CrMnTiH钢的热压缩变形特性，采用Zener-Hollomon参数法建立了20CrMnTiH钢高温塑性变形的物理模型；并以热压缩试验为基础，绘制了20CrMnTiH钢的三维热加工图并进行分析，确定了该钢的最佳热成形工艺参数。通过流变曲线可以看出，20CrMnTiH钢在热成形过程中发生了明显的动态回复与动态再结晶，流变应力随应变速率的增加而增加，随变形温度的升高而降低；由热加工图分析得到了该钢在试验参数范围内较优的热加工工艺参数，加工温度为900～1 025 ℃，应变速率为0.01～0.2 s－1。
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  预合金化时间对热成形钢锌基镀层组织和成分的影响

  于武刚，邱肖盼，张 杰，江社明，杨慧宇，张启富

  钢铁. 2017, 52(7): 84-88.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170145

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  利用扫描电子显微镜及附属EDS能谱仪研究了不同预合金化时间对热成形钢22MnB5锌基镀层组织形貌及成分分布的影响规律。结果表明，试样在加热之后，镀层表面氧化物主要为ZnO和Al2O3；在550 ℃预合金化时，随着时间的延长，基体中的铁逐渐向镀层中扩散，镀层组成由η相、ζ相、δ相和Γ相逐渐转变为只有Γ相；奥氏体化之后，镀层中的组织几乎全部为α-Fe（Zn），只在表面有极少的Г相；预合金化保温时间为30 min时，在900 ℃保温5 min奥氏体化后能得到质量较好的镀层。
环保与能源
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  利用钢渣、矿渣生产全尾砂充填胶凝材料

  刘满超，冯艳超，赵风清，

  钢铁. 2017, 52(7): 89-95.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170056

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  以机械研磨和化学激发相结合的方法提高钢渣和矿渣的胶凝活性，利用脱硫石膏、氯化钙、电石渣等助剂合理调控水化产物，强化水化过程，开发了一种以钢渣、矿渣为主要成分的全尾砂充填专用胶凝材料。胶凝材料适宜的物料配比为，钢渣35.5%、矿渣35.5%、硅酸盐水泥10%、矿物调控剂19%，胶凝材料28 d抗压强度达到29.47 MPa。适当调整物料配比，可以得到满足不同采空区充填要求的胶凝材料：胶凝材料与尾砂比为1[∶]5～1[∶]10，料浆浓度为70%，充填体28 d，抗压强度达1.0～2.8 MPa。借助XRD、SEM对胶凝材料水化产物和强度调控机理进行了分析，结果表明，对胶凝体系强度起到关键作用的物质为水化C-S-H凝胶和不同类型的高水产物（如AFt）。调控剂的合理搭配，强化了钢渣、矿渣水化过程，优化了水化产物构成。
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  多功能铁水包加盖保温效果分析

  杨 光，徐安军，贺东风，汪红兵，袁 飞

  钢铁. 2017, 52(7): 96-103.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160502

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  为了减小运输过程中铁水温降以及降低钢铁生产成本，对铁水包加盖的综合保温效果进行了定量分析。通过建立相应数学模型和数值计算，分别对加盖和不加盖的230 t铁水包进行5 h的空包运输过程模拟，以及加盖和不加盖的满包铁水包1 h模拟。模拟结果显示，在5 h空包运输阶段加盖，能有效改善接铁前的空包热状态，减少下次接铁时铁包耐材所需的蓄热量，且铁包上部包沿处温度提高最大为194 K，上下部温差减小140 K，降低热应力所导致的耐材损坏；在1 h满包运输阶段，全程周转增设保温盖能减小铁水温降约13 K。最后，将模拟试验结果与现场实测数据结果进行分析比较，相对误差值小于5%，验证了模型的准确性。
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  改质转炉渣中MgFe2O4的形成与磁选提铁

  薛 鹏，贺东风，徐安军，杨奇星，

  钢铁. 2017, 52(7): 104-108.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170003

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  转炉渣中铁氧化物的回收一直是冶金领域的一个难题。通过对转炉渣进行适当地改质，将铁氧化物转变成强磁性矿物MgFe2O4再进行磁选，从而达到回收转炉渣中铁氧化物的目的。首先研究了碱度和煅烧温度对转炉合成渣中MgFe2O4形成的影响，然后对工业转炉渣进行了改质。试验方法包括XRD、SEM-EDS、Factsage热力学模拟以及化学元素分析。结果表明，试验中理想的碱度为2，理想的煅烧温度为1 250和1 300 ℃。通过向工业转炉渣加入6%的SiO2，并从1 400 ℃以1 ℃/min的速度缓慢冷却到1 270 ℃，可使改质渣中形成MgFe2O4。磁选后磁性渣中的全铁质量分数为37.00%，比工业转炉渣中的全铁质量分数提高了15.80%，同时也比未经改质直接磁选的效果要好。