2017年, 第52卷, 第8期　刊出日期：2017-08-15

  

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综合论述
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  钢渣去除废水中重金属离子的研究综述

  杨丽韫，陈 军，袁 鹏，白 皓，李 宏

  钢铁. 2017, 52(8): 1-9.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160544

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  钢渣具有比表面积大、疏松多孔且在水溶液中易水解电离出Ca2＋、Fe2＋、OH－、羟基化基团SOH等性质，能很好地去除废水中重金属离子，且效率较高。钢渣对重金属离子的去除机理包括物理吸附和化学吸附。物理吸附主要依靠钢渣与溶液中重金属离子之间的范德华力；化学吸附主要包括表面配位、阳离子交换、化学沉淀及还原作用。钢渣对重金属离子的吸附效率主要受溶液的pH值、重金属离子初始浓度、钢渣的组分及粒径等影响。目前关于钢渣吸附重金属离子的研究多是静态吸附试验，并且采用的多是人工合成的单一组分废水，与现实存在一定的差异。因此，未来需进一步开展钢渣去除重金属离子的动态去除效率及规律研究，并深入探讨其他污染物质对钢渣去除效率的影响。
原料与炼铁
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  炼焦煤灰分对其结焦性的影响规律

  张代林，林慧薪，王晓婷，王培珍

  钢铁. 2017, 52(8): 10-18.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160489

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  炼焦煤灰分是决定其价格的重要因素，为比较同一矿点煤种灰分对结焦性质的影响规律，对各炼焦煤进行黏结性、煤岩特征、灰分等分析并进行40 kg试验焦炉炼焦试验分析。研究表明，不同煤种炼焦煤灰分降低对黏结性改善幅度不同，黏结性较好的炼焦煤当其灰分降低时，黏结性改善不明显；黏结性较差的炼焦煤当灰分降低时，其黏结性改善较为明显；且不同煤种炼焦煤灰分降低时灰组成变化规律不同。不同煤种炼焦煤灰分降低时所炼焦炭其强度变化程度不同，黏结性较好的炼焦煤，当其灰分降低，所炼焦炭强度变化幅度不大；黏结性较差的炼焦煤，当其灰分降低时，所炼焦炭强度改善较大。
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  铁矿粉高温反应性能综合指数评价烧结性能

  朱德庆，薛钰霄，潘 建，杨聪聪，师本敬

  钢铁. 2017, 52(8): 19-28.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160490

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  为了解决如何利用铁矿粉多项高温反应性能指标评价其烧结性能的难题，基于综合评价方法，提出了铁矿粉高温反应性能综合指数，并通过铁矿粉高温反应性能4项指标的测定及烧结杯试验，研究了单矿A、B、C以及C矿分别与A矿和B矿混合的矿粉的高温反应性能及烧结性能。结果表明，对于高温反应性能，混合矿粉同化性能和液相流动性具有线性迭加性，黏结相自身强度和铁酸钙生成特性线性迭加性差。对于烧结性能，混合矿粉烧结矿转鼓强度具有线性迭加性，烧结矿产量（利用系数）和固体燃耗没有线性迭加性。无论单矿或混合矿，烧结转鼓强度与其高温反应性能综合指数呈线性正相关，其[R2]（相关系数的平方值）值分别高达0.9403和0.9702，拟合度好；而烧结利用系数及固体燃耗与其相关性差。因此，铁矿粉高温反应性能综合指数可以很好地评价和预测烧结矿转鼓强度，但不能有效地解释烧结矿产量和固体燃耗的变化。
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  高炉除尘灰用于COREX气化炉喷吹的可行性研究

  王海洋，张建良，王广伟，李 涛，姜 曦，

  钢铁. 2017, 52(8): 29-34.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160512

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  高炉除尘灰中含有大量的铁、碳等元素，为探究其在COREX气化炉中喷吹的可行性，采用化学分析、激光粒度分析仪和X射线衍射（XRD）对高炉重力灰、布袋灰和COREX气化炉粉尘的化学成分、粒度分布和矿物组成等进行对比分析。采用热重分析法（TGA）对全氧条件下样品的燃烧性进行试验研究，计算特征温度及综合燃烧特性指数。同时，利用DAEM模型计算样品燃烧过程的平均活化能。结果表明，高炉布袋灰的化学成分、粒度分布与COREX气化炉粉尘接近，且其综合燃烧性能更好，重力灰的燃烧性较差。布袋灰燃烧过程的平均活化能仅为39.6 kJ/mol，明显低于COREX气化炉粉尘。 研究结果表明，高炉布袋灰具有用于气化炉喷吹的可行性，高炉重力灰用于气化炉喷吹时则可降低喷吹粉尘的燃烧率。
炼钢
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  提高炉渣中MnO向钢中传递的试验

  戴诗凡，吴 伟，马 登，张曦东，王 鹏

  钢铁. 2017, 52(8): 35-42.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160551

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  为了提高锰矿直接合金化锰的收得率，根据热力学分析结果确定了降低渣钢间锰分配比的影响因素。分析结果表明，提高温度和碳的活度是降低渣钢间锰分配比的必要条件。由此设计了感应炉试验方案，并进行了试验研究。结果表明，精炼渣在配加还原剂的情况下锰矿直接合金化锰平均收得率为90.8%，碳化硅作为还原剂在配碳量为1.2～1.4时，锰分配比最低；高温、高碳质量分数可以有效降低渣钢间锰分配比，底吹强度、锰矿加入量等工艺参数对锰矿直接合金化的效果有影响，应控制工艺避免锰矿石和还原剂的加入对钢中磷、硫产生的不利影响。
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  不锈钢AOD渣固化效果影响因素及其机理

  许 莹，张孜孜，王 变，胡晨光，王欢欢，

  钢铁. 2017, 52(8): 43-47.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160550

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  不锈钢氩氧脱碳（AOD）渣在冷却过程中易发生体积膨胀导致粉化扬尘，这不仅会对环境造成严重污染，给人体带来很大危害，还会造成资源的浪费，因此急需解决不锈钢渣的粉化扬尘问题，提高不锈钢渣的利用率。对不同改性剂对渣的粉化抑制效果进行研究，结果表明，随着B2O3和P2O5掺量的增加，对AOD渣有明显的固化效果，随着CuO的增加，AOD渣没有明显固化。分析原因表明，通过向不锈钢渣中添加半径比Si4+小的离子如B3+、P5+，可以使其在2CaO·SiO2的晶界或位错上富集，降低缺陷的自由能，降低[γ-2CaO·SiO2]成核的驱动力，抑制[γ-2CaO·SiO2]晶核的形成及长大，使2CaO·SiO2可以更好地稳定在[β]相，从而抑制了不锈钢渣的粉化扬尘。
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  宽度对板坯连铸结晶器液面特征影响

  邓小旋，季晨曦，安泽秋，朱国森，索金亮，黄福祥

  钢铁. 2017, 52(8): 48-54.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160561

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  由于订单日趋多样化，连铸过程中板坯宽度需要经常变化，同时由于浇铸周期的限制，通钢量一般维持不变。因此，固定通钢量研究铸坯宽度对流场的影响并采取相应控制策略有较大现实意义。采用1[∶]1水模型和工业试验研究了固定通钢量前提下宽度对板坯连铸结晶器内钢水液面特征的影响。水模型结果显示：宽度从1 050增至1 900 mm时，窄面撞击点位置由距弯月面370增至510 mm，且上回流涡心高度下移。通钢量固定为3.6 t/min，宽度从1 050增至1 900 mm时，液面平均波高从4.4降至2.5 mm，表面流速从0.42降至0.15 m/s。工业试验结果表明，通钢量为3.6 t/min时，结晶器内液面波动与表面流速随铸坯宽度增大而减小，与水模型结果一致。因此，在实际浇铸过程中，结晶器液面控制应根据铸坯宽度动态调节。
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  连铸坯白亮带形成机理分析探讨

  李红光，祭 程，陈 亮，陈天明，杨文中，吴国荣

  钢铁. 2017, 52(8): 55-59.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170063

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  为进一步明确白亮带形成机理，通过开展连铸工艺对比试验，对白亮带铸坯进行偏析及凝固组织检验，在此基础上对凝固末端电磁搅拌及凝固末端压下工艺对铸坯白亮带形成的影响作用进行分析。最终从工艺条件对连铸坯凝固组织影响的角度提出白亮带的本质及其形成机理，得出白亮带的本质为致密晶杆组织，具体组织类型决定于电磁搅拌具体安装位置，形成机理为外加力场作用导致白亮带区域凝固组织致密性明显高于其附近区域，致密的低溶质浓度晶杆组织经过酸洗腐蚀以后即呈现出白亮特征，即白亮带。
压力加工
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  极薄带最小可轧厚度理论及试验分析

  任忠凯，肖 宏，刘 晓，

  钢铁. 2017, 52(8): 60-64.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170078

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  许多学者在试验中发现，试验得到的最小可轧厚度远小于常用最小可轧厚度公式计算得到的结果。针对上述问题，进行了最小可轧厚度理论分析，推导出新的最小可轧厚度公式。新公式计算的最小可轧厚度约为Stone公式计算结果的22%。通过实验室二辊轧机进行304不锈钢、纯铝、纯铜极薄带轧制试验，实测得到不同材质的试验最小可轧厚度。将实测结果和新公式计算结果及Stone公式计算结果进行对比，发现新公式计算结果更接近于实测结果，从而验证了模型的准确性。
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  无缝钢管斜轧穿孔毛管壁厚偏心分析

  吕庆功，牟仁玲，许文婧

  钢铁. 2017, 52(8): 65-69.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170019

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  斜轧穿孔毛管壁厚偏心是导致无缝钢管壁厚不均的重要原因，深入认识毛管壁厚偏心的特征和影响因素，是控制无缝钢管壁厚精度的必要前提。基于生产试验对无缝钢管斜轧穿孔毛管壁厚偏心进行了表征，运用解析方法建立了无缝钢管斜轧穿孔毛管壁厚偏心的计算模型，针对实际生产条件进行了预报计算和比较，研究了斜轧穿孔工艺因素对毛管壁厚偏心的影响，并分析了改善毛管壁厚偏心的方法。研究结果表明，无缝钢管斜轧穿孔毛管壁厚偏心的基本特征表现为“偏心螺旋型”，在毛管壁厚不均中占比70%以上；管坯温度偏心是影响毛管壁厚偏心非常重要的因素，建议控制在10 ℃以内；增大斜轧穿孔变形量和毛管旋转次数有利于改善毛管壁厚偏心，相应的措施是减小送进角、增大顶头直径、减小管坯直径、增大轧辊过渡带长度；增大斜轧穿孔速度有利于改善毛管壁厚偏心。
钢铁材料
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  河钢集团汽车板产品研发与技术创新

  王新东，李建新，吝章国，熊自柳

  钢铁. 2017, 52(8): 70-74.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170168

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  为了应对汽车行业对安全性、轻量化及节能环保的要求，河钢集团构建了汽车板生产、研发与EVI的创新体系，在此基础上实现了超深冲、高强钢系列品种的全覆盖，运用轻量化材料技术实现抗拉强度980 MPa 级的DP钢、780 MPa级的TRIP钢、1 500 MPa级的马氏体钢和热成形钢的批量供货，创新并实现了1 180 MPa级的DP钢、镀层热成形钢以及Q&P钢生产工艺。此外，介绍了河钢集团典型的轻量化钢种DP钢、马氏体钢、镀层热成形钢、Q&P钢的产品技术特点，指出汽车板材料轻量化和提升应用技术服务等是今后河钢集团汽车板产品结构调整与技术创新的发展方向。
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  成分和组织对中锰钢模拟飞溅区腐蚀行为影响

  刘 伟，郑梦瑶，王志磊，刘 锦，郑少川，高秀华

  钢铁. 2017, 52(8): 75-80.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170065

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  采用回火调质处理制备出含逆转变奥氏体的中锰钢，并对逆转变奥氏体的形貌进行了观察，通过周期浸润腐蚀试验研究了海洋平台用中锰钢在海洋飞溅区的腐蚀行为，主要研究了中锰钢中合金元素和微观组织对腐蚀行为的影响。结果表明，耐蚀元素中铬的防腐作用最显著，在内外锈层中间处出现了含铬化合物，改善了锰元素对腐蚀过程的负面作用并稳定了腐蚀速率。试验钢的微观组织也对其腐蚀行为产生影响，腐蚀过程中，回火马氏体优先溶解，逆转变奥氏体对腐蚀起到修正的作用。
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  20CrNi2Mo钢干摩擦磨损行为及次表层马氏体形变

  尹存宏，梁益龙

  钢铁. 2017, 52(8): 81-86.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160543

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  利用MMU-10试验机，在0.13 m/s的速度下，分组对20CrNi2Mo盘环对摩试样进行100、120、150 N接触载荷下的干滑动摩擦磨损试验。采用SEM、EDS、EBSD表征摩擦磨损后环试样表面和截面的形貌及元素。结果表明，接触载荷为150 N时摩擦因数最低、磨损量最大。摩擦热导致磨损表面出现严重的氧化和脱落材料焊结现象，磨损机制由氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损构成。磨损导致了次表层组织变化，出现严重塑性形变层和马氏体形变层。截面EBSD分析结果反映了表层至次表层的应变，EBSD菊池花样质量从表面朝深度方向逐渐提升，采用EBSD图像分割处理及Band Contrast平均值求解可准确找出磨损导致的形变层终止区域。
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  过时效段露点对双相钢表面色差的影响

  蒋光锐，陈凌峰，王海全，刘金生，刘李斌

  钢铁. 2017, 52(8): 87-91.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170018

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  冷轧双相钢具有较高的抗拉强度和较低的屈强比，成形性能优异，被汽车工业广泛用于生产形状比较复杂的结构件。由于冷轧双相钢中含有较多的易氧化的合金元素如锰、硅等，因此在退火时容易出现表面色差缺陷。采用镀锌模拟器研究了退火的过时效段工艺对该缺陷的影响，分别采用扫描电镜和辉光放电光谱分析了冷轧双相钢试样的表面形貌以及元素分布。结果表明，过时效段的露点温度对表面合金元素的富集和氧化有显著影响，较高的过时效露点温度会导致出现明显的色差缺陷。
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  热冲压硼钢非等温奥氏体相变动力学模型

  李学涛，江社明，张启富，滕华湘，赵海峰，黄鸣东

  钢铁. 2017, 52(8): 92-96.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160553

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  利用Gleeble-3500热模拟试验机对热冲压硼钢进行了线膨胀试验，得到了不同加热速度下硼钢奥氏体化动力学曲线；研究了加热速度对相变过程的影响，结果显示，加热速度越高，获得相同体积分数的奥氏体所需的时间越短，且奥氏体开始转变温度升高，当加热温度介于[Ac1]和[Ac3]时，奥氏体体积分数转变速度随着加热温度的升高先增大后减小。根据奥氏体形核长大理论，考虑加热速度的影响，建立了非等温条件下热冲压硼钢的统一奥氏体相变动力学模型。利用遗传算法确定并优化了硼钢奥氏体化动力学模型中的材料常数，所得材料常数确定的相变模型能够较好的描述硼钢连续加热过程线膨胀曲线，并能够较好地预测硼钢在不同加热速度下的奥氏体体积分数。
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  20CrNi2Mo钢高温变形的本构方程与动态再结晶行为

  张世伟，，杨 明， ，梁益龙，，姜 云，龙绍檑，

  钢铁. 2017, 52(8): 97-105.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170144

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  在DIL805A/T热模拟机上对低碳合金钢20CrNi2Mo进行等温单向热压缩试验，研究了该钢在温度为900～1 050 ℃、应变速率为0.001～1 s－1条件下的应变补偿本构方程及动态再结晶行为，为探索塑性变形行为和组织控制提供理论指导。对应变补偿本构方程进行验证发现，考虑应变补偿后得到的应力值与试验值的线性相关系数[R＝0.992 1，]平均相对误差[AARE]为3.019 2%；采用对[θ-σ]曲线进行3次多项式拟和求解拐点的方法，建立了临界动态再结晶模型，并结合微观组织分析了不同变形条件下动态再结晶进行的难易程度。结果表明，20CrNi2Mo钢在试验条件范围内全部发生了动态再结晶，且变形温度越高，应变速率越小，动态再结晶进行得越充分，并建立了[Z]参数动态再结晶临界应力模型和临界应变模型。