2018年, 第53卷, 第1期　刊出日期：2018-01-15

  

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综合论述
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  钢铁工业烧结过程VOCs减排研究进展

  王海风，秦 松，姜 曦，张春霞

  . 2018, 53(1): 1-7.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170278

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  铁矿石烧结是挥发性有机化合物（VOCs）的产生源之一。目前中国钢铁工业烧结过程VOCs排放基本处于“无标准、无监测、无检测”的阶段，对VOCs排放量尚不清楚。总结了国内外钢铁工业烧结过程VOCs排放现状及标准，分析了烧结过程VOCs的生成机理。结果表明，VOCs主要由焦炭、含油氧化铁皮等原燃料中的挥发性物质形成，并以气体形式排放。将VOCs减排方法分为源头削减、过程控制及末端治理3种。源头削减是减少粉尘和轧屑的油类带入，是烧结过程抑制VOCs产生的最佳选择；过程控制是将烧结台车的部分热废气再次引入烧结料层循环利用，热废气所含的VOCs在通过1 300 ℃以上的烧结带时被分解；末端治理主要有活性炭法和MEROS法。上述技术在中国部分钢铁企业都有应用实践。随着VOCs标准的制定，中国钢铁工业烧结过程VOCs有望在现有技术基础上达标排放。
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  铁矿烧结配矿模式研究进展

  李 军，刘代飞，史先菊，陈许玲

  . 2018, 53(1): 8-16.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170245

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  新常态经济下中国钢铁工业进入创新驱动式内涵发展的新阶段，进一步提升铁矿石配矿的技术经济综合指标对烧结生产至关重要。归纳了烧结配矿过程描述模式，提出了综合工序、特性和技术、经济及环境指标信息的配矿求解组态模式。分析了主要烧结配矿技术的特点，结合配矿组态模式，探讨了烧结配矿信息的解析和模式化，对配矿模式研究方向进行了展望。
原料与炼铁
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  润磨对人工磁铁精矿球团性能的影响

  刘承鑫，余俊杰，张泽强，张汉泉

  . 2018, 53(1): 17-23.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170216

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  人工磁铁矿具有不完整的晶体结构，矿石内部组织结构的不均匀程度较高，对其表面活性、比表面积等有不同程度影响，而这些因素对人工磁铁精矿球团性能具有决定性影响。以酒钢人工磁铁精矿和福建人工磁铁精矿为试验原料，造球前分别对其润磨预处理，探索润磨预处理对人工磁铁矿的表面性质、成球性能和焙烧球性能的影响。研究表明，经润磨预处理后，人工磁铁精矿粒度分布更为合理，表面形貌发生变化，比表面积和表面活性显著提高，成球性得到改善，生球落下强度和抗压强度均较高，而膨润土用量较低，但是生球爆裂温度有所下降。润磨预处理使生球中颗粒堆积得更加紧密，减少了球团内部孔隙度，增大了接触面积，同时矿物颗粒表面不规则程度增加，固相扩散反应更容易进行，可以有效提高人工磁铁精矿球团焙烧后的抗压强度，在不影响焙烧球团抗压强度的前提下降低焙烧温度、缩短焙烧时间，降低球团生产总能耗，达到为企业节能降耗的目的。
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  钒钛铁精矿非自然碱度含碳球团高温固态还原试验

  吴恩辉，侯 静，李 军，马 兰，杨绍利

  . 2018, 53(1): 24-28.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170204

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  为了研究钒钛铁精矿非自然碱度含碳球团高温固态还原规律，以钒钛铁精矿为原料，在实验室条件下，探索了还原温度、还原时间、碱度和配煤比对钒钛铁精矿非自然碱度含碳球团高温固态还原的影响，采用X射线衍射仪测定了金属化球团的物相组成。研究结果表明，适当提高还原温度、延长还原时间、提高碱度和配煤比均可促使球团的金属化率提高；对于钒钛铁精矿金属化球团物相组成，在还原温度高于1 400 ℃时，金属化球团中出现大量碳氮化钛，碱度的提高有利于抑制还原产物中碳氮化钛的生成，配煤比的增加促进了碳氮化钛的生成。从后续熔分工序对钒钛铁精矿金属化球团质量要求的角度来说，高温固态还原的适宜条件， 还原温度为1 350 ℃，碱度为1.0，还原时间为30 min，配煤比为1.3，在此条件下，球团的金属化率为93.72%，金属化球团碳质量分数为6.08%，主要物相为黑钛石和金属铁。
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  炉缸活跃性指数及改善措施

  陈 川，安 钢

  . 2018, 53(1): 29-33.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170273

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  随着高炉冶炼的不断强化，炉缸活跃性问题日益引起高炉操作者的重视，为了更加合理地评价炉缸活跃性，进而指导高炉生产，定义了一种炉缸活跃性评价指数，定量分析影响炉缸活跃性的各个因素，同时根据冶炼实践，提出了改善炉缸活跃性的主要措施。研究结果表明，影响炉缸活跃性指数的因素包括料柱的固有属性以及渣铁的物理特性，通过提高炉缸焦炭粒径、孔隙度以及降低炉渣黏度可以提高炉缸活跃性指标。高炉实际生产过程中，应保证全风炉温，同时合理控制喷煤量以及碱金属负荷，从而提高炉缸内焦炭的更新速率，降低焦炭劣化，改善炉缸活跃性。
炼钢
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  铝镇静钢中夹杂物形态对其去除的影响

  邓志银，周业连，朱苗勇

  . 2018, 53(1): 34-40.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170226

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  为了研究夹杂物形态对其去除的影响，采用工业试验研究分析了钢中夹杂物的种类与全氧质量分数的关系，并通过水模型试验研究了夹杂物在钢-渣界面的去除行为，讨论了固态夹杂物和液态夹杂物的去除行为差异。试验结果表明，在RH精炼前对钢液进行钙处理会严重限制RH去除夹杂物的能力，因而这种方法并不适合于对全氧要求严格的钢种；夹杂物的形态对其在钢-渣界面的分离有重要的影响，相比固态夹杂物，液态夹杂物在钢-渣界面的分离需要更长的时间，在其未彻底分离之前很有可能会被钢液流动再次带回钢中，因而更难去除。为了获得更低的全氧质量分数，在铝镇静钢的精炼过程最好能使夹杂物保持固态并且与钢液不浸润。
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  GCr15连铸大方坯凝固终点及末端的大压下区间

  周伟基，沙玉峰，路 辉，赵军普，刘 浏

  . 2018, 53(1): 41-45.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170255

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  建立二维非稳态传热模型对380 mm×490 mm大方坯凝固过程进行了模拟计算，并采用射钉试验结果验证了该模型的准确性。计算结果表明，拉速对凝固终点影响最大，过热度和比水量影响较小。拉速每增加0.01 m/min，凝固终点后移约0.5 m；过热度每增加10 ℃，凝固终点后移约0.3 m；比水量每减少0.02 L/kg，凝固终点后移约0.15 m。在固相率较低时进行大压下，铸坯中心质量并未改善，同时会产生2.0级的中间裂纹。通过调整拉速，在较高固相率时进行大压下，铸坯中心偏析由2.0级改善到0.5级，中心疏松和缩孔降到0.5级，并且消除了内部裂纹。
压力加工
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  CSP流程薄规格热轧带钢氧化铁皮控制技术

  汪水泽，刘 洋，孙宜强，胡宽辉

  . 2018, 53(1): 54-58.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170300

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  为了研究主要工艺参数对热轧带钢表面氧化铁皮的影响，基于CSP生产线开展了工业试验。试验结果表明，带钢的厚度规格对氧化铁皮厚度有重要影响，并且由于供氧的差异，带钢宽度方向氧化铁皮厚度的分布不均匀；通过调整终轧温度和层流冷却方式，可以减小氧化铁皮厚度，但效果并不明显；降低卷取温度，有利于促进FeO共析反应的发生，提高α-Fe＋Fe3O4的体积分数，室温下氧化铁皮的附着力也得到一定程度的改善；带钢宽度方向上氧化铁皮结构存在区别，中部FeO的共析反应更为充分。
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  六辊轧机冷轧过程边部减薄预报模型

  崔亚亚，白振华，崔熙颖，刘硕杨，蒋青林，郭乾勇

  . 2018, 53(1): 56-53.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170282

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  针对以往对带钢边部减薄的研究是以减薄量的分析为主而未涉及减薄宽度、不利于现场控制的问题，以六辊冷轧机组为研究对象，充分结合冷轧过程的设备与工艺特点，提出了一套利用边部减薄区域宽度、平均减薄厚度、中位减薄厚度、最大减薄厚度等4项特征参数来描述边部减薄的新方法，从工作辊压扁系数沿辊身的分布以及带钢内部金属的横向流动两个方面分析了带钢边部减薄的形成机理，建立了相应的轧辊弹性压扁系数混合修正模型。随后，在上述研究的基础上，建立了一套适合于六辊冷轧机组的带钢边部减薄预报模型，给出了相应的轧辊弹性压扁系数加权拟合系数求解方法，为现场对冷轧过程中带钢的边部减薄进行有意识控制奠定了理论基础。
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  304不锈钢冷轧带钢振动时效处理数值模拟

  张立刚，霍广贺，肖 宏，谢红飙，何咨毅

  . 2018, 53(1): 59-64.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170303

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  降低和均化冷轧带钢中残余应力是防止板形缺陷追求的重要目标。通过弹塑性有限元数值模拟，得到了具有残余应力的冷轧带钢，对其添加振动时效工艺进行数值模拟，获得了振动各个参数对带钢中残余应力的改善规律。研究结果表明，振动时效工艺对带钢残余应力有显著的减少与均化作用；激振力选取原则是动应力与初始残余应力之和达到材料的屈服极限且小于材料的抗拉极限；激振频率选取接近于固有频率；激振时间的选择取可以根据振动过程中激振力产生的动应力与带钢残余应力之和开始小于屈服极限的时间确定。
钢铁材料
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  M2高速钢大尺寸碳化物的形貌特征及析出机理

  王启明，成国光，黄 宇

  . 2018, 53(1): 65-71.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170259

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  主要研究成品及锻造后M2高速钢碳化物种类和析出机理，为大尺寸碳化物控制提供理论依据。采用扫描电镜和能谱仪观测成品及锻造后M2高速钢中碳化物形貌、成分和分布；采用Thermo-Calc热力学软件计算M2高速钢的平衡析出相和Scheil凝固过程。结果表明，成品M2高速钢棒材中大尺寸碳化物网状分布包括MC、M6C、M2C碳化物及其复合碳化物；锻造后高速钢中出现带状碳化物和粗大碳化物堆积现象。平衡条件下，MC和M6C碳化物的析出温度分别为1 294和1 288 ℃，高于1 220 ℃奥氏体化温度；Scheil凝固时，MC、M6C和M2C碳化物依次析出。采用热处理及锻造难以消除M2高速钢中大尺寸碳化物，控制钢液凝固过程中碳化物的析出有重要意义。
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  20CrMnTiH低碳马氏体钢疲劳裂纹稳态扩展模型

  肖 瑞，，杨 明，

  . 2018, 53(1): 72-78.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170331

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  研究了不同淬火工艺对20CrMnTiH 钢的力学性能和裂纹扩展速率的影响规律，通过测试获得了不同热处理状态下的力学性能指标和稳态扩展区的Paris裂纹扩展模型，其中当奥氏体化温度为1 100 ℃并采用冰盐水淬火时，该热处理状态下的组织具有最高的裂纹扩展阻力，裂纹扩展速率最慢。与此同时，基于拉伸性能建立了裂纹扩展的数学模型，该模型计算的20CrMnTiH 钢在应力比[R＝0.1]时的裂纹扩展速率与试验测试结果误差较小，具有较高的准确性。
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  DP780 双相钢烘烤硬化行为及微观组织演变

  李 辉，史春丽，尹红霞，祝贞凤

  . 2018, 53(1): 79-82.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170280

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  研究了预应变及烤漆制度（温度、时间）对DP780汽车用钢烘烤硬化性的影响，测试了力学性能，运用金相显微镜、透射电镜、EBSD技术观察了微观组织。试验结果表明，随预变形量增大，烤漆硬化值（Bake Harden，BH）首先呈逐步增大的趋势，当预变形量为8%时达到BH峰值，约45 MPa，随后BH值开始降低。预变形量对BH值的影响，主要是基于对基体内可移动位错密度的影响。随烘烤温度的提高及烘烤时间的延长，BH值逐步增大。当烘烤温度由150提高到210 ℃时，BH值提高了30 MPa；烘烤时间由20增加到100 min时，BH值只提高了10 MPa，烘烤温度的影响更为明显。
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  AlN析出对DC01搪瓷用钢鳞爆性能的影响

  李 黎，肖宗益，刘 宇，周焕能，贾冬梅，

  . 2018, 53(1): 83-87.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170306

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  为了研究AlN颗粒析出对DC01搪瓷用钢鳞爆性能的影响，通过对DC01搪瓷用钢采用不同卷取温度（580、610及640 ℃）控制退火成品第二相粒子AlN颗粒析出并采用模拟搪瓷试验对退火成品进行涂搪对比。结果表明，当卷取温度为580 ℃时，退火后析出相以Fe3C颗粒为主，平均尺寸约为500 nm；随着卷取温度升高到640 ℃，在钢板内形成大量、弥散分布的第二相粒子AlN颗粒，其平均尺寸为50 nm左右，从而形成了大量的贮氢陷阱，能有效提高钢板的贮氢性能，避免鳞爆缺陷产生。
环保与能源
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  碳对含钛高炉渣钠化反应热力学及钠化率的影响

  居殿春，邱家用，徐敏人，张 俊，王海风，齐渊洪

  . 2018, 53(1): 88-93.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170239

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  为高效回收含钛高炉渣中钛元素，探索含钛高炉渣综合利用的新工艺。通过热力学计算分析了含钛高炉渣钠化可行性，热力学计算结果表明，在高于碳酸钠熔点1 124 K低于1 423 K的温度范围内进行含钛高炉渣的钠化反应是可行的。采用渣碱共熔法对含钛高炉渣进行钠化试验研究，结果表明，碳可以促进含钛高炉渣的钠化，随着配碳量的增加，含钛高炉渣的钠化率增加，在含钛高炉渣粒径[d0]为0.075 mm、反应温度为1 423 K、反应时间为2 h的条件下，当配碳量为[nC∶][nNa2CO3＝]2[∶]1时，含钛高炉渣的钠化率达到78%并维持稳定状态。
装备技术
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  薄带钢轧制过程中辊端压靠问题与辊型技术

  何小丽，刘巨双

  . 2018, 53(1): 94-100.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170293

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  为了改善1420 UCM冷连轧机轧制硬质薄规格镀锡板时轧制力偏大以及实物板形质量较差的情况，通过理论分析结合有限元模拟和现场试验，揭示了问题产生的原因，确定了相应的解决问题的技术思路。运用基于有限元模拟的辊型设计方法和软件，研制了新的工作辊端部辊型。生产应用结果表明，该工作辊端部辊型能够有效减轻压靠，取得良好的使用效果，板形缺陷出现的概率由原来的33.3%下降至5.2%。