2018年, 第53卷, 第11期　刊出日期：2018-11-15

  

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综合论述
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  中国高速车轮产品质量性能研发应用进展

  苏世怀，赵 海，江 波，邹 强，从 韬，张关震

  . 2018, 53(11): 1-7.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180219

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  介绍了自20世纪90年代中国铁路大提速至今天“复兴号”中国标准动车组投入运营，马钢为满足中国高速铁路的发展，针对高速车轮产品服役过程出现的问题及质量要求，在高速车轮成分自主设计、非金属夹杂物控制、制造工艺等开展的一系列研究工作，试制的车轮实物质量优于进口产品，并通过装车运用对其服役性能进行综合评价，最终形成了从产品研究到推广应用的系统研发闭环，支撑了中国客运时速由最初不到80 km/h发展至350 km/h以上，实现了高速车轮技术自主化、产品国产化，同时对马钢下一步高速车轮产品品种开发及市场开拓等工作进行了展望。
原料与炼铁
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  氧化钙强化鲕状赤铁矿H2还原

  张 凡，黄 润，李明明，吕晓东，张金柱，

  . 2018, 53(11): 8-13.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180207

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  高磷鲕状赤铁矿的还原对磁选分离起着重要作用，为鲕状赤铁矿合理利用开发提供理论依据。以高磷鲕状赤铁矿为原料、H2为还原剂，研究添加CaO对高磷鲕状赤铁矿还原的影响。研究结果表明，温度为1 100 ℃、碱度为1.0时，金属化率达到92.05%。XRD、SEM-EDS分析表明，添加CaO使绝大部分铁氧化物被还原为金属铁，有效促进铁橄榄石（Fe2SiO4）、铁尖晶石（FeAl2O4）还原成铁，金属铁颗粒中的杂质组分降低。动力学结果表明，原矿温度为800～1 100 ℃时符合未反应核模型，未添加CaO原矿表观活化能为49.16 kJ/mol，添加CaO原矿表观活化能为56.46 kJ/mol。两还原过程都受气体扩散控制。
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  LIBSVM回归算法在焦炭强度预测中的应用

  张代林，王 帅，张小勇

  . 2018, 53(11): 14-21.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180144

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  随着高炉大型化和富氧喷吹技术的发展，焦炭在高炉中的骨架作用变得日益重要，建立一种适用性好、准确度高的焦炭强度预测方法对钢铁企业具有重要意义。支持向量机是一种基于统计学理论发展而来的机器学习方法，它在解决小样本、非线性和高维识别中表现出许多特有的优势。采用基于遗传算法参数寻优的支持向量机方法预测焦炭的冷态强度和热性质，通过对比2因素和5因素的预测结果的偏差大小，得知在用支持向量机方法进行建模时，若在配合煤的挥发分Vdaf和黏结指数[G]的基础上加入配合煤灰分Ad、细度以及焦炉平均温度这3个指标，则能得到更接近实际值的预测结果。
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  CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-TiO2渣铁水脱硫动力学

  张康晖，张延玲，吴 拓

  . 2018, 53(11): 22-28.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180139

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  为了研究炉渣铁水脱硫速率，在实验室条件下进行了温度为1 673～1 773 K时CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-TiO2渣铁水脱硫的动力学试验。结果表明，随着温度的增加，脱硫速率加快，炉渣熔化效果更好。多数脱硫反应在约50 min后硫质量分数基本不变。通过建立铁水脱硫动力学的数学模型，计算脱硫过程中硫的传质系数和传质阻力。硫的传质系数范围为5.02×10－7～18.69×10－7 m/s。温度为1 673～1 723 K时活化能为464.06 kJ/mol，温度为1 723～1 773 K时活化能为176.35 kJ/mol。通过矿相解离分析仪（MLA）观察硫在渣铁界面附近的分布情况，结合MLA扫描图片，认为高温时硫在渣中的传质是脱硫过程的限制环节。
炼钢
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  钢包底喷粉精炼新工艺技术的开发及应用

  娄文涛，朱苗勇，程中福

  . 2018, 53(11): 29-35.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180274

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  针对高效洁净钢生产的实际需求与发展要求，研发了钢包底喷粉精炼新工艺（L-BPI），对涉及此新工艺的重大理论问题与关键技术开展了深入研究，揭示了钢包底喷粉的钢水渗漏和粉剂堵塞机理，提出了底喷粉元件的设计理论，研制出抗磨损和耐高温侵蚀的喷粉元件，阐明了钢包底喷粉新工艺多相流传输行为及精炼反应动力学行为，突破了超细狭缝元件中粉剂输送的关键工艺技术，开发了钢包底喷粉新型喷吹装置及自动化控制系统，并成功实施了工业应用试验。结果表明，L-BPI新工艺体现了炉外精炼的高效率和低成本，对新一代洁净钢生产流程的发展具有重要意义。
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  包钢炼钢厂铝镇静钢工艺优化

  刘 南，辛广胜，王文义

  . 2018, 53(11): 36-40.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180115

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  为了解决随着铝镇静钢的产量和品种大幅度增加，铝镇静钢生产经常发生水口结瘤或钢水中钙质量分数高导致的控流不好等生产问题，通过对包钢炼钢厂5号铸机生产铝镇静钢存在的问题进行系统分析研究，采用沉淀脱氧（一次）＋扩散脱氧相结合的脱氧制度；针对精炼渣系进行优化，并采用新的成分判定标准；优化钙处理工艺参数，控制钢水成分、调整喂丝机位置及角度等，实行精准钙处理，并通过实际验证，通过对方案优化前后进行比较，优化后获得良好的经济效益，且很大程度上节省了材料消耗，符合国家当前钢铁行业降耗、绿色智能化的发展要求。
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  180 t RH真空精炼炉脱硫工艺开发及应用

  赵家七，蔡小锋，邹长东

  . 2018, 53(11): 41-46.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180134

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  针对铝镇静无取向硅钢成品硫质量分数超标问题，开发了RH脱硫工艺。通过选择合适的脱硫渣系以及工艺参数，使RH工位脱硫率达到30%～60%，W800系列无取向硅钢成品[w([S])≤]0.005 0%，达标率由72.19%提高至98%以上，同时确保了RH出钢[w(T[O])]＜0.002 0%，[w([N])]＜0.001 5% 。通过转炉出钢和RH过程炉渣脱氧改质，将RH出钢渣中[w((TFe))]控制在3%以下，RH过程炉渣碱度保持在5.0以上，使渣-钢之间硫的分配比达到80～260，有助于提高RH脱硫效果。
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  电磁场作用下连铸保护渣在结晶器内行为分析

  杨 帆，韩毅华，许进忠，朱立光，

  . 2018, 53(11): 47-55.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180138

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  结合电磁场作用下连铸保护渣的发展状况，综述了电磁场作用下保护渣的熔化行为（包括熔化温度、熔化速度、熔化均匀性）、流变行为（包括黏度、黏温曲线、转折温度）、结晶行为（包括结晶矿相、结晶尺寸及结晶率）等变化规律，并基于此分析了电磁场下保护渣熔渣结构与各行为变化的关系，最后提出了存在问题及今后有待进一步完善的研究内容和方向，为系统研究电磁场作用下保护渣的冶金特性和进一步的理论研究提供借鉴。
压力加工
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  基于循环神经网络的板形模式识别模型

  宋明明，王东城，张 帅，徐扬欢，刘宏民，

  . 2018, 53(11): 56-62.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180123

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  板形模式识别是板形控制关键一环。传统的板形模式识别模型存在识别精度差、抗干扰能力差等缺点。随着数据回归任务复杂程度的增加，以深度学习为基础的深度神经网络已经大量用于数据分类、图像处理、模式识别、特征提取等任务。深度学习可通过学习一种深层非线性网络结构，实现复杂函数逼近。基于这一背景提出了基于循环神经网络RNN的板形模式识别模型。结果表明，基于RNN的板形模式识别模型可以完成板形的大数据训练，模型的识别精度和泛化能力都很高，为进一步提高板形控制精度提供了新方法。
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  不锈钢复合板界面组织形貌

  于 涛，井玉安，张亚樵，代自莹，于伟达，常 健

  . 2018, 53(11): 63-69.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180135

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  界面微观组织形貌严重影响不锈钢复合板的界面结合强度及其抗蚀性能，为此，采用氩气保护轧制复合法制备了SUS304不锈钢/普碳钢复合板，对复合板界面区显微组织、元素扩散以及嵌合现象进行了观察分析。结果表明，不锈钢/普碳钢两种金属在界面区域发生了不同程度的相互嵌合，随着轧制道次增加，嵌合程度加深，界面孔洞减少，界面结合强度提高。在界面附近，碳元素穿越界面向不锈钢侧发生扩散，碳化物相主要分布在晶界上，XRD及TEM检测结果表明，富铬碳化物相为M23C6型碳化物。不锈钢复合板剪切强度随压下率增加而增大，经过总压下率为74.5%的轧制后，剪切强度达到361 MPa。
钢铁材料
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  铌钛微合金钢铸坯晶界铁素体形貌与晶界裂纹

  杨忠民，王 凯，孙 秀，笪光杰

  . 2018, 53(11): 70-79.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180101

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  为了研究铌钛微合金钢铸坯表面横裂纹产生的原因，采用金相观察、扫描电镜观察和电子背散射衍射（EBSD）等研究方法，对比分析铌钛微合金钢连铸坯和实验室铸锭的晶界铁素体微观组织特征。结果发现了两类晶界铁素体，一类是晶界一侧呈线性清晰另一侧曲折不清晰类型（称之为晶界一侧清晰型，GF-I型）；第二类是晶界两侧均为曲折不清晰类型（称之为晶界两侧不清晰型GF-II型），在晶界铁素体中均观察到了呈链状线性分布的微孔洞。在GF-I型晶界铁素体中，微孔洞沿晶界清晰一侧呈链状一列分布；在GF-II晶界铁素体中，微孔洞呈链状分布在晶界铁素体中间部位。晶界铌钛微合金粒子的析出促进了晶界铁素体的形核，是导致晶界铁素体中的链状微孔洞形成的重要因素。由于铌钛微合金粒子沿着原奥氏体晶界析出钉扎了原奥氏体晶界，同时也钉扎了晶界铁素体的清晰一侧晶界，改变了晶界铁素体的生长方向，使GF-I型的生长方向向着曲折一侧或沿着原奥氏体晶界生长。对于GF-II型铁素体，由于析出粒子的钉扎作用，奥氏体晶界没有发生移动，铁素体是向两侧奥氏体内长大机制。晶界微孔洞是连铸坯表面横裂纹产生和扩展的原因。
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  加热速率对镀锌热成形钢镀层组织的影响

  李学涛 ，，张 杰，江社明，张启富，徐德超，滕华湘，

  . 2018, 53(11): 80-84.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180112

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  利用扫描电镜（SEM）及附带能谱仪系统（EDS）和辉光放电光学光谱仪（GDOES），研究了不同的加热速率对镀锌热成形钢镀层组织的影响。结果表明，镀层组织主要由Γ相和α-Fe（Zn）组成，随着加热速率的降低，锌镀层中的α-Fe（Zn）相增多，Γ相比例减少。当加热速率为5～15 ℃/s时，镀层中主要以α-Fe（Zn）为主，Γ相很少，且靠近铁基体侧无Γ相；随着加热速率的降低，镀层中铁质量分数逐渐增多，合金化镀层厚度逐渐增厚；加热速率为15 ℃/s，镀层中的铁和锌分布地较均匀；加热温度为900 ℃时，控制加热速率为5～15 ℃/s，可有效减少或避免液态金属致脆性（LMIE）裂纹的产生。
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  冶金工艺对GCr15高周旋转弯曲疲劳性能的影响

  史智越，徐海峰，许 达，俞 峰，曹文全

  . 2018, 53(11): 85-92.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180129

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  对真空脱气与电渣重熔两种冶金工艺制备的GCr15轴承钢进行了高周机械疲劳试验研究，发现在107次疲劳寿命条件下，电渣重熔轴承钢具有1 085 MPa的旋弯疲劳强度，高于真空脱气轴承钢的1 000 MPa。利用扫描电镜对疲劳断口进行了表征和分析，结果显示引起电渣重熔轴承钢起裂的夹杂物尺寸分布在3.4～25.6 μm，而导致真空脱气轴承钢裂纹起裂的夹杂物尺寸为13.3～71.9 μm。通过对旋弯疲劳断口的起裂核心夹杂物、裂纹扩展的鱼眼以及瞬间断裂区等疲劳全过程特征参数与旋弯疲劳强度以及旋弯疲劳寿命间关系研究，发现了大颗粒夹杂物尺寸（DS）及分布是影响轴承钢旋弯疲劳强度与寿命的关键因素，指出降低轴承钢中大颗粒夹杂物尺寸、控制其分布以及提高裂纹容忍度依然是未来高端轴承钢冶金控制的发展方向。
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  纯铁中间层对热轧钛/钢复合板性能的影响

  余 超，赵云鹏，许朋朋，任建凯，肖 宏

  . 2018, 53(11): 93-101.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180150

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  针对钛和碳钢热轧复合时，复合界面容易形成脆性化合物的问题，通过添加工业纯铁为中间层材料，将坯料在850 ℃下加热2 h后进行热轧复合，通过光学显微镜、扫描电子显微镜观察以及拉伸、弯曲和拉剪试验，研究纯铁中间层对复合板界面微观形貌和力学性能的影响。结果表明，在压下率较小时，加入纯铁中间层有利于提高钛/钢复合板的复合强度；在压下率较大时，加入纯铁中间层和不加入纯铁中间层均能达到较高的复合强度；加入纯铁中间层可以有效改善钛/钢复合板弯曲性能和拉伸性能。
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  高强度螺栓用非调质钢的研制与应用

  王利军，阮士朋，王宁涛，翟进坡，张素萍，王 晶，

  . 2018, 53(11): 102-106.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180109

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  为了开发高强度高韧性且具有良好加工性能的节能型非调质冷镦钢，采用“转炉-LF精炼-连铸-控轧控冷”工艺试制了高强度螺栓用非调质钢，并对试制产品的组织性能及拉拔、稳定化处理工艺进行了研究。结果表明，试验工艺条件下试验钢的显微组织为细晶铁素体+珠光体，抗拉强度均值为739 MPa，断后伸长率均值为22.2%；热轧盘条拉拔减面率为15%～25%时，可满足9.8级螺栓的抗拉强度要求，热轧盘条拉拔减面率为30%～40%时，可满足10.9级螺栓的抗拉强度要求；在保温1 h条件下，在150～450 ℃范围内，随温度提升，样品强度和硬度呈先增加后降低趋势，在250 ℃时强度、硬度最高；在250 ℃保温0～2 h条件下，拉拔样的强度、硬度随保温时间延长而增加；当拉拔减面率为40%时，压缩后高度比为24.6%时仍未开裂。
环保与能源
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  烧结矿余热回收竖罐热工参数确定方法及其应用

  徐天骄，张 晟，高建业，冯军胜，董 辉

  . 2018, 53(11): 107-111.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180155

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  烧结矿余热回收竖罐热工参数的确定是保证竖罐式余热回收技术工程化实施效果的关键因素之一。针对烧结矿余热回收装置热工参数研究不足的问题，提出了以罐体出口热载体焓?为判据的竖罐热工参数确定方法；以某年产260万t烧结机为实例，采用解析计算方法确定了竖罐适宜热工参数。热工参数确定的核心在于，首先确定竖罐热工参数范围，进而采用正交试验获得适宜热工参数组合。以单罐为例，计算实例的气固水当量比为1.06，冷却段直径为9.0 m，冷却段高径比为1.0，出口热载体焓?为21.33 MW。