2018年, 第53卷, 第2期　刊出日期：2018-02-15

  

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综合论述
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  大型钢铁企业绿色制造创新实践与展望

  王新东，田京雷，宋程远

  . 2018, 53(2): 1-9.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170533

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  绿色钢铁是世界钢铁工业发展的共同选择与发展方向，节能环保、降耗减排等方面的法规和要求日益严格，钢铁行业需加快绿色制造工艺、技术、装备的改革和创新。结合国内某大型钢铁企业近些年来在节能减排、资源利用、技术创新等方面取得的阶段性成果，总结了钢铁行业焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢、辅助流程等工序在绿色制造方面的创新技术。围绕未来绿色发展思路，该大型钢铁企业按照“六位一体”总体布局，通过主持和参与国家重点研发计划课题，提出了十项绿色引领技术，旨在持续引领行业绿色化、智能化发展。
原料与炼铁
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  还原条件对COREX球团显气孔率和金属化率的影响

  刘 颖，李正一，狄瞻霞，龙红明，春铁军，王 平，

  . 2018, 53(2): 10-13.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170268

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  球团金属化率是COREX还原过程的重要指标，球团显气孔率直接影响球团在COREX竖炉中的还原程度。模拟COREX竖炉荷重还原条件，研究了不同还原条件对球团还原后金属化率和显气孔率的影响规律，并针对COREX竖炉炉料黏结现象，在球团表面涂覆固体制剂，对还原后涂层球团金属化率和显气孔率进行了分析。研究结果表明，当温度为800～950 ℃时，随着温度上升，金属化率增大，同时球团显气孔率提高；还原气体中H2增加时，球团金属化率和显气孔率也会提高，H2体积分数每增加5%，还原后球团金属化率增加2.6%。在850 ℃时，轻烧白云石与塑料比值为1[∶]1时的涂层球团还原后显气孔率和金属化率分别为53.8%和60.2%。
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  高磷鲕状赤铁矿气基竖炉直接还原试验

  闫龙飞，师学峰，赵 凯，胡长庆，龙 跃

  . 2018, 53(2): 14-19.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170258

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  针对高磷鲕状赤铁矿无法高效利用的现状，采用XRD和SEM对高磷鲕状赤铁矿矿物的组成及矿相结构进行研究分析，提出采取气基直接还原工艺来处理此类矿石。系统研究与分析了还原温度、还原时间、还原气氛和还原气量等因素对高磷鲕状赤铁矿直接还原过程中金属化率的影响规律。研究结果表明，在还原温度为1 100 ℃、还原时间为4 h、还原气体中[φ(H2)∶][φ(CO)]为1[∶]1、还原气体流量为2 600 m3/h的条件下，金属化率可以达到92.10%。
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  炉腹角和炉身角对高炉煤气流分布的影响

  左海滨，郭龙飞，王亚杰，郑 劲

  . 2018, 53(2): 20-26.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170274

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  维持合理的煤气流分布是高炉高效、低耗、稳定运行的关键。高炉气流分布不仅与原燃料质量、操作制度有关，还取决于炉型设计等先天因素，合理的炉型设计是获得合理气流分布的基础。基于传热学和流体力学基本原理，建立了高炉传热和煤气流流动数学模型，利用试验获得了模型的相关参数，通过数值模拟方法研究了炉腹角、炉身角以及等效炉腹角对高炉气流分布的影响。结果表明，减小炉腹角、增大炉身角有利于抑制边缘气流发展。调整等效炉腹角同样可以达到控制边缘气流的目的，但与改变炉腹角相比，其作用强度和作用范围更大，且最大影响区域也不相同。
炼钢
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  合金钢中MnO/FeO大型夹杂物来源分析

  邓志银，朱苗勇

  . 2018, 53(2): 27-31.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170333

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  为了研究钢中MnO/FeO大型夹杂物的来源，基于工业试验和大样电解分析，对比了钢中的显微夹杂物和引流砂的烧结行为。研究结果表明，钢中MnO/FeO大型夹杂物与细小显微夹杂物没有明显关联，这些大型夹杂物并不是来源于钢中的细小夹杂物。依据热力学分析可知，这些夹杂物也不是二次氧化的产物。基于铬质引流砂烧结机理和大型夹杂物的化学成分，可以确定这些大型夹杂物为引流砂及其烧结产物。当引流砂进入钢液后，要在中间包内完全去除是十分困难的。在钢包开浇时，应尽可能移除引流砂，这对提升钢的质量具有重要意义。
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  转炉底吹枪优化布置的数值模拟

  李 姣，于会香，王新华，高 攀 ，李海波

  . 2018, 53(2): 32-39.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170361

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  为了优化转炉底吹搅拌效果，以某钢厂转炉为研究对象，运用软件Ansys-Fluent建立三维Euler数学模型，研究了底枪支数对底吹氩转炉内钢液混匀行为的影响规律。结果表明，4支底枪分布，单支底吹流量大，熔池内回流区发展充分，底吹元件不易堵塞，并且熔池内钢液的平均速度大，弱流区、低速区和死区的范围小，混匀时间短，是最佳的底枪支数分布。部分底枪集中布置的8支和12支分布，流动形式等效于4支底枪分布，但能量的利用率较低，这种多支底枪分布有利于熔池上半部分的混匀，但是由于底吹元件多，单支底吹流量小，对炉底的搅拌作用差。实践表明， 采用4支底枪分布，转炉吹炼终点各项技术指标得到很大的改善，与数值模拟结果相符合。
压力加工
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  二次冷轧机组乳化液流量与浓度综合优化设定

  崔亚亚，李柏阳，白振华，崔熙颖，李小峰，徐纪栓

  . 2018, 53(2): 40-44.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170426

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  针对以往现场对于二次冷轧机组直喷系统润滑与油耗研究较少、乳化液流量与浓度分开设定、不能同时兼顾润滑性与油耗的问题，在充分结合二次冷轧机组直喷系统的设备与工艺特点的基础上，从油耗固定模式以及润滑保证模式入手，考虑到钢种与规格的影响，建立了相应的适合于二次冷轧直喷系统的乳化液流量与浓度综合优化设定技术，编制出了相应的乳化液流量与浓度综合优化设定软件，并将其应用到某钢厂1 220二次冷轧机组的生产实践，取得了良好的使用效果，具有进一步推广应用的价值。
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  热轧工艺对钛析出强化钢表面色差的影响

  杨 军，高建红，杨启宇

  . 2018, 53(2): 45-49.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170321

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  冷轧高钛成分体系析出强化钢表面色差影响成品质量，分析了热轧工艺对表面色差缺陷的影响和机理。表面色差是由带钢表层晶粒大小差异造成的，在热轧过程中，表层钛二相粒子析出量不同使得在退火过程中对晶粒细化作用不同，并造成表面色差。通过不同终轧温度和卷取温度对色差程度的影响试验表明，终轧温度低有利于成品色差缺陷的改善，卷取温度对色差缺陷改善不明显，860 ℃的终轧温度对应成品表面没有色差缺陷。
钢铁材料
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  超低碳含铌钢的块状相变及动力学

  陆恒昌，胡春东，王存宇，浦恩祥，刘剑辉，董 瀚，

  . 2018, 53(2): 50-54.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170334

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  为了探究一种超低碳含铌钢（0.002C-0.52Nb）的相变机制及动力学，采用热膨胀法研究其连续冷却转变行为，通过光学显微镜及扫描电镜观察组织转变特征及规律，并用改进的JMA方程计算相变界面移动速率。结果表明，试验钢在3～30 ℃/s冷速范围内的组织具有块状相变的特征，即新相铁素体晶界呈不规则的锯齿状，可以跨越原奥氏体晶界生长；相变动力学计算结果显示，同一冷速下的界面速率基本稳定，3、5、10、30 ℃/s对应的平均界面移动速率分别为（0.65、1、1.7、6.2）×10－5 m/s，相界面移动速率随冷速增加而提高，与冷速的增加比例基本相当，界面控制的动力学方程基本适用，铌溶质在一定程度上影响了相界移动速率。
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  含磷高强IF汽车钢的应变硬化及微观结构特征

  朱瑞琪，宋新莉，郑爱琴，陈荣东，贾 涓，范丽霞

  . 2018, 53(2): 55-59.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170337

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  为了研究含磷高强IF汽车用钢应变硬化特性与微观结构特征，借助万能拉伸试验机测试试验钢的应力-应变曲线，利用光学显微镜、扫描电子显微镜附件电子背散射衍射仪、透射电子显微镜等分析试验钢的组织、织构、滑移带及位错结构等。结果表明，添加质量分数0.056%磷的高强IF钢冷轧板在810 ℃退火120 s以后，得到多边形铁素体晶粒，屈服强度为212 MPa，抗拉强度为367.5 MPa，塑性应变比[r]值为2.45，应变硬化指数[n]为0.28。{111}面织构体积分数达到65%。钢中有极少纳米析出相TiC及尺寸较大的MnS与Ti4C2S2析出相。应变量从0.5%增加到11%，位错密度增大，位错结构形态有位错线、蜂窝状位错与梯形位错等。
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  长期时效对ЭП866钢组织和力学性能的影响

  张凯强，李激光，赵吉庆，唐广波

  . 2018, 53(2): 60-66.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170354

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  研究了ЭП866钢650 ℃下经最长2 000 h时效处理后组织和力学性能的变化规律，并运用Thermo-Calc热力学软件研究了钢中铬质量分数变化对σ相平衡析出的影响。结果表明，650 ℃长期时效后，钢中的析出相主要为M23C6、MX、Laves和σ相，同时发生了马氏体板条回复及析出相的粗化。材料的强度和硬度在500 h时效时间内下降较快，主要受析出相粗化和组织回复共同作用的影响；时效时间延长后，由于硬脆的σ相大量析出，强度和硬度缓慢下降。冲击吸收能量在1 000 h时效时间内呈下降趋势，主要受Laves相粗化和链状分布的M23C6的影响，时效时间延长后，组织回复引起软化的作用增强，冲击吸收能量又略有升高。Thermo-Calc计算结果表明，时效过程中σ相的析出与铬元素在晶界上的偏聚有关。
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  利用Zr-Ti复合脱氧技术生产低温压力容器钢

  王 博，李铸铁，伊萨耶夫·欧列格，吴开明，战东平

  . 2018, 53(2): 67-72.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170372

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  为了考察Zr-Ti氧化物质点对钢力学性能的影响，在转炉→LF/RH精炼→板坯连铸→控轧控冷→调质热处理工序，以Zr-Ti复合脱氧代替铝脱氧技术生产了一种低温压力容器钢。对该钢进行了金相显微镜、扫描电镜观察、能谱分析和各项力学性能检测，试验结果表明，钢中生成了尺寸细小的Zr-Ti复合氧硫化物夹杂；钢的内部显微组织主要为贝氏体和少量的针状铁素体，组织均匀，晶粒尺寸小，晶粒度达到9级以上；该钢力学性能优异，横向、纵向力学性能趋同，尤其是低温冲击韧性突出，－60 ℃冲击功高达100 J以上，韧脆转变温度低于－55 ℃。因此，Zr-Ti复合脱氧技术对钢起到了细化晶粒、均匀组织的作用。
环保与能源
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  B2O3对含钛高炉渣中钙钛矿相及渣铁分离的影响

  孙正汉，黄晓丽，丁跃华，耿朝阳，高建勇，林银河

  . 2018, 53(2): 73-77.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170277

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  针对钒钛磁铁矿高炉冶炼过程出现的炉渣黏稠、渣铁难分等问题，通过配加不同比例的B2O3改性剂对炉渣成分进行调整，研究了改性剂对含钛高炉渣中钙钛矿晶粒的析出行为、微观形貌等的影响，并探讨了改性剂B2O3的改性机理。结果表明，添加一定量的B2O3能够对钙钛矿晶粒的析出产生比较明显的抑制作用，其效果随B2O3添加量的增加而增加。结合SEM-EDS对产物进行分析，发现随着B2O3改性剂用量的增加，金属铁更加容易聚集长大。B2O3作为一种低熔点助熔剂进入高钛型高炉渣中，能够有效地降低冶金渣的黏度和液相线温度，改变渣的物相组成，实现富钛相较好的富集，此方面的机理研究能够对将来高钛型高炉渣的资源化利用提供一定的理论基础。
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  高炉喷吹煤气工艺中炉顶煤气循环的变化规律

  刘 颂，吕 庆，张旭升，刘小杰，王书恒，李福民

  . 2018, 53(2): 78-82.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170366

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  高炉喷煤新技术结合了高炉和造气炉的传统工艺，通过炉顶煤气循环，实现了炉顶煤气的合理利用。结果表明，随着循环时间的增加，所需煤量增多，造气炉煤气中H2和CO体积分数升高，高炉中总热收入和热量收支差降低；炉顶煤气中H2和CO体积分数升高，N2和CO2体积分数降低，且随着煤气循环，最终达到气体成分基本不变，保证了高炉的最佳运行状态。
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  铬镍不锈钢酸洗污泥还原预处理脱硫动力学

  李小明，尹卫东，沈 苗，邹 冲，崔雅茹，赵俊学

  . 2018, 53(2): 83-90.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170382

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  铬镍不锈钢酸洗污泥含有镍、铬、铁等有价资源，将其返回冶炼工序可实现污泥去毒、消纳、资源化利用的目标。酸洗污泥返回炼钢利用的关键是硫酸盐在渣中的稳定性、转化和钢水增硫问题。针对上述问题，采用还原脱硫对酸洗污泥进行预处理，利用差热?热重方法对不锈钢酸洗污泥预还原过程脱硫动力学进行了分析。结果表明，脱硫反应阶段温度为800～1 000 ℃，低升温速率10 ℃/min有利于污泥中硫的去除。最概然机理函数为Avrami-Erofeev式，机理符合随机成核和随后生长模型，活化能为492.909 7 kJ/mol。
技术交流
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  海洋平台用齿条钢特厚板坯料水冷模铸技术研发

  刘 艳，曹建宁，耿明山，

  . 2018, 53(2): 91-96.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170297

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  从特厚板坯料制造的角度，综述了海洋平台用齿条钢在国内外执行的标准及生产现状，分析了特厚板坯料生产技术及其难点。在此基础上，介绍了中冶京诚顺序凝固水冷模铸技术及中试结果，并采用仿真手段，预测了采用水冷模铸技术生产齿条钢坯料的可行性。仿真结果表明，采用顺序凝固的水冷模铸技术能够制造大单重高品质齿条钢坯料，为齿条钢坯料生产探索了一条兼具经济性和实用性的工艺方法。
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  首钢京唐钢厂“一罐到底”模式运行实践分析

  石鑫越，韩伟刚，郦秀萍，张春霞，吴重远，魏志军

  . 2018, 53(2): 97-102.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170326

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  “一罐到底”模式是目前铁钢区段中较为先进的运行模式，与其他模式相比，在占地面积、设备投资、人员配备、运行时间、铁水温降、粉尘排放等方面具有显著优势，已经被钢铁企业接受并逐渐应用。对首钢京唐钢厂高炉-转炉区段“一罐到底”运行模式进行了系统研究，重点对首钢京唐钢厂铁钢区段的运行时间和铁水罐周转时间进行解析，并对铁水罐重罐和空罐的温降进行解析。在此基础上，提出铁水罐周转过程动态运行规则，并在首钢京唐钢厂取得了显著效果。