2018年, 第53卷, 第5期　刊出日期：2018-05-15

  

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综合论述
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  40CrNiMo钢国内外研究现状

  王敬忠，李科元，刘阿娇，杜忠泽

  . 2018, 53(5): 1-10.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170437

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  从常规热处理及性能、形变热处理、表面热处理、析出相与合金优化以及其他方面的研究等5个方面，对40CrNiMo国内外的研究现状进行了详细回顾。重点评述了新技术（表面化学热处理、表面激光淬火、镀铬层喷丸处理、合金优化及析出相）在40CrNiMo钢生产上的研究与应用，热处理（亚温淬火、深冷处理）在对其性能挖掘方面的研究；另外，简要综述了车削参数对40CrNiMo钢疲劳强度、表面粗糙度的影响，应力腐蚀条件下其断裂特性；指出了当前40CrNiMo钢的研究中存在的不足和今后潜在的发展方向。
原料与炼铁
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  高硫铁精矿配比对球团工艺参数及性能的影响

  周明顺，王义栋，赵东明，王俊山，李建军，金增武

  . 2018, 53(5): 11-17.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170350

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  万利铁精矿为高硫高镁低硅精矿，粒度满足造球生产要求。矿物中硫以硫铁矿形式存在，镁以碳酸镁形式存在，含硫和含镁矿物散布在大的磁铁矿颗粒之间，解离度高。考察了万利矿配比对造球参数、焙烧参数等球团生产指标的影响规律。试验结果表明，提高预热和焙烧温度措施，可显著提高球团的焙烧效果。万利精矿配比为70%左右时，抗压强度可以达到2 200 N，FeO质量分数符合一级品标准。工业生产结果表明，球团矿的高温膨胀性能良好，均在12%以下；低温还原粉化和还原度指标热态冶金性能良好。
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  中钛型磁铁精矿对烧结性能影响的试验

  蒋大军

  . 2018, 53(5): 18-24.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170488

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  攀枝花高钛型精矿[(w(TiO2)＞12.5%)]烧结技术经济指标差，一种[w(TFe)＝55%、][w(TiO2)＝9%、]粒度小于0.074 mm粒级质量分数达到80%以上的中钛型精矿，按一定比例配入高钛型精矿烧结，能强化制粒、降低熔点、增加液相量而改善烧结矿性能指标，最突出的价值在于节约高价富矿粉的用量，降低烧结矿成本。该精矿化学成分、矿物组成与粒度分布、制粒性能、烧结性能与高钛型精矿有较大的差异，在实验室与烧结机上进行了系统的试验研究。结果表明，采用中钛型精矿替代部分高钛型精矿，混合料粒度组成改善，烧结速度加快，增产效果明显，每增加10%中钛型精矿，增产幅度达到5.35%，可弥补高钛型精矿烧结利用系数低的缺陷。采用中钛型精矿替代部分高钛型精矿，烧结矿矿物组成改善，铁酸钙体积分数呈增加趋势且高于基准期，钙钛矿呈减少趋势，硅酸盐也呈增加趋势，冶金性能变化不大。工业试验结果表明，采用25%中钛型精矿替代高钛型精矿，利用系数比基准期上升0.023 t/（m2·h），转鼓指数上升0.16%，固体燃耗下降，烧结总体效果优于高钛型精矿烧结。
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  温度和铁水成分对炭砖溶解行为的影响

  邓 勇 ，张建良 ，焦克新

  . 2018, 53(5): 25-31.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170554

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  为了探究炭砖在铁水中的溶解行为，基于实际炉缸铁水成分配置不同元素质量分数的铁水，将炭砖制成圆柱试样并浸入铁水中，用旋转指棒法进行试验。研究结果表明，碳的溶解反应是炭砖侵蚀的主要反应，扫面电镜发现，反应后界面处炭砖孔径增大。基于旋转指棒法的试验数据，得到了炭砖侵蚀速率与铁水温度及元素质量分数间的定量关系，选取特征参数比较了元素质量分数对侵蚀速率的影响程度。建立了炭砖溶解反应动力学模型，利用模型分析了铁水元素质量分数对反应速率常数的影响，并计算了溶解反应的活化能为46.83 kJ/mol。
炼钢
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  热处理对硅脱氧304不锈钢内氧化物夹杂的影响

  张雪良，杨树峰，李京社，翟 俊

  . 2018, 53(5): 32-38.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170448

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  为阐明热处理对固态钢中夹杂物特性的影响，利用电阻炉对硅脱氧304不锈钢在1 250 ℃下进行了热处理，并使用扫描电子显微镜分析了热处理前后试样内氧化物夹杂的形貌、尺寸和成分等特性变化。试验结果表明，热处理前，试样内夹杂物主要为球形的单相CaO-SiO2-Al2O3-MnO-（Cr2O3），部分夹杂物边缘伴有少量MnS。在1 250 ℃下热处理1 h后，部分尺寸小于4 μm的夹杂物表面析出棱角状的MnO-Al2O3-Cr2O3相。随着热处理时间增加至2.5 h，能够析出MnO-Al2O3-Cr2O3相的夹杂物尺寸增加，且新析出相在夹杂物表面逐渐长大。对于热处理后仍以单相CaO-SiO2-Al2O3-MnO-（Cr2O3）形式存在的夹杂物，CaO组元减少，MnO组元增加，Cr2O3，SiO2和Al2O3组元无明显变化。
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  1 273 K热处理过程中FeO对硅锰脱氧钢中复合氧化物的影响

  叶 飞，刘成松，倪红卫，方 庆，宋 潇

  . 2018, 53(5): 39-44.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170457

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  利用高温共聚焦激光显微镜将硅锰脱氧钢基体和六元复合氧化物MnO-SiO2-Al2O3-CaO-MgO-FeO制作成扩散偶，揭示了扩散偶在1 273 K保温热处理10 h后“钢基体-氧化物”两者界面反应规律，探索了FeO对该界面反应的影响机理。结果表明，热处理下复合氧化物MnO-SiO2-Al2O3-CaO-MgO与硅锰脱氧钢之间的界面反应会导致FeO大量分解生成铁以及氧，靠近交界面处氧化物内部生成金属单质铁颗粒，过剩的氧扩散至钢基体交界面处与硅、锰生成大量硅锰类氧化物颗粒。
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  薄板坯连铸SPHC钢硅质量分数控制

  孙 波，张良明，吴耀光，解养国，刘前芝，万 栋

  . 2018, 53(5): 45-51.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170605

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  为了解决低碳低硅铝镇静钢精炼过程中的增硅问题，结合马鞍山钢铁股份有限公司CSP流程SPHC钢生产过程，分析了转炉下渣量、连铸热态铸余回渣量、钢中Als质量分数、精炼炉渣成分和精炼处理时间对钢水中硅质量分数增加的影响。严格控制转炉下渣量不超过3.0 kg/t、适当减少热态铸余回渣量和钢中Als质量分数、适当调整精炼渣系成分、提高炉渣碱度和合理缩短LF炉精炼处理时间，均可不同程度地减少精炼处理过程中钢水增硅，有利于将钢水中硅质量分数控制在较低水平，满足后续加工需求。
压力加工
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  2 180 mm超宽六辊CVC冷轧机SMS-EDC边降控制特性

  杨光辉，张高尚，张 杰，李洪波，芦建永

  . 2018, 53(5): 52-61.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170538

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  为了提升某2 180 mm超宽冷连轧机的综合板形控制功能，特别是边降控制功能，建立了针对SMS-EDC工作辊柔性区的力学模型，分析并计算了工作辊柔性区的端部结构及其主要参数。通过使用大型有限元软件ANSYS15.0建立了辊系三维有限元仿真模型，针对SMS-EDC工作辊分析计算了不同的工作辊柔性区长度和柔性区内径等结构参数、不同的弯辊力和窜辊量等工艺条件下的轧机辊缝中心凸度、边部减薄量等的影响系数。最后推导给出了边降反馈控制中的工作辊窜辊量和弯辊力补偿的计算公式。上述研究为2 180 mm超宽冷轧机边降控制手段的现场实施应用提供了一定的理论参考。
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  快速冷却前停留时间对微合金钢相变的作用

  郭 锦，史佳新，陈雨来

  . 2018, 53(5): 62-67.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170466

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  高温加工硬化和软化会影响钢相变形核，进而改变材料的组织与性能，而变形后至超快冷前停留期间软化不可避免。试验采用0.055C-1.47Mn-0.17Mo-0.054Nb-0.012Ti微合金低碳钢组织，通过热模拟试验研究了830 ℃终止变形后至80 ℃/s超快冷前，停留时间对铁素体和马奥岛（M/A）相的影响。分别采用SEM和图像分析方法测量晶粒尺寸与相变比例。结果表明，在2～7 s的范围内，随着快冷前停留时间的增加，铁素体晶粒尺寸呈现先增大后减小的趋势，5 s时晶粒尺寸最大，7 s时最小。马奥岛（M/A）相所占的体积分数呈先减小后增大的趋势，M/A相形状从点状向块状改变，5 s时M/A相所占体积分数最小。综合考虑超快冷前停留时间对铁素体和M/A相晶粒尺寸和M/A相所占体积分数的影响，缩短超快冷前停留时间对同时提高韧性和强度性能有利。
钢铁材料
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  H13钢中富钒初生碳化物的形成及影响因素

  孙晓林，王 飞，毛明涛，陈希春，杜广巍，郭汉杰

  . 2018, 53(5): 68-75.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170483

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  大尺寸初生碳化物是H13钢冲击性能降低的重要原因，利用光学显微镜、扫描电镜和电子探针等分析碳化物的成分、尺寸分布及形貌。结合热力学和偏析模型分析了H13钢中不同类型的[VCx]碳化物生成条件以及活度对碳化物生成的影响。结果表明，液相线及以上不能生成[VCx]碳化物，枝晶间钒、碳元素的偏析是凝固过程碳化物生成的直接因素。VC0.88是最容易生成的富钒碳化物，在两相区生成，而V2C可通过共晶反应生成。碳化物尺寸与元素偏析程度、析出临界固相率及枝晶尺寸等有关。通过调整初始钒、碳元素质量分数及凝固冷却条件可以控制H13中的VC0.88的生成，当初始元素质量分数满足[w([V]0)≤0.6%、][w([C]0)≤0.37%]时，钢中富钒碳化物生成受到抑制，对于开发新型无碳化物热作模具钢有指导意义。
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  高性能GCr15轴承钢中夹杂物控制与疲劳性能

  车晓健，杨卯生，唐海燕，李建新，庞学东，孙 勇

  . 2018, 53(5): 76-85.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170495

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  GCr15轴承钢的冶炼工艺对钢的疲劳性能具有显著影响。研究了LF＋VD、电渣重熔（ESR）和真空感应＋真空自耗（VIM＋VAR）冶炼工艺对钢中氧、氮、硫的质量分数和非金属夹杂物的分布特征以及疲劳性能的影响规律。结果表明，VIM＋VAR冶炼钢中氧和氮的质量分数分别为0.000 5%和0.001 6%，夹杂物总数量仅为1.54个/mm2。ESR冶炼钢中氧和氮的质量分数分别为0.001 8%和0.011 0%，夹杂总数量为17.78个/mm2，夹杂物尺寸均小于13 μm。LF＋VD冶炼钢中硫的质量分数为0.002 6%，钢中硫和氧的质量比为3.7，夹杂总数量最多为20.73个/mm2，大于13 μm的夹杂物中CaS和CaS与Oxide复合夹杂比例较高。旋转弯曲疲劳试验结果表明，LF+VD、ESR和VIM＋VAR冶炼钢的安全疲劳极限分别为980、1 164和1 158 MPa，引起疲劳破坏的夹杂物类型与制备工艺有关，LF＋VD冶炼钢的夹杂物有CaS、CaS（Oxide）和CaO·Al2O3，ESR冶炼钢的夹杂物有Al2O3和CaO·Al2O3，VIM＋VAR冶炼钢的夹杂物有TiN、MgO·Al2O3和CaS（Oxide）。依据真实应力因素和疲劳寿命，钢中夹杂物的危害程度由大到小依次为TiN、CaO·Al2O3、MgO·Al2O3、Al2O3、CaS（Oxide）和CaS，夹杂物类型和尺寸的不同导致了GCr15轴承钢安全疲劳极限的差异。
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  固溶处理对S30432奥氏体耐热钢中含铌析出相的影响

  徐松乾，赵海平

  . 2018, 53(5): 86-90.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170508

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  为了为成品管热处理提供理论依据，主要研究了固溶处理制度对S30432耐热钢中含铌MX相析出行为的影响规律。对两种不同化学成分的S30432耐热钢管分别进行不同的固溶热处理，通过光学金相法及定量化学相分析的方法，观察和分析微观组织和钢中含铌MX相变化规律。通过对比分析了不同热处理条件、固溶温度和固溶时间对含铌MX相析出行为的影响，并以此为基础，总结了S30432钢中固溶处理对含铌析出相的影响规律。
环保与能源
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  碱金属氯化物对转底炉含锌烟气沉积的影响

  何环宇，宋泽宇，侯巍巍，

  . 2018, 53(5): 91-95.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170416

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  以添加不同含量碱金属氯化物的含锌冶金尘泥为研究对象，通过还原沉积试验探究碱金属氯化物及其质量分数对转底炉含锌烟气沉积的影响。研究结果表明，当原料中碱金属氯化物添加量分别为基础值、0.5倍、1.0倍、1.5倍 ，沉积向位于600～700 ℃的富集区集中，富集区沉积物占总质量的比例从30.49%上升到53.33%，对应原料中锌和碱金属氯化物的沉积百分比由20.75%增至30.72%。在烟气沉积过程中碱金属氯化物首先达到熔点析出并作为结晶核心促进烟气中含锌物质的沉积，沉积的碱金属氯化物降低了ZnO颗粒边界的临界能，使ZnO颗粒间融合加剧，碱金属氯化物-氧化锌复合相增加，沉积物厚度增加结构更致密，不同析出相分层结构更明显。
技术交流
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  排队论在连铸-轧钢区段加热炉出坯节奏中的应用

  石鑫越，韩伟刚，郦秀萍，张春霞，常金宝

  . 2018, 53(5): 96-01.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170460

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  连铸-轧钢区段作为界面模式的组成部分之一，对钢铁生产流程有重要的影响。随着热送热装技术的深入应用，工序装置之间的衔接、匹配由数量、生产能力等的匹配发展为生产节奏的匹配。其中加热炉的出坯节奏决定了轧钢的轧制节奏，从而对整个区段的节奏产生影响。对唐山钢铁集团第二钢轧厂连铸-轧钢区段铸坯进加热炉前等待的时间间隔进行统计分析，并以排队理论为指导，对二钢轧厂一棒材铸坯进入加热炉前的时间间隔进行优化，提出了合理的时间值，并且分析了二钢轧厂二棒材不能应用排队论的原因，从而为企业的生产管理提供了必要的理论依据。