2018年, 第53卷, 第8期　刊出日期：2018-08-15

  

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综合论述
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  碳排放是中国钢铁业未来不容忽视的问题

  赵 沛，董鹏莉

  . 2018, 53(8): 1-7.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180081

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  综述了在全球气候变暖情况下控制碳排放的背景和欧盟控制碳排放的经验，以及中国近年来控制碳排放方面主要出台的政策和采取的措施。重点介绍了目前欧盟、美国、韩国和日本等国在钢铁工业中为减少碳排放而开展的前沿技术和研发进展，以及从节能减排BAT技术、绿色化流程、绿色化产品、绿色化物流和新技术开发等方面，总结了目前钢铁行业可以推广应用的低碳工艺技术，为中国钢铁工业减少碳排放提供参考，并以期引起钢铁企业对碳排放问题的重视。
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  低温影响管线钢稳定性及焊接工艺的研究进展

  敬加强，郭 杰， 刘清友，侯 玮

  . 2018, 53(8): 8-14.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180023

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  随着油气长输管道逐渐向高寒地区延伸，油气长输管道的施工、运营和维护均受到低温环境的影响。这就使低温环境下管线钢材料的选取、结构完整性评估以及管道的安全运营十分关键。综述了国内外低温环境对管线钢的疲劳寿命、裂缝萌生和扩展以及在焊接工艺和焊缝疲劳稳定性方面的研究成果，揭示了低温环境对管线钢疲劳裂缝萌生和扩展、焊缝力学性能及焊缝疲劳稳定性的影响机理，总结了目前研究存在的问题，并在此基础上提出了今后研究的重点。
原料与炼铁
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  微观性能对烧结矿低温还原粉化的影响

  李 建，毛晓明，彭 新

  . 2018, 53(8): 15-20.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170611

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  为了研究在使用两种化学成分基本相同的烧结矿时，高炉上部压差和炉况差异较大的问题，对两种烧结矿分别喷洒氯化钙溶液后，进行了低温还原粉化检测。发现氯化钙溶液对A烧结矿无影响，但可显著降低B烧结矿的低温还原粉化指数。进而，采用真密度测定仪、光学显微镜及图像分析、纳米力学测试系统，测量了两种烧结矿微观结构的差异。A烧结矿孔隙率高、晶粒细小、物相硬度低，强度差。喷洒氯化钙后，还原初期部分界面被隔绝，后期闭孔打开后，因总孔隙率高，反应界面大，且结构强度低，难以抵抗还原应力，低温还原粉化指标未得到改善。B烧结矿喷洒氯化钙后，隔绝部分气固反应界面，因孔隙率低、晶粒粗大、反应界面小，物相硬度高，矿物结构强度高，能很好地抵抗还原应力，喷洒不同量氯化钙溶液能降低低温还原粉化率10.00%～27.25%。结果表明，微观结构和性能是影响烧结矿低温还原粉化的重要因素，有助于加深对烧结矿还原粉化行为的认识。
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  铁矿粉对铁焦性能的影响及机理

  任华伟，储满生，吕青青，柳政根，张明星

  . 2018, 53(8): 21-27.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170610

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  为促进铁焦的工业化应用，利用40 kg试验焦炉制备铁焦，研究了铁矿粉成分、配比对铁焦灰分、硫分、机械强度、热反应性等性能的影响，利用热重分析了铁焦的碳溶损反应，并利用SEM扫描电镜和光学显微镜对铁焦的微观形貌和光学组织进行了分析。结果表明，添加铁矿粉，铁焦的灰分明显增加，硫分变化不大，机械强度降低，热反应性提高，反应后强度降低，添加配比不宜超过10%；铁矿粉具有催化焦炭与CO2反应、降低起始反应温度的作用，铁质量分数越高，催化性越强；炭化还原后得到的金属铁及铁氧化物以不规则的尺寸和形态分布在铁焦气孔壁和碳基质中，充当催化中心和裂纹中心作用，导致CRI上升，CSR降低。
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  高炉板壁结合冷却器破损原因解析

  张 恒，张建良，焦克新，莫朝兴，陈汝刚

  . 2018, 53(8): 28-37.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170620

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  高炉长寿已经成为当代炼铁技术进步的重要组成部分，提高高炉冷却设备寿命是保障高炉长寿的关键环节。为分析板壁结合冷却壁破损的本质原因，从而给冷却器结构优化设计及安全生产提供有效指导，通过建立流体-热-结构多场耦合模型，基于传热理论和有限元数值模拟，解析了板壁结合冷却体系流场、温度场、应力场分布特征。结合高炉实际案例，系统分析了板壁结合冷却器破损的本质原因，指出冷却器破损的具体部位，验证了模拟分析结果的准确性。研究结果表明，高炉冷却板前端两侧部位及冷却壁水管层流底层是冷却系统的薄弱环节，在同等冷却条件下，该区域温度高于其他部位4.5 ℃；冷却板前端变形量最大，达到2 mm；生产高炉用焦炭质量M10、M40大幅波动从而导致渣皮频繁脱落是造成冷却板破损的主要原因。
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  用评价高炉生产效率的新方法研讨大型高炉生产状况

  项钟庸，姜 曦，

  . 2018, 53(8): 38-43.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180060

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  当前中国大型高炉的炉况波动较多，影响高炉技术经济指标提升，造成上述问题的原因主要是原燃料质量变化、炉料结构的调整以及适应原燃料质量下降条件下的低燃料比操作。且高炉操作制度频繁调整后高炉稳定性没有得到有效改善，除了仍应采取精料方针及排除环境干扰以外，高炉生产效率的有效评价对优化高炉各项指标及提高稳定性具有重要的意义。使用评价高炉生产效率的新方法统计分析了2016年4 000 m3高炉的生产数据，研究结果可为生产管理、技术人员、操作人员寻求合理的高炉操作制度提供依据。
炼钢
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  电渣重熔用中氟渣配渣方式对熔点测定的影响

  赵俊学，尚 南，赵忠宇，施瑞盟，卢 亮，王 泽

  . 2018, 53(8): 44-48.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180015

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  对相同成分不同配渣方式的电渣重熔用炉渣试样采用半球法测定的熔点存在差异的原因进行了研究，以期对进一步深入了解含氟渣系升温过程中的特点、熔点测定试验以及电渣制备工艺提供参考。对预熔渣和相同成分的化学纯试剂配制渣样进行了半球法熔点测定和热重分析，并对两种渣参照熔点测定的气氛及升温速度等进行了煅烧，对烧后的试样进行了物相检测分析（XRD及SEM）。结果表明，两组试样平均熔点差异为72 ℃，在测定的升温过程中有明显的失重现象，其中化学纯试剂配制试样的失重（7.79%）明显大于预熔渣（1.11%）。失重主要源于高温过程CaF2的挥发 。氟化钙挥发引起炉渣成分变化，进而导致物相变化，化学纯试样熔后冷却样含有大量的枪晶石和尖晶石等高熔点物质，而预熔渣熔后冷却样存在大量黄长石、二铝酸钙等低熔点相。因此，两组炉渣在测定中的挥发量不同，引起试样后期成分差异是熔点差异的主要原因。
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  45钢连铸大方坯中心疏松与缩孔控制

  陈 亮，宋 波，陈天明，陈 雄，杨文中

  . 2018, 53(8): 49-54.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170588

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  针对360 mm×450 mm断面的45钢连铸坯中心疏松和缩孔导致轧制后圆钢探伤不合格的问题，开展了拉速与二冷水对比试验、凝固末端电磁搅拌对比试验以及重压下压下辊辊型对比试验，采用低倍酸洗、原位分析和真密度分析了试验铸坯和轧制后圆钢质量。试验结果表明，采用拉速0.45 m/min、二冷采用中冷、凝固末端电磁搅拌采用300 A/2.4 Hz时有利于铸坯扩大铸坯等轴晶区，铸坯等轴晶区最大为280 mm×170 mm。重压下采用凸形辊生产的铸坯中心真密度为8.022 6 g/cm3，致密度为0.998 4，高于平辊重压下。综合技术应用后，累计生产45圆钢2 583 t，45圆钢探伤合格率从70.85%提高到95.87%。
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  基于M-EMS工艺优化的齿轮钢偏析及淬透性带宽控制

  孙海波，李烈军，吴学兴，叶德新

  . 2018, 53(8): 55-61.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170615

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  为提高齿轮钢产品淬透性带宽的可控性，基于数值模拟和工业试验，对比研究了连铸结晶器电磁搅拌（M-EMS）工艺参数对齿轮钢成分均匀性及其淬透性带宽的影响规律。结果表明，随着M-EMS工作电流由100增至600 A，结晶器出口中心处钢液过热度约由0.25降至－2.65 ℃，铸坯皮下12 mm处碳偏析度由0.98降至0.85。在质量守恒和结晶器内过热耗散的综合作用下，齿轮钢轧材横截面上碳质量分数极差值随M-EMS工作电流的增加呈先降低后增加的趋势，其中M-EMS工作电流为200 A时达到最低值，约为0.012%。与600 A/2.5 Hz工况相比，M-EMS工艺参数为200 A/2.5 Hz时，齿轮钢末端淬透性带宽得到有效控制，可由之前最大的10HRC降至5HRC以内。
压力加工
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  带钢连续热镀锌镀层厚度控制

  秦大伟，刘宏民，王军生，张 岩，费 静，张 栋

  . 2018, 53(8): 62-67.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180034

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  带钢连续热镀锌镀层厚度控制过程具有多变量耦合、非线性、时变大滞后等特性，难以建模和自动控制。目前国内生产线多采用手动控制，存在镀层厚度偏差大、调节时间长、锌原料浪费等问题。在分析带钢连续热镀锌生产工艺的基础上，提出了一种工艺设定和智能控制相结合的控制方法。针对控制对象多变量耦合、非线性等问题，制定刀距、刀高工艺设定值表，并在镀层厚度机理模型的基础上建立刀压配方数据库，将多变量系统简化为工作点上单变量线性时滞系统。针对镀层厚度检测纯滞后问题，应用迭代学习控制算法去逼近理想刀压控制量，消除镀层厚度偏差。采用WinAC软PLC开发镀层厚度控制系统，实现了镀层厚度自动控制。应用效果表明，控制系统具有良好的控制性能，缩短了镀层厚度调节时间，提高了镀层厚度精度。
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  冷轧无取向硅钢同板差控制的EVC-Plus技术

  李光辉

  . 2018, 53(8): 68-72.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180174

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  同板厚度差是无取向硅钢非常关键的质量指标。以某厂冷连轧机组UCM轧机为研究对象，建立辊系轧件一体化仿真计算模型。运用此模型，兼顾冷连轧机轧制稳定性、无取向硅钢的同板差控制，优化设计了特殊双圆弧倒角的EVC-Plus（Edge Variable Crown-Plus）工作辊辊形曲线，并将其应用于某1 720UCM冷连轧机组。实际应用结果表明该辊形易磨削。针对不同产品宽度设计，EVC-Plus辊形可使无取向硅钢产品的同板差从12降低到8 μm以下，并大幅度降低断带事故的发生，取得了良好的控制效果。
钢铁材料
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  高速钢W4Mo3Cr4VSi中碳化物的析出行为

  郝勇飞，成国光，谢 有

  . 2018, 53(8): 73-82.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180058

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  为了更好地了解高速钢W4Mo3Cr4VSi（4341）中碳化物的析出行为并对其加以控制，提高钢种的使用性能，通过扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）以及热力学计算软件Thermo-Calc对高速钢W4Mo3Cr4VSi中碳化物的种类、形貌、成分、分布以及析出行为进行了研究。研究发现，高速钢W4Mo3Cr4VSi中主要包含两类碳化物，一类是颗粒状的富钨钼的M6C碳化物，另一类是长条不规则形状的富钒的VC碳化物，两相碳化物均在凝固过程于液相中析出。其中，在VC碳化物的凝固过程中，研究结果显示，最先析出的是VN，当固相质量分数达到78%时，开始只析出VC。对于钢种碳化物的热稳定性，M6C碳化物的稳定性较低，当试样加热到1 150 ℃保温6 h时即有溶解现象，当试样加热到1 250 ℃保温6 h时，碳化物不仅有溶解现象，而且有明显的长大现象。VC碳化物热稳定性较高，无论加热到1 150还是1 250 ℃，其溶解变化均很小。
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  新型超级奥氏体不锈钢654SMO偏析行为及均匀化工艺

  高建兵，范思鹏，张树才，姜周华，李花兵

  . 2018, 53(8): 83-89.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180059

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  利用Thermo-Calc热力学软件、金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）研究了超级奥氏体不锈钢654SMO铸锭的枝晶形貌、元素偏析、析出相等偏析和析出特征，根据合金相图和均匀化扩散动力学曲线提出了超级奥氏体不锈钢654SMO的均匀化处理制度。通过对不同制度均匀化处理后试样的枝晶形貌、残余偏析指数和析出相的分析并结合锻造试验验证，确定了超级奥氏体不锈钢654SMO的合理均匀化工艺。结果表明，超级奥氏体不锈钢654SMO在凝固过程中钼元素偏析最严重，铸锭中心偏析程度大于边缘；钼主要偏聚于枝晶间并促进σ相析出。经1 280 ℃均匀化处理16 h后，元素偏析基本消除，枝晶充分消融，析出相充分回溶，热塑性得到了显著提升。
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  S460ML钢中铌和钛的应变诱导析出行为

  张玉成，孟振生，孟 杨，鞠新华，姜中行

  . 2018, 53(8): 90-95.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180056

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  为了研究S460ML钢中铌、钛的应变诱导析出行为，在变形温度为900～1 000 ℃、应变速率为0.1～5.0 s－1、变形量为10%～50%和弛豫时间为0～15 min条件下利用热模拟试验机进行了应变诱导析出试验，通过物理化学相分析方法对不同试验条件下铌、钛的析出量进行了分析，并通过透射电镜对铌、钛析出相的形态及尺寸进行了表征。结果表明，随着弛豫时间的增加和变形温度的降低，铌、钛应变诱导析出率增加；增大变形量不仅可以使应变诱导析出发生的时间提前，还可以提高铌、钛应变诱导析出的总量；降低应变速率也可以使应变诱导析出提前发生，但对铌、钛应变诱导析出的总量影响不大；随着变形量增加、弛豫时间延长、温度降低，析出相的平均尺寸减小。
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  钼和硼对热镀锌钢板表面矾酸盐成膜的影响

  张子月，俞钢强，江社明，高志强，刘 昕

  . 2018, 53(8): 96-101.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20170618

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  使用过硼酸钠和钼酸盐作为促进剂制备转化液，通过扫描电镜观察钒酸盐转化膜在形核、生长过程中的形貌变化，采用化学法对转化膜质量进行了检测分析，通过中性盐雾试验对膜层的耐蚀性进行测试，采用电化学工作站对膜层在5%NaCl溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明，过硼酸钠提高了转化膜中钒化合物的质量分数，有助于得到较厚且致密的转化膜；钼酸钠可以促进转化膜形核，加快膜层的初期生长速度；在腐蚀环境中，混合价态的钒化合物通过抑制阴极区域氧的还原反应，从而起到对镀锌层的保护作用。
环保与能源
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  烧结烟气旋流雾化脱硫除尘一体化试验研究

  刘定平，袁丹珏

  . 2018, 53(8): 102-106.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180057

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  针对钢铁企业烧结烟气的超洁净排放要求，分析烧结烟气脱硫除尘中遇到的难题，提出了旋流雾化脱硫除尘一体化技术。通过构造喷雾切圆旋流场，在湍流、雾化及凝并的作用下，在脱硫塔中提高脱硫效率和除尘效率。对某2×90 m2烧结机组的脱硫塔进行连续3 d的改造试验，试验结果表明，采用旋流雾化技术，在入口烟气流量、入口烟气温度、入口SO2浓度大幅波动的情况下，改造后的出口SO2浓度能够稳定在30 mg/m3以下，脱硫效率可高达99.22%；在入口粉尘浓度为50 mg/m3且不增加湿电除尘的情况下，改造后的出口粉尘浓度能够稳定在8 mg/m3以下，除尘效率可高达94.3%，实现了烧结烟气的超洁净排放。