2019年, 第54卷, 第5期　刊出日期：2019-05-15

  

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综合论述
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  薄板坯连铸连轧炼钢高效生产技术进步与展望

  张剑君， 毛新平， 王春峰， 朱万军

  钢铁. 2019, 54(5): 1-8.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180383

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  薄板坯连铸连轧技术发展近30年，已由最初的单坯轧制模式发展到现在的无头轧制，炼钢-连铸新技术的不断应用贯穿其整个发展历程，特别是高效化生产、铸坯无缺陷技术方面的不断进步，促进了薄板坯技术的发展。简要回顾了薄板坯连铸连轧产线的发展概况，介绍了薄板坯连铸连轧产线配套炼钢-连铸关键技术的发展情况，分析了各项关键技术的特点、难点以及某些关键装备研制方面取得的进展，在此基础上，提出了薄板坯连铸连轧产线炼钢-连铸技术的发展方向。
原料与炼铁
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  基于相图分析铁酸钙流动性及烧结矿强度

  王小艾， 姜 鑫， 高 远， 霍红艳， 沈峰满

  钢铁. 2019, 54(5): 9-13.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180328

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  摘 要： 铁酸钙黏结相的流动性是维持烧结矿强度的重要因素。由于铁酸钙黏结相没有固定组成，首先根据相图获得不同成分铁酸钙黏结相的熔点和液相量，在不同SiO2质量分数条件下，通过试验分析了流动性与熔点和液相量的关系。结果表明，不同SiO2质量分数的矿石获得最佳流动性的铁酸钙成分和碱度不同；铁酸钙流动性与其熔点呈反比，与其液相量呈正比。在此基础上，通过烧结杯试验考察了不同SiO2质量分数矿石黏结相流动性对烧结强度的影响规律和作用机理。烧结杯试验结果表明，w（SiO2）等于4.30%的铁矿石在碱度为1.8～2.2时，烧结矿强度都比较高；而w（SiO2）等于12.42%的铁矿石在碱度为2.0时处于最高值，过高或过低都会使烧结矿强度明显下降。其根本原因是由热力学性质决定的，低SiO2矿石的液相区间较宽，高SiO2矿石的液相区间较窄，烧结生产中不建议使用高硅矿石。研究结果可为评价黏结相流动性和新矿种的应用提供理论指导。
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  碱度对熔剂性球团生球性能的影响

  张林林， 付刚华， 郭宇峰， 陈 凤， 郑富强

  钢铁. 2019, 54(5): 14-18.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180327

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  熔剂性铁矿球团具有优良的高温冶金性能，是高炉炼铁的优质炉料。为探明生产熔剂性铁矿球团时碱度对生球性能的影响规律，以某钢厂赤铁精矿为原料，通过添加石灰石粉调节碱度，进行了造球及生球干燥特性试验研究。结果发现，提高碱度，生球落下强度呈提高趋势，抗压强度变化不明显，适宜膨润土配比略有下降，生球爆裂温度明显提高，生球干燥速率则没有明显变化。与基准自然碱度（R＝0.14）相比，当碱度提高到0.6以上时，适宜膨润土配比由1.2%下降到1.1%，生球爆裂温度提高近50 ℃以上。
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  炉缸冷却壁对流换热系数计算及烘炉传热特性

  马小刚， 陈良玉， 李 杨

  钢铁. 2019, 54(5): 19-26.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180342

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  炉缸冷却壁冷却性能主要体现在冷却水与水管间的对流传热。因为工程上常用计算对流换热系数的经验公式不能满足不同的水流状态从而导致炉缸热应力分析误差较大，所以以某高炉炉缸结构为例，首先利用传热学准数方程推导出冷却水处于不同流动状态时对应的综合对流换热系数表达式，同时探讨了对流换热系数经验公式的适用范围；然后通过迭代计算推导出了冷却水处于层流状态下考虑衰减热阻时的综合对流换热系数表达式；最后对烘炉状态下炉缸侧壁传热模型进行瞬态传热与冷却分析，得到了微水烘炉甚至闭水烘炉的热工依据，可为初步制定高炉烘炉制度进行评估和完善。
炼钢
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  抗疲劳应力钢中的夹杂物控制

  康 伟， 金友林

  钢铁. 2019, 54(5): 27-31.

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  为了有效控制抗疲劳应力钢中夹杂物危害，通过对钢中典型有害夹杂物进行分析，从脱氧工艺、精炼渣系、钙处理工艺、软吹工艺和连铸保护浇铸等方面进行了优化改进，并取得相应效果。实现了钢中夹杂物有效控制，钢中夹杂物形状主要以小尺寸球状和块状为主，夹杂物成分主要以钙铝酸盐和MnS复合夹杂物为主，夹杂物尺寸控制在20 μm以内，其中90%以上夹杂物都控制在7 μm以内。
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  高供氧压力下高马赫数氧枪数值模拟

  张燕超， 张彩军， 朱立光， 周泉林

  钢铁. 2019, 54(5): 32-38.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180319

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  以北方某钢厂100 t转炉为原型，建立顶吹转炉炉内流场的三维数学模型，采用Fluent软件研究了不同高马赫数氧气射流与熔池钢液速度流场分布之间的依赖关系。研究发现，高马赫数氧枪在Ma（马赫数）为2.0～2.3时，曲线平稳，为最佳供氧压力。在提高供氧压力的同时，氧气射流的最大速度、熔池钢液面的冲击直径及冲击深度也随之增加。模拟结果显示，氧气射流在设计工况氧压小于1.0 MPa时，射流之间相互干扰作用最弱；氧气射流在设计工况氧压力大于1.0 MPa后，冲击直径与冲击深度增幅较小。基于上述研究，在实际生产中应用了高马赫数氧枪后，并结合变枪变压操作工艺，可以改善熔池底部钢液流动状况、稳定转炉吹炼过程、控制炉渣喷溅。
压力加工
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  中厚板减薄过程残余应力的演变行为

  崔金星， 韩世超， 孙建亮， 彭 艳

  钢铁. 2019, 54(5): 39-46.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180353

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  针对中厚板使用过程中的变形行为，研究了中厚板因减薄引起横向残余应力重新分布规律。基于剥层法理论建立了中厚板减薄过程中残余应力分布模型和挠曲变形模型，应用有限元分析法模拟了厚板减薄过程。对比分析了残余应力分布形式和中厚板挠曲变形程度的计算结果和有限元仿真模拟结果，验证了两种分析方法的可行性，并进一步分析了应力分布状态及厚板减薄方式对薄板减薄过程变形的影响。结果表明，两种分析结果都能反映中厚板减薄变形特征，但有限元仿真模拟方法能够随薄板减薄而改变中厚板约束状态，结果更为准确；中厚板内部原始残余应力分布状态及使用过程减薄方式对其减薄过程变形有重要影响，为中厚板的合理生产设计和使用提供理论依据。
钢铁材料
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  柱状晶组织高硅电工钢二次再结晶的形成机理

  潘洪江， 仇圣桃

  钢铁. 2019, 54(5): 47-53.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180360

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  二次再结晶的发生会显著改变电工钢带材的组织和织构，进而影响其磁性能。以柱状晶组织高硅电工钢冷轧带材为研究对象，研究了不同退火方法对试样组织和织构的影响，明确了二次再结晶的发生条件、形成机理和控制方法。研究结果表明，柱状晶组织高硅电工钢冷轧试样发生二次再结晶的温度区间为850～1 000 ℃，在900 ℃退火可获得最大的晶粒尺寸。二次再结晶的形成是由于初次再结晶后试样的组织形成了织构抑制作用，小角度晶界抑制晶粒正常长大，大角度高能晶界迁移率高，具有大角度晶界的晶粒以取向长大方式发生二次再结晶。当退火温度高于1 000 ℃时，升温和冷却速率大于5 ℃/min可以有效抑制二次再结晶的发生。
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  等温时间对低硅含铝热轧TRIP钢组织性能的影响

  王晓晖， 康 健， 李振垒， 李云杰， 袁 国， 王国栋

  钢铁. 2019, 54(5): 54-59.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180362

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  为了实现低硅含铝热轧TRIP钢的工业应用，以低硅含铝热轧TRIP钢为研究对象，采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸试验和X射线衍射等试验方法，研究了不同等温时间对试验钢显微组织和力学性能的影响。结果表明，试验钢的显微组织主要由多边形铁素体、贝氏体铁素体和残余奥氏体组成，随着等温时间的增加，板条贝氏体的体积分数升高，粒状贝氏体的体积分数降低；当等温时间为20 min时，试验钢的综合力学性能最佳，抗拉强度为732.25 MPa，断后伸长率为36%，强塑积为26.36 GPa·%；残余奥氏体的体积分数和碳含量先升高后降低，等温时间为20 min时试验钢表现出较强的加工硬化行为。
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  回火温度对30Cr15Mo1N微观组织和力学性能影响

  陈 豪， 周天鹏， 陈泽军， 俞 峰， 徐海峰,曹文全

  钢铁. 2019, 54(5): 60-67.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180365

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  为探索高氮马氏体钢在回火过程中组织性能演变，对30Cr15Mo1N高氮钢进行了不同温度下的回火处理，利用OM、XRD、拉伸、冲击、SEM和TEM等方法研究了高氮钢在回火过程中微观组织和力学性能的变化规律。结果表明，30Cr15Mo1N钢经淬火和低温处理后在150～700 ℃回火，随回火温度升高，显微组织中马氏体基体逐渐发生回复与再结晶，组织中马氏体形态逐渐消失，碳氮化物先在马氏体板条边界呈片状或棒状析出，逐渐演变为颗粒状弥散分布，700 ℃时碳氮化物聚集长大、球化。随着回火温度升高，30Cr15Mo1N钢的基体持续软化，析出强化不断增强，导致其在500 ℃以下回火时强度变化较小，抗拉强度保持在2 000 MPa以上；当回火温度大于500 ℃时，强度随回火温度升高而线性下降。随着回火温度升高，30Cr15Mo1N钢的U型缺口冲击吸收功先基本保持不变再持续升高，在700 ℃回火后冲击韧性达到45 J/cm2。不同回火温度下冲击性能的变化与其强度、塑性变化密切相关，冲击韧性好坏主要由塑性大小决定。
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  高温渗碳齿轮钢的晶粒粗化行为

  张国强， 何肖飞， 尉文超， 时 捷， 王毛球

  钢铁. 2019, 54(5): 68-72，77.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180369

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  为了开发适合980 ℃高温渗碳的齿轮钢，利用伪渗碳方法，研究了铌质量分数为0、0.036%、0.060%和0.100%的18Cr2Ni2Mo渗碳齿轮钢在930和980 ℃的晶粒粗化行为。结果表明，由于析出NbC钉扎晶界，铌微合金化可以显著细化试验钢在930和980 ℃奥氏体化后的晶粒尺寸，且随着铌质量分数增加，铌微合金化明显抑制试验钢在980 ℃长时间奥氏体化晶粒粗化倾向。添加0.100%Nb的18Cr2Ni2Mo齿轮钢在980 ℃奥氏体化20 h后，平均晶粒尺寸仍然在26 μm左右，适合于980 ℃高温长时间渗碳。
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  回火温度对中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb组织和性能的影响

  林国标， 赵 攀， 敖 伟

  钢铁. 2019, 54(5): 73-77.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180370

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  为了优化合金性能，研究了回火温度对中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb组织和性能的影响。试验结果表明，4Cr5MoSiV1Nb合金钢的二次硬化温度区间为300～550 ℃，峰值出现在550 ℃，此时硬度值为56.3HRC，同时伴有冲击韧性的显著降低，冲击韧性降低的原因是合金钢回火时含铬铬的细短棒状合金渗碳体在晶界析出，可以推测减少淬火合金钢中铬的偏析将会减少晶界析出，提高冲击韧性。微量铌的加入形成了（V，Nb）C强化相颗粒。合金在250～350 ℃回火综合性能最佳，可以达到冲击韧性15 J/cm2、硬度55HRC以上。
装备技术
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  基于居里点效应的大型筒节感应加热工艺技术

  孙建亮， 李 硕， 焦云静， 孙孟乾， 张新有

  钢铁. 2019, 54(5): 78-85.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180398

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  为提高大型筒节感应加热装置的保温和加热效果，首先设计了大型筒节感应加热电阻保温装置，然后考虑金属的居里点效应，对大型筒节感应加热工艺路线进行了优化，基于有限元法建立了大型筒节感应加热电磁-热-应力耦合数学模型，研究了大型筒节感应加热保温和电阻保温的效果、传统加热工艺和考虑居里点效应的感应加热工艺条件下的加热效果。结果表明，通过感应加热电阻保温装置和考虑居里点效应的感应加热路线的双重设计，缩短了大型筒节热处理高温保温时间，降低了大型筒节内外表面等效应力，改善了大型筒节热处理效果。
技术交流
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  Inconel718高温合金电渣重熔铝钛元素烧损热力学分析

  尹 彬， 李万明， 吴少鹏， 臧喜民， 于昊岑

  钢铁. 2019, 54(5): 86-94.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20180378

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  为了研究Inconel718高温合金电渣重熔过程中渣系各组元对合金中易氧化元素铝、钛的影响，以五元渣系CaF2-CaO-Al2O3-MgO-TiO2为基，通过分子与离子共存理论，根据渣金界面中各组元的平衡反应和物质守恒，建立了Inconel718高温合金电渣重熔过程中渣金界面铝、钛元素氧化反应的热力学模型。通过分析该模型并对模型结果进行渣金平衡验证试验，验证了模型的有效性。研究结果表明，渣中CaF2、MgO质量分数的变化对合金中铝、钛元素的影响很小；渣中Al2O3有烧钛增铝的作用，TiO2有烧铝增钛的作用，CaO能够抑制铝元素的烧损；能够有效减少Inconel718高温合金电渣重熔过程中铝、钛元素烧损的渣系配比为CaO质量分数为20%～25%、TiO2质量分数为4%～6%、MgO质量分数为1%～4%、CaF2质量分数为50%～60%、Al2O3质量分数为15%～20%。
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  冷轧物流效能提升优化方法

  王春梅， 李志亮

  钢铁. 2019, 54(5): 95-99.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20190028

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  为提升冷轧物流效能，加强物流设备的自动控制能力，有效降低物流设备无效作业，对原料库、中间库和成品库的物流管控进行统一调度，针对物流设备进行协调控制。通过主动获取排产计划和合同计划，对冷轧物料进行调度预处理和人工干预，使物流调度充满计划性和前瞻性。对处于非连续性物流环节的物流设备进行统一控制，加强设备间交互，加强设备协调控制能力。