2019年, 第54卷, 第6期　刊出日期：2019-06-15

  

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综合论述
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  高频直缝焊管焊接和热处理研究进展

  于恩林，肖瑶，刘丰，李大龙，韩毅，赵玉倩

  钢铁. 2019, 54(6): 1-10.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180410

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  焊接钢管在石油化工、电力工业、农业灌溉和城市管网建设等领域得到了广泛的应用。随着高频焊管越来越多地应用于条件恶劣的工作场合，保证焊缝质量也成为业内关注的重点。为了揭示该学科的发展现状以及发展趋势，结合国内外研究现状，从温度场、残余应力、组织和力学性能3个方面介绍了高频直缝焊接及热处理以及其对焊缝质量的影响。当前高频直缝焊接技术研究的局限性在于难以建立适应性更强的多参数综合数学模型。高频直缝焊接技术未来的发展方向是高精度、智能化。
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  钢中元素偏聚的研究现状及其发展趋势

  曹建春，刘铖霖，高鹏，周晓龙，周煌

  钢铁. 2019, 54(6): 11-19.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180371

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  固溶状态下，钢中合金元素会在晶界、缺陷等处优先出现偏聚现象，对钢材的组织和性能产生显著影响。由于元素在钢中的偏聚量小，不易观察，而且影响偏聚的因素很多，导致钢中元素偏聚的理论研究进展缓慢。为了揭示不同元素在钢中的偏聚机理，充分发挥钢中元素偏聚的积极作用，从偏聚类型出发，总结分析了元素偏聚的影响因素和控制手段，重点介绍了几种常见元素的偏聚现象，深入分析其偏聚量及位置对钢材性能的影响，同时还介绍了几种观察元素偏聚的手段。期望能为揭示钢中偏聚行为、发挥其作用提供参考，也为后续偏聚行为的研究提供一些参考。
原料与炼铁
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  大型高炉铜冷却壁渣皮物相组成及性能分析

  马恒保，焦克新，张建良，范筱玥，陈艳波，郑朋超

  钢铁. 2019, 54(6): 20-26.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180377

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  高炉铜冷却壁热面形成的渣皮是保障冷却壁寿命的关键。基于高炉中修，针对铜冷却壁热面的渣皮进行实地取样，通过化学成分分析、XRD分析以及SEMEDS分析，并结合FactSage热力学计算及激光法导热分析，对大型高炉铜冷却壁表面形成渣皮的化学成分、微观形貌、高温性能和导热性能进行系统研究，探明了大型高炉铜冷却壁热面渣皮的物相组成和基础性能。结果表明，高炉铜冷却壁渣皮具有明显的分层结构，主要物相为二铝酸钙(CaAl4O7)、硅灰石(Ca2Al2SiO7)和钙长石(CaAl2Si2O8)等；通过FactSage软件计算渣皮熔化温度和黏度，发现沿着渣皮的生长方向，熔化温度降低，流动性降低；并通过传热计算得出合理渣皮厚度条件下的热流强度，从而为高炉生产实践提供理论指导。
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  加拿大铁精粉对烧结体固结强度的影响及其改善方法

  翟晓波，吴胜利，阙志刚

  钢铁. 2019, 54(6): 27-36.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180384

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  加拿大铁精粉由于具有铁品位高、脉石及有害元素含量低等优点，其在烧结过程中使用具有有利条件。采用微型烧结法考察了该铁精粉配比对烧结体固结强度的影响及其机理，并研究了4种富矿粉的细粉液相流动性和粗颗粒吸液性。在此基础上，通过固结试验，探究并验证了烧结体固结强度的改善方法。研究结果表明，将该铁精粉配入混匀料中，大幅降低了黏附粉偏析碱度，减弱了液相流动性，因此恶化了烧结体的固结强度。在固定碱度的条件下，高硅铁矿粉有较高的细粉液相流动性，低气孔率铁矿粉有较弱的粗颗粒吸液性。在配加该铁精粉的条件下，选择高液相流动性铁矿粉、弱吸液性铁矿粉、强吸液性铁矿粉粗颗粒分加制粒均能有效改善烧结体的固结强度。
炼钢
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  精炼渣对高锰钢中非金属夹杂物的影响

  李牧明，于会香，潘明，白皓

  钢铁. 2019, 54(6): 37-42.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180373

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  为了研究精炼渣对高锰钢中非金属夹杂物的影响，采用渣/钢平衡的试验方法研究了MgOSiO2Al2O3CaO系精炼渣对FexMn高锰钢(x=10%, 20%)中非金属夹杂物的影响。结果表明，无顶渣情况下，高锰钢中夹杂物主要为MnO类和MnOAl2O3类2类。加入精炼渣后，夹杂物类型发生了变化，主要有 MnO类、MnOSiO2类和 MnOAl2O3MgO类3类，其中MnOSiO2类数量最多。采用ASPEX扫描电镜对夹杂物的平均成分进行分析，无顶渣时高锰钢中夹杂物的成分主要是MnO，质量分数在95%以上，并含有质量分数为4%左右的Al2O3。加入精炼渣后，夹杂物中MnO质量分数降低，SiO2质量分数显著增加，MgO质量分数增加。热力学计算结果表明，加入精炼渣后，渣/钢间反应4［Al］+3(SiO2)=2(Al2O3)+3［Si］和2［Mn］+(SiO2)=2(MnO)+［Si］的吉布斯自由能均小于零，这说明在本试验条件下，钢液中的［Al］和［Mn］会还原渣中SiO2，生成的［Si］进入钢液，进而与钢液中的［O］结合，导致夹杂物中SiO2增加。
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  电渣重熔用五元高氟渣高温挥发机制

  赵俊学，卢亮，赵忠宇，王泽，崔雅茹，李小明

  钢铁. 2019, 54(6): 43-47.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180396

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  为探究高温过程电渣组元挥发机理，以电渣重熔用高氟渣CaF2CaOSiO2Al2O3MgO五元渣系为基础研究炉渣高温挥发机制，通过FactSage理论计算、热重及高温质谱检测，结合1 000～1 500 ℃高温焙烧试验以及XRF检测与SEM物相观察，对炉渣加热过程成分及物相变化进行了研究。结果表明,温度为550～800 ℃时，CaF2与SiO2反应生成SiF4气体；温度为800～1 200 ℃时，CaF2与MgO反应生成MgF2气体，同时与少量Al2O3反应生成AlF3气体；温度为1 200～1 500 ℃时，挥发分主要为CaF2及少量AlF3。在高温区(1 000～1 400 ℃)，晶体主要为二铝酸钙和和少量枪晶石；当温度达到1 500 ℃，晶体主要为枪晶石结构，为探究高温过程电渣组元挥发机理以及电渣制备工艺的优化提供参考。
压力加工
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  极薄箔带轧制的适轧厚度理论及数值模拟

  肖宏，刘晓

  钢铁. 2019, 54(6): 48-55.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180439

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  微制造、微电子行业的小型化、轻量化和移动化的发展方向需要厚度更薄、尺寸精度更高的极薄和超薄金属箔材，极薄和超薄金属箔材制造技术越来越重要。极薄带轧制试验及生产实际中,Stone最小可轧厚度公式有较多不合理之处。通过有限元模拟得到不同厚度极薄箔带在不同压下率时的接触轮廓与轧制压力变化规律，为Stone最小可轧厚度赋予新含义，即表示在极小压下变形量条件下是否存在中性区的临界厚度值；建立了极薄箔带适轧厚度解析计算模型，即根据轧制力条件和箔带厚度可计算出其单道次能够获得的最大压下量，为已有轧机确定产品规格范围并制定轧制规程及为设计轧机时确定轧辊直径和力学参数提供理论指导。
钢铁材料
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  热处理工艺对2Cr11Mo1VNbN耐热钢组织和性能的影响

  龚志华，姚斌，王利伟，何玉东，包汉生，杨钢

  钢铁. 2019, 54(6): 56-62.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180372

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  为了解决2Cr11Mo1VNbN钢短时持久性能低的问题，采用OM、SEM、TEM等手段研究了不同淬火和回火工艺下超超临界叶片用2Cr11Mo1VNbN马氏体耐热钢的组织、室温力学性能及短时持久性能。结果表明，随着淬火温度的提升，强度和硬度增加，冲击吸收功在1 075 ℃后呈降低趋势；1 125 ℃淬火+660 ℃回火后，该钢的649 ℃+228 MPa的短时持久性能明显提升。回火温度高于660 ℃，强度和硬度降低，冲击吸收功增加，短时持久性能急速衰减。微观组织分析表明，提高淬火温度，合金中的一次粗大铌的碳化物更多地固溶到基体中，析出数量减少，固溶强化作用增加，强度和硬度增加，使合金的弱化区减少，提高了材料抵抗高温变形的能力，改善了合金的持久性能。
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  诱发IAF夹杂物与原晶粒的尺寸匹配关系

  孙立根，刘云松，郝剑桥，朱立光，雷鸣

  钢铁. 2019, 54(6): 63-68.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180339

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  对于氧化物冶金船板钢而言，细小弥散分布的夹杂物会对其原始晶粒产生钉扎和诱发晶内铁素体的双重作用，且研究发现诱发晶内铁素体的夹杂物尺寸与原始奥氏体晶粒尺寸存在一定的匹配关系。围绕上述问题进行了系统的分析研究和数据统计,结果表明，不同晶粒尺寸下，诱发晶内铁素体的夹杂物尺寸与原奥氏体晶粒度间存在近似线性关系，且随着奥氏体晶粒度的增大，诱发晶内铁素体的夹杂物尺寸则相应减小。
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  PMO凝固均质化技术在20CrMnTi齿轮钢上的应用

  刘海宁，王郢，李仁兴，滕力宏，何西，仲红刚

  钢铁. 2019, 54(6): 69-78.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180368

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  为了解决20CrMnTi齿轮钢在生产过程中铸坯柱状晶发达及铸坯元素分布不均匀等缺陷，运用上海大学研发并已在连铸生产中取得理想效果的脉冲磁致振荡(pulsed magneto oscillation，简称PMO)凝固均质化技术对连铸20CrMnTi齿轮钢矩形坯进行均质化处理。结果表明，经PMO处理的20CrMnTi齿轮钢铸坯中心等轴晶率增加1倍左右，中心碳偏析指数从1.22降为1.04。金属原位分析仪元素面扫描检测发现，PMO处理铸坯的各元素分布更加均匀，连铸坯宏观偏析得到有效控制。该技术为今后提高连铸坯内部质量提供了一种新方法。
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  淬火工艺对铜沉淀强化UHS钢组织性能的影响

  李振团，柴锋，杨才福，罗小兵，苏航

  钢铁. 2019, 54(6): 79-85.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180367

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  超高强度钢不仅可以降低海洋装备本身质量，而且节约能源，但这类钢应用过程中要求具有良好的强韧性匹配，而淬火工艺显著影响其后续的相变和性能。采用ThermoCalc软件、光学显微镜、扫描电镜以及透射电镜等研究了淬火工艺对低碳(w(C)<0.05%)铜沉淀硬化超高强海工钢组织性能的影响。结果表明，910 ℃淬火、450 ℃时效处理后峰值硬度达到386HV，700 ℃时效后空冷可得到部分二次马氏体组织，峰值硬度为357HV。525 ℃以下时效，富铜相析出的平均半径约为5 nm，产生较高的强化增量。820~910 ℃淬火，随着淬火温度降低，细小的(Nb，Ti)C粒子能够有效抑制奥氏体晶粒的长大，细化晶粒和马氏体板条块，同时基体中小角度界面密度增加，强韧性提高。其中820 ℃淬火强度最高达到1 109 MPa，-80 ℃ V型冲击功为91 J。
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  904L钢高温下固溶析出行为及析出相规律

  李玉峰，陈安忠，阮强，唐兴昌

  钢铁. 2019, 54(6): 86-95.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180381

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  为了研究904L钢高温下固溶析出行为及其析出相演变规律，采用热处理试验炉，对中试试验生产的904L钢热轧板进行了不同温度、不同时间下的固溶处理；对固溶处理后的试样在900 ℃下分别进行不同时间的时效处理。结果表明，经固溶处理后904L钢晶界处的高温析出相已基本溶解固溶于基体中，组织为单一的奥氏体组织，未出现明显第二相组织，但由于固溶不充分、钼元素存在条带状偏析，且出现少量孪晶，随着固溶温度升高和固溶时间的延长，晶粒尺寸逐渐增加，1 135 ℃、600 s固溶处理后组织和性能较好；固溶处理后的试样在900 ℃高温下经不同时间时效处理后，基体中均析出σ相，随着时效时间延长，基体中σ析出相逐渐增多，尺寸也逐渐增大，并且有粗化趋势。
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  烧结机风箱中烟气排放规律及分析

  王锋，张俊，郄俊懋，周继程，田新中，齐渊洪

  钢铁. 2019, 54(6): 96-102.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180467

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  为了研究烧结机各个风箱中烟气的变化规律，选择某400 m2烧结机为研究对象，通过使用不同的烟气分析仪器对烧结机48个风箱中的烟气进行检测，得出了大型烧结机不同风箱中烟气温度、负压、流速、烟气成分(包括氧气、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物)等的变化规律；将烧结过程的料层分为6个状态，结合料层状态和风箱烟气参数分析了不同风箱对应的料层状态，解析了各个风箱烟气参数变化与料层状态的关联性和各个参数之间的相关性。可以得出，烟气的负压与流速的变化正相关；烟气温度与二氧化硫质量浓度变化趋势一致；氧气体积分数与一氧化碳、氮氧化物质量浓度变化呈现负相关趋势；一氧化碳和氮氧化物质量浓度变化一致；不同风箱烟气参数变化与风箱对应的烧结料层状态密切相关。
能源与环保
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  含铬特殊钢渣中总铬及六价铬浸出特性及影响

  吕岩，杨利彬，林路，梁强

  钢铁. 2019, 54(6): 103-108.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20190019

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  含铬特殊钢渣中六价铬具有强氧化性和高毒性，研究不同条件下渣中总铬及六价铬的浸出行为及特征并进行环境风险评估，对后续无害化及资源化利用具有重要的意义。浸出试验结果表明，渣中总铬和六价铬的浸出量随粒度和浸出时间增加而提高，随液固比(即浸提剂溶液体积与待测固体试样质量的比值)增加而降低；六价铬浸出量随体系pH值升高而增加，当pH=11时六价铬浸出量达到最高值2.92 mg/L；总铬浸出量随pH值升高呈现先降低后增加的趋势，当pH=7时，总铬达到最小浸出量2.49 mg/L。经标准浸出程序测定，钢渣中铬及六价铬浸出量分别为4.71和3.36 mg/L，符合固废堆存限值(GB 5085.3—2007)，堆存风险较小，但高于行业利用限值(HJ/T 301—2007)，需对其进行无害化处理后再进行后续资源化利用。
钢铁材料
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  铁尾矿对矿渣纤维制备中熔体流动性的影响

  杜培培，张玉柱，龙跃

  钢铁. 2019, 54(6): 109-113.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20190041

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  为了探究以铁尾矿为调质剂制备高炉渣基矿渣纤维的可行性及最佳工艺参数，测定了不同铁尾矿添加量时调质高炉熔渣的变温黏度，研究了铁尾矿添加量对调质高炉熔渣黏度、流动度、质点移动活化能及渣系结构的影响。结果表明,随着铁尾矿添加量的增加，调质高炉熔渣的黏度逐渐增大，流动度逐渐减小；渣系质点移动活化能随着铁尾矿添加量的增加呈先增大后减小再增大的趋势；综合考虑矿渣纤维的质量和成纤条件的可行性，调质剂铁尾矿的最佳添加量为20%。
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  干熄焦余热回收与转化系统的效率分析

  陈时选，杜梅芳，赵梦然，郭欣维，于娟

  钢铁. 2019, 54(6): 114-120.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180407

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  根据某钢厂的干熄焦余热回收与利用系统的工艺流程，绘制了能流图和流图。采用热平衡和平衡对干熄焦系统的余热转化效率状况进行研究。结果表明，干熄炉、余热锅炉的热效率分别为82.39%、67.35%，效率分别为82.13%、65.77%，整个系统的热效率和效率分别为74.33%、55.32%。通过分析发现，影响余热回收和利用的主要因素为干熄炉和余热锅炉的内部换热损失，对此提出了一些优化措施，以提高干熄焦系统的能量利用效率。
技术交流
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  低铁水比下钢水中氮的控制

  刘彭，隋亚飞，徐刚军，邓之勋

  钢铁. 2019, 54(6): 121-126.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180401

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  湖南华菱涟源钢铁公司在降低铁水比的过程中，为控制氮含量，通过转炉加发热剂进行补热，优化氧枪枪位，减少转炉补吹、过吹、控制终点碳质量分数为0.03%～0.06%，终点温度不低于1 580 ℃；优化转炉出钢过程钢包底吹流量，采用非镇静出钢； LF炉首次送电1档电流起弧时间1min以上，钢包底吹流量小于320L/min、优化LF处理过程中钢包底吹流量，最终控制铁水比在72%以下，控制转炉氩站钢水w(［N］)≤0.0035%，LF增氮量w(［N］)≤0.0020%，中间包钢水w(［N］)≤0.0060%的比例由83.9%提高到99.8%，满足控氮钢种对氮的控制要求。