2019年, 第54卷, 第9期　刊出日期：2019-09-15

  

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综合论述
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  中国钢铁行业重点工序烟气超低排放技术进展

  于勇，朱廷钰，刘霄龙

  钢铁. 2019, 54(9): 1-11.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20190061

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  钢铁行业已成为中国大气污染防治重点行业，目前中国已提出钢铁行业烧结、球团等工序超低排放限值。总结了烧结(球团)、焦炉、高炉、转炉等多个工序高效净化技术路线，集成了源头减排、过程控制和末端治理的多污染物超低排放技术体系，包括“烟气循环技术”、“半干法脱硫耦合中低温SCR脱硝技术”、“活性炭法一体化技术”、“臭氧氧化硫硝协同吸收技术”、“高炉炉料结构优化的硫硝源头减排技术”、“转炉二次烟气预荷电袋滤器除尘技术”等关键技术，上述技术在中国部分钢铁企业均有应用实践。最后提出了生产技术绿色化、污染计量合理化、加强非常规污染物管控、重视钢铁行业碳排放的发展建议。
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  氧化物冶金在大线能量焊接用钢中的应用

  王丙兴，朱伏先，王超，娄号南，王昭东，王国栋

  钢铁. 2019, 54(9): 12-21.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180435

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  为了分析氧化物冶金钢中不同类型夹杂物的形核能力及其对大线能量焊接性能的提升效果，对TiCa、TiMg试验钢进行了模拟焊接热循环并利用氧化物冶金技术实现了不同钢种的工业化生产。结果表明，在1 400 ℃峰值温度等温30 s后，TiMg复合夹杂物可有效钉扎奥氏体晶界移动，并在后续冷却过程中作为形核质点诱导针状铁素体形核。为了保持氧化物冶金技术所需的氧含量，建立了转炉SiMn预脱氧加TiMg脱氧的优化工艺路线。采用新技术冶炼的钢种具有200 kJ/cm气电立焊性能。-40 ℃下HAZ冲击韧性达到200 J，焊接接头内观察到大量针状铁素体板条组织。
原料与炼铁
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  基于煤岩学的黏结指数非线性预测模型

  王成勇，门东坡，陈鹏，李子文

  钢铁. 2019, 54(9): 22-26.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180475

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  为了得到精确可靠的配合煤黏结指数预测模型，以河北某矿区两个不同矿井肥煤作为研究对象，利用非线性回归分析建立了基于煤岩配煤的黏结指数预测模型。试验通过重选法对煤岩组分进行了有效分选，对两矿井低密度产品进行了煤岩配煤，采用偏光显微镜测定了煤岩组分含量。结果表明，活性组分分子结构适中，含有大量活性结构，决定黏结指数的大小；惰性组分形成成球核心，影响黏结指数大小；随着活性组分含量的增加和惰性组分含量的减少，黏结指数逐渐增大；基于活惰比的S模型、逆模型和渐进回归模型均具有较高的拟合效果和精确度，其中渐进回归模型拟合度最高，但结构复杂；逆模型结构简单，可靠性好，可用来预测配合煤黏结指数。
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  铁矿粉矿物组成对烧结矿冶金性能的影响

  牛乐乐，刘征建，张建良，张宗旺，王耀祖，杜诚波

  钢铁. 2019, 54(9): 27-32.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180508

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  为了研究混匀矿的微观矿物组成对烧结矿性能的影响，首先使用XRD精修手段定量分析了矿粉的矿物组成，进而设计烧结杯试验。通过检测试验所得烧结矿的冶金性能和观察所得烧结矿的矿相结构得到，赤铁矿、石英能促使软化开始温度升高，赤铁矿对烧结矿的还原性也是有利的，而高岭石不利于烧结矿还原性的维持，还会降低烧结矿的软化开始温度，使熔融温度区间增大。随着针铁矿含量增加，烧结矿低温还原粉化指数先降低后增高。在矿相结构方面，相较于赤铁矿，针铁矿更容易生成针状铁酸钙，高岭石分解产生的SiO2产生了硅酸盐相。由此可知，混匀矿中赤铁矿、针铁矿FeO(OH)、高岭石、石英等矿物对烧结矿的性能有着较为显著的影响。
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  炉渣成分对COREX铁水脱硫效果的影响

  陆亚男，吴胜利，王来信，寇明银

  钢铁. 2019, 54(9): 33-38.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180454

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  COREX熔融还原炼铁工艺具有污染小、能耗低、对冶金焦的依赖性低等优点，但存在着铁水中硫质量分数高的问题。为了提高COREX3000工艺的脱硫效果，针对炉渣中w(CaO)/w(SiO2)、w(MgO)及w(MgO)/w(Al2O3)等指标对脱硫效率的影响进行了研究和实践。通过渣铁耦合试验研究了炉渣成分对脱硫效率和渣铁间硫分配比的影响规律，优化调控炉渣成分并得到适宜的炉渣成分范围。比较两种碱性氧化物对脱硫效率的影响程度，应当优先调整炉渣二元碱度至1.20～1.35，随后是炉渣的MgO质量分数，同时还要兼顾w(MgO)/w(Al2O3),适宜的w(MgO)/w(Al2O3) 为0.80～0.90。
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  首钢京唐护炉铁水成分及钛负荷定量分析

  张建

  钢铁. 2019, 54(9): 39-43.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180497

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  高炉炉缸侧壁温度升高是多数钢铁企业正在面临的严峻课题，加钛矿护炉是目前广泛使用的技术手段。为了达到预期的护炉效果、避免钛矿的浪费，以及避免过量钛矿对炉况的消极影响，根据首钢京唐公司两座高炉的炉缸侧壁温度变化数据,测量护炉铁水中的钛含量。通过线性回归分析，细化了相应铁水中的硅质量分数及钛负荷范围。结果表明，首钢京唐1号高炉铁水中钛质量分数应控制在0.055%～0.080%，硅质量分数控制在0.20%～0.35%，钛负荷控制在(6±0.5) kg/t；2号高炉的铁水中钛质量分数应控制在0.08%～0.13%，硅质量分数控制在0.30%～0.45%，钛负荷控制在(7±0.5) kg/t。生产中尽量维持稳定的炉温，减少波动，有利于保护炉缸内衬。此外，也需保证死料柱的活性，严格管控炉前作业，选择合理的冷却制度。
炼钢
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  电渣重熔中的脱氧热力学

  林杰，杨成，王远明，牟芬云，侯栋，王德永

  钢铁. 2019, 54(9): 44-49.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180460

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  为了研究电渣重熔的脱氧制度，基于熔渣的离子分子共存理论，以模具钢和脱氧剂铝为研究对象，根据渣金反应中各组元的质量守恒定律和热力学平衡定律，构建了电渣重熔中的脱氧热力学模型。模型结合试验得到了钢中各个合金元素的热力学平衡质量分数随脱氧剂铝添加量的变化关系，并依据模具钢的合金成分要求对脱氧剂铝的添加量进行了分析。结果表明，钢中硅、铝、锰和渣中氧化铝的平衡质量分数随着脱氧剂铝的增加呈升高的趋势，而渣中氧化硅、氧化铁、氧化锰呈降低趋势；考虑到模具钢中各个合金元素的成分要求，脱氧剂铝的添加量不宜超过1.7 kg/t(钢)。
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  200 t提钒复吹转炉氧枪喷头优化

  周振宇，唐萍，周遵传，侯自兵，文光华

  钢铁. 2019, 54(9): 50-56.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180489

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  针对攀钢西昌钢钒200 t提钒复吹转炉在底吹布置一定的条件下,通过优化顶吹氧枪喷头的结构来增加熔池搅混能力的问题，采用物理模拟的方法在顶吹流量一定的条件下优化了氧枪喷头尺寸参数(包括喷孔夹角、喷孔数和马赫数Ma)，并进行了工业性应用。结果表明，反映熔池搅拌能的混匀时间随喷孔夹角减小先减小后增大，在喷孔夹角为12°时最小；反映熔池液面活跃度的1/3大波波高随喷孔夹角减小先增大后减小，在喷孔夹角为12°时最大。5孔喷头混匀时间比4孔减小1.88%，波高减小3.35%，熔池中死区增大。Ma数为2.10和2.20的喷头比Ma数为1.99的喷头混匀时间分别减小7.36%和14.31%，波高分别增加8.68%和14.57%。3种参数对熔池搅拌影响程度的排序为Ma数>喷孔夹角>喷头孔数，且在底吹流量低时更为显著。工业应用结果表明，底吹效果差时优化喷头(4孔喷孔夹角为12°,Ma数为2.10)的应用加强了熔池反应的动力学条件，使半钢残w(［V］)降低18.8%，残钒合格炉次(不大于0.05%)比例提升26.7%，钒渣w((V2O5))增加了6.5%，w((TFe)) 降低了6.6%，达到了良好的冶金效果。
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  冶金用喷粉罐喷粉速率控制的冷态模拟试验

  蔡俊，曾加庆，梁强，黄晓丽，张波，赵斌

  钢铁. 2019, 54(9): 57-61.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180446

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  为实现冶金用喷粉罐喷粉速率的稳定控制，通过冷态模拟试验，测定喷粉罐不同喷吹参数对罐内压力和输粉管路压力的影响规律，研究了罐内压力与输粉管路压力的差值Δp对喷粉速率的控制规律。研究结果表明，正常喷粉状态下，罐内压力主要由罐顶充压和流化气压力共同决定。输粉管路压力主要由载气流量决定，其值随载气流量的增大而增大。通过设置罐顶充压、流化气压力和载气流量的不同参数组合来改变Δp，可实现对喷粉速率的稳定控制。在载气流量相同条件下，喷粉速率随Δp的增大而增大；在Δp相同条件下，载气流量值越大，喷粉速率越大。
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  不同钢种炉外精炼钙处理工艺的选择

  肖尊湖，刘彭，徐刚军，周军军，隋亚飞

  钢铁. 2019, 54(9): 62-72.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20190275

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  为了优化不同钢种的LF精炼钙处理工艺，研究了高强结构钢、低碳结构钢、焊瓶钢、耐磨钢、高碳钢在LF精炼及钙处理过程中夹杂物的演变机理。结果表明,渣钢反应时间越长，钙处理前的夹杂物变性越彻底。钙处理前焊瓶钢夹杂物以Al2O3为主，高强结构钢、低碳结构钢夹杂物以MgOAl2O3CaO复合夹杂为主；高碳钢、耐磨钢夹杂物以低熔点的Al2O3CaO夹杂为主。钙处理工艺会增加钢液中夹杂物数量及尺寸。控制Al2O3SiO2MnO复合夹杂物的关键是避免LF精炼中后期进行硅锰合金化。综合考虑各方面因素，建议焊瓶钢增加当前的钙线喂入量，高强结构钢、低碳结构钢使用轻钙处理工艺，高碳钢、耐磨钢取消钙处理工艺。
压力加工
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  大规格Q420B热轧角钢轧制中间道次开裂缺陷分析

  张宏亮，冯光宏，崔怀周

  钢铁. 2019, 54(9): 73-78.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180418

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  为了解决Q420B大规格角钢热轧过程出现折叠和划伤较多的问题，利用数值模拟的方法对W蝶式孔型的变形特点进行研究，通过对W蝶式孔型第5道次孔型斜度进行优化，大规格角钢生产过程出现的表面质量问题得到了明显的改善。结果表明,W蝶式孔型变形虽然可以用小型钢坯轧出大规格的角钢，但是需要对角钢的侧翼进行多次弯折，表面的金属流动剧烈，易产生表面质量缺陷；利用W蝶式孔型生产22号角钢时，第6道次有出现折叠的倾向，经过孔型工艺优化后，现场划伤和折叠缺陷率明显降低。
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  二次冷轧机组乳化液体积分数在线控制技术

  李秀军，崔亚亚，白振华

  钢铁. 2019, 54(9): 79-84.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180449

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  针对二次冷轧机组轧制升降速过程中轧制压力波动的问题，充分考虑乳化液直喷系统的设备与工艺特点，在分析了轧制速度、乳化液体积分数等对带钢表面析出油膜厚度、轧制变形区油膜厚度、摩擦因数、前滑值、轧制压力影响的基础上，建立了乳化液体积分数与轧制速度之间的对应关系，通过在线实时调节乳化液体积分数弥补升降速过程轧制压力的波动，形成一套二次冷轧机组乳化液体积分数在线控制技术。本技术在某钢厂1 220二次冷轧机组应用后，有效地减少了升降速过程轧制压力与带钢厚度波动，提升了轧制稳定性与产品质量，具有进一步推广应用的价值。
钢铁材料
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  淬火和低温处理对X30 CrMoN 15 1组织性能影响

  陈豪，徐海峰，周天鹏，陈泽军，俞峰，曹文全

  钢铁. 2019, 54(9): 85-93.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180450

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  为了探索X30 CrMoN 15 1高氮马氏体钢的最佳淬火+低温处理工艺，利用OM、XRD、SEM、EDS和EBSD等方法研究了不同淬火温度和低温处理对高氮钢显微组织和性能的影响规律。结果表明，当奥氏体化温度低于1 050 ℃，原奥氏体晶粒长大缓慢，当奥氏体化温度高于1 050 ℃后晶粒长大加剧。随着奥氏体化温度的升高，碳化物溶解加剧，油淬后的残余奥氏体呈线性升高；低温处理后残余奥氏体大幅度减少，奥氏体化温度越高冷处理后残余奥氏体下降越多。钢的硬度随淬火温度先升高后降低，在1 000 ℃硬度最高；低温处理后，硬度随淬火温度先升高后降低，在1 030 ℃硬度最高。钢的冲击韧性随淬火温度先升高后降低，在1 030 ℃时冲击韧性最佳；低温处理后，钢的冲击韧性大幅度下降。
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  冷轧硬化对超级双相不锈钢S32750析出相的影响

  高祥明，裴明德，李国平

  钢铁. 2019, 54(9): 94-98.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20190125

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  为了优化不同厚度冷轧板加热工艺，避免有害相析出，研究了冷硬化对S32750板材析出相的影响。超级双相不锈钢S32750钢板经不同冷轧加工变形后，在850 ℃下进行热处理。利用SEM、EDS、XRD及TEM研究了不同冷轧总压下率对析出相的影响规律。结果表明，随着总压下率的增大，相同退火时间内，析出相增多，当总压下率大于50%时铁素体相几乎全部被析出相覆盖。析出相以σ相为主，伴随着很少量的Cr2N、χ相和γ2。σ相和χ相析出在α/γ相界和铁素体相内，Cr2N析出在α/γ相界处，γ2伴随着σ相析出在铁素体内。随着冷轧总压下率增加，晶体内的位错密度增大，析出数量增加。
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  热带海洋大气环境冷轧钢板锈蚀规律

  李子运，邓培昌，胡杰珍，王贵，刘泉兵

  钢铁. 2019, 54(9): 99-105.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20190112

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  海洋大气环境中影响冷轧钢板锈蚀的主要因素为温度、相对湿度和Cl-浓度。为了研究热带海洋大气环境下环境因素对冷轧钢板在仓库中储存起锈时间的影响，以温度、相对湿度和Cl-浓度等环境因素为变量，在室内模拟装置进行了冷轧钢板锈蚀观测试验；同时，在钢铁厂冷轧成品库房进行了冷轧钢板挂样锈蚀观测试验。结果表明，室内模拟试验和现场试验结果一致性很好，可以通过室内模拟试验研究冷轧钢板在库房中的锈蚀特征和规律；温度为20～30 ℃时，冷轧钢板起锈时间与大气环境相对湿度之间呈线性关系；温度为35～45 ℃时，冷轧钢板起锈时间与大气环境相对湿度之间呈指数关系；冷轧钢板起锈的临界相对湿度随温度升高而降低。
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  变质处理对耐磨耐蚀铸铁组织及性能的影响

  宋延沛，王悔改，李丽，苏明，游龙

  钢铁. 2019, 54(9): 106-109.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180442

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  为了提高材料在水泥混凝土搅拌和输送工况下的使用性能，以新研制的耐磨耐蚀铸铁为对象，采用复合变质处理的方法研究了变质剂加入量对该试验合金铸铁组织、力学性能和耐腐蚀磨损性能的影响。研究结果表明，复合变质处理可以细化耐磨耐蚀铸铁基体组织、消除柱状枝晶，改善碳化物形态、尺寸及分布，使碳化物由变质前的粗大棒条状变为均匀分布的短棒状和颗粒状，消除了粗大片状碳化物对材料基体的危害，使耐磨耐蚀铸铁的性能得到改善。变质剂加入量增加，耐磨耐蚀铸铁的冲击韧度和耐磨耐蚀性能均有较大提高。与变质前相比，加入0.25%和0.50%复合变质剂处理的试验合金铸铁，其冲击韧度和相对耐腐蚀磨损性能分别提高了22.9%、58.3%和16%、23%，基体硬度略有降低，达到了预期效果。
  
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  石墨球对系列冲击温度下球墨铸铁断口作用机制

  张新宁

  钢铁. 2019, 54(9): 110-115.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20190012

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  为了明确低温用球墨铸铁材料断裂微观机理，针对石墨球对系列温度球墨铸铁冲击断口演变过程的作用机制进行研究。采用SEM、激光共聚焦显微镜等手段系统分析了不同温度下石墨球对球墨铸铁冲击断裂过程的影响。定量断口分析结果表明，与冲击功随温度的变化一致，断口表面粗糙度Sa和空穴扩张比Rc/R0(韧窝与石墨球半径之比)均随温度的下降呈明显降低趋势。随着冲击试验温度的降低，由韧性断裂逐渐过渡到脆性断裂，这种断裂机制的变化导致断面粗糙度指数剧烈下降，空穴扩张比值趋近于1。冲击过程中裂纹总是在石墨基体界面处发生开裂并沿着石墨基体界面不断扩展，因此实际生产过程中应该注重改善石墨球与基体界面处组织状态。
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  加热工艺对Nb-Ti微合金钢奥氏体晶粒长大的影响

  刘祥，杜群力，李新

  钢铁. 2019, 54(9): 116-120.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20180424

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  为了解加热制度对NbTi微合金钢的奥氏体晶粒长大和析出行为的影响，采用OM、TEM和EDS分析技术，研究了NbTi微合金钢在不同加热温度和保温时间的奥氏体晶粒长大行为，以及微合金元素碳氮化物析出行为。结果表明，随加热温度升高，奥氏体晶粒尺寸逐渐长大，当加热温度超过1 200 ℃时奥氏体晶粒尺寸快速长大。随保温时间延长，奥氏体晶粒尺寸逐渐长大，当保温时间超过2.0 h时奥氏体晶粒尺寸快速长大。EDS分析显示NbTi钢中的析出物为(Nb，Ti)(C，N)复合相，随着加热温度升高和保温时间延长，析出相体积分数减少，尺寸增大，从而减弱对奥氏体晶粒的细化作用；NbTi微合金试验钢合适的加热温度范围为1 150～1 200 ℃，保温时间低于2.0 h。
技术交流
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  线圈结构对重载链轮感应加热过程的作用

  韩毅，曾慧敏，文怀宇，肖瑶，于恩林，赵玉倩

  钢铁. 2019, 54(9): 121-131.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449749x.20190009

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  重载链轮是冶金工程领域基础传动件之一，对其进行表面强化处理是提高寿命的重要手段。对链轮采用仿轮廓外形的线圈进行电磁加热可获得近似的仿齿形加热层。但是在圆环效应和邻近效应的综合作用下，磁场强度的不均匀分布成为链轮温度不均匀的根本原因，控制磁力线在空间中的合理分布仍是获取高品质加热质量的关键因素。研究了重载链轮感应加热机制，建立了多坐标精准控制仿真模型，分析感应线圈结构参数对加热质量作用规律，发现调整线圈角度、齿根半径、齿顶距离可使齿廓最大温度差比完全仿形线圈最高下降1/3。