2026年, 第61卷, 第4期　刊出日期：2026-04-15

  

• 全选
  |

综合论述
• Select
  锡、锑对无取向硅钢磁性能与力学性能影响的研究进展

  王海军, 吕泽毅, 裴英豪, 夏雪兰, 乔家龙, 仇圣桃

  钢铁. 2026, 61(4): 1-15.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250659

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  无取向硅钢是制造新能源汽车用驱动电机铁芯的重要材料,其磁性能、力学性能的优劣直接影响驱动电机的能耗和性能。研究表明,添加锡、锑可以有效提高无取向硅钢的磁感,降低铁损;同时,试验表明,锡、锑的加入可以强化无取向硅钢的强度、硬度和一定程度的韧性,提升其力学性能。近年来,通过微量合金化（如添加锡、锑等元素）来协同优化无取向硅钢综合性能,已成为该领域的研究热点与前沿方向。基于此,本文系统综述了锡、锑对无取向硅钢微观结构、磁性能及力学性能的作用机制与相关研究进展。重点分析了锡、锑元素在晶界的偏聚行为及其对织构形成空间的调控机制,即锡、锑进入晶内后引起晶格畸变,产生较高应变能,促使其向晶界偏聚;同时,由于两者电负性较强,易在晶界处获得自由电子,形成稳定结构。总结了国内外相关企业及科研机构在锡、锑改善无取向硅钢磁性能方面的研究进展。适量的锡、锑在晶界偏聚不仅阻碍晶界移动、细化晶粒,还能抑制不利织构{111}的形核与生长,并降低（100）晶粒表面能,促进有利织构{100}的发展。此外,锡、锑能够抑制无取向硅钢中细小夹杂物AlN和MnS的析出,增大析出相尺寸,改善钢的磁性能。
原料与炼铁
• Select
  焦炭结构演变对高炉透气性的影响分析及验证

  刘起航, 陈辉, 宋鹏, 王苗, 杨双平, 张文达

  钢铁. 2026, 61(4): 16-28.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250591

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  焦炭作为高炉内唯一的骨架支柱,其劣化行为对高炉透气性有十分重要的影响。本文针对3种不同的工业焦炭,分别采用扫描电子显微镜-能谱仪（scanning electron microscopy-energy dispersive spectrometer,SEM-EDS）、压汞法及高温溶损-转鼓等试验方法和多孔介质理论分析了焦炭微观气孔结构演变及粒度的降解分布特征,量化了焦炭高温劣化的非均匀性,并进一步探讨了其与高炉透气性的潜在关联,最后通过空隙度及压差模拟试验验证了焦炭劣化非均匀性与高炉透气性的关系。结果表明,焦炭溶损后气孔壁被消耗、原先封闭的部分气孔逐渐开放,并促使微小孔隙相互贯通形成大孔,气孔数量明显增多,这一结构变化降低了反应气体向焦炭孔内的扩散阻力,导致气体浓度梯度逐渐减小、劣化非均匀性降低;由于初始孔结构特性不同,3种不同焦炭在溶损过程中的相对浓度梯度呈现Coke C>Coke B>Coke A的规律,浓度梯度越大,溶损反应越集中于焦炭表层,即焦炭劣化非均匀性越严重,因此,Coke C的劣化非均匀性最强,而Coke A的溶损过程更为均匀,对高炉透气性有利,这与Coke A在高炉实践生产中使用效果最佳完全相符;此外,压差和透气性模拟试验结果表明,透气性指数与焦炭反应后强度和劣化非均匀性指标之间均存在显著的统计相关性,这进一步验证了焦炭溶损的非均匀性对高炉透气性的重要影响。研究结果为通过焦化工艺合理调控焦炭气孔结构从而精准提升焦炭质量、保障高炉稳定运行提供了重要依据。
• Select
  配加铁钛氧化物对复合焦炭性能与结构的影响

  刘云波, 张生富, 张溪, 陈静波, 魏志芳, 王建明, 白晨光

  钢铁. 2026, 61(4): 29-40.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250669

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  新型低碳炼铁炉料的开发和利用是高炉实现降碳减排的重要途径,尽管高反应性铁焦能够提升煤气利用率,但其热强度较低。目前,配加TiO₂炼焦在改善焦炭热强度方面已展现出优势。本文通过在炼焦煤中加入Fe₂O₃和TiO₂,采用坩埚焦试验制备铁钛复合焦炭,结合拉曼光谱和N₂吸附等表征方法,研究了Fe₂O₃和TiO₂对焦炭形貌、落下强度、碳微晶结构、孔隙结构的影响规律,并利用FactSage软件计算分析了结焦过程中铁钛氧化物的矿相转变规律。结果表明,与原煤制备焦炭相比,添加Fe₂O₃的焦炭形貌裂纹多,落下强度下降了35~85个百分点;添加TiO₂的焦炭形貌规整,落下强度仅降低了2~15个百分点;两者复合添加后焦炭形貌保持良好,落下强度介于铁焦与钛焦之间,当两者总配比（质量分数）为5%时焦炭落下强度可达原煤炼焦强度的94.65%。碳微晶结构演变表明,Fe₂O₃在高温阶段（850 ℃）缺陷结构增加,而TiO₂在高温阶段（超过650 ℃）促进石墨微晶有序排列,两者复合添加实现了炼焦过程全温域碳结构有序度的协同提升。在孔隙结构方面,Fe₂O₃在450、650 ℃促进介孔发育与贯通,提高了比表面积与孔容;TiO₂则在高温阶段（不低于850 ℃）凭借金红石相热稳定性抑制孔隙塌陷。矿物相演变进一步表明,Fe₂O₃还原过程（Fe³⁺→Fe²⁺→Fe）引发体积“膨胀-收缩”,诱发缺陷;TiO₂通过与FeO的强结合促使钛铁矿低温生成,抑制铁橄榄石生成,缓解晶格应力。本研究为高质量铁钛复合焦炭的制备及性能优化提供了重要的理论支撑。
• Select
  Fe₂O₃辅助造粒改性强化钛铁矿流态化氢还原

  杜占, 陈兵

  钢铁. 2026, 61(4): 41-49.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250607

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  为开发钛铁矿高效直接还原技术,本研究创新性地提出采用Fe₂O₃造粒改性强化其流态化氢还原。通过系统的流态化氢还原试验,揭示了改性对钛铁矿还原行为的作用机制。研究结果表明,Fe₂O₃造粒改性具有双重强化效果,既能有效抑制高温下的失流现象,又能显著提高还原速率。改性后的钛铁矿颗粒在940 ℃下氢气中可稳定流化60 min以上,并且还原产物金属化率从12%提升至97%。机制研究表明,在物理效应层面,造粒改性破坏了原始钛铁矿表面新生成的致密铁壳层,同时引入的非黏性组分材料作为物理阻隔层,有效降低了颗粒表面黏性,从而避免了失流的发生。在化学效应层面,造粒改性通过原料微细化,彻底消除了Fe_xMg_1-xO·TiO₂固溶体形成的“化学屏障效应”。动力学研究表明,造粒改性样品的还原过程符合二维成核与晶粒生长模型。添加的Fe₂O₃在还原初期即被转化为微小铁晶粒,这些晶粒作为形核位点,极大地促进了FeO·TiO₂中铁的析出,使成核速率显著加快。还原反应的表观活化能计算结果显示,Fe₂O₃改性样品的活化能（80.47 kJ/mol）低于未改性样品的活化能（94.80 kJ/mol）,这证实了其对还原的催化促进作用。通过对不同来源钛铁矿的适用性评估,验证了Fe₂O₃造粒改性强化还原方法的普适性。本研究为解决钛铁矿流态化氢还原中的失流与还原停滞难题提供了新思路,为实现钛铁矿高效利用奠定了理论基础。
• Select
  高炉喷吹焦炉煤气对煤粉燃烧及冶炼过程的影响

  徐润生, 周翰墨, 黄旭, 赵运建, 叶涟, 张建良, 段思嘉

  钢铁. 2026, 61(4): 50-60.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250597

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  高炉（blast furnace,BF）富氢喷吹是实现低碳冶金的关键技术路径,但现有数学模型常将煤粉燃烧率简化为定值,忽略富氢气体与煤粉混合喷吹时的竞争燃烧效应,导致对冶炼指标及碳排放的评估存在偏差。为准确评估喷吹焦炉煤气（coke oven gas,COG）对高炉冶炼的影响,本研究首先通过高温燃烧模拟试验,测定不同喷吹量下的煤粉燃烧率,并耦合高炉富氢喷吹数学模型,系统分析煤粉燃烧率变化对焦比、置换比、直接还原度、理论燃烧温度及碳排放等参数的影响规律。研究结果表明,随着焦炉煤气喷吹量从0增加至60 m³/t,煤粉燃烧率因竞争燃烧效应由72.0%降低至64.2%。受煤粉燃烧放热减少及氢还原反应吸热的影响,焦炭置换比呈加速下降趋势,由喷吹10 m³/t时的0.45降低至喷吹60 m³/t时的0.40。尽管如此,喷吹焦炉煤气仍能够改善冶炼指标,使直接还原度由0.454降低至0.387,焦比由377.5 kg/t降低至353.5 kg/t。在热制度方面,大规模喷吹焦炉煤气导致理论燃烧温度由2 207.7 ℃降低至2 085.7 ℃,炉顶煤气温度由197.37 ℃升高至213.87 ℃。为维持炉缸与炉顶热平衡稳定,构建出富氧率与喷吹量的协同操作窗口,在60 m³/t 喷吹量下需将富氧率调控为5.70%~13.19%。碳排放量化评估显示,富氢气体的间接还原作用在高炉碳减排过程中占据主导地位,竞争燃烧对碳减排的影响较小,由焦炉煤气化学还原作用带来的碳减排为31.2 kg/t,而因竞争燃烧造成的碳排放增加仅为0.5 kg/t。
• Select
  基于信息融合与空间重构的炼铁一体化技术

  孙小东, 周科, 谢皓, 肖晖衡, 何海熙, 赵宽, 潘冬, 蒋朝辉

  钢铁. 2026, 61(4): 61-71.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250594

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  炼铁是钢铁制造流程的核心环节,其智能化转型对实现国家“双碳”目标与行业高质量发展具有重要意义。针对传统炼铁生产存在数据孤岛严重、协同效率不足、安全风险突出及管理模式僵化、高能耗高排放等难题,本文提出了基于信息融合与空间重构的炼铁一体化技术。在信息融合方面,构建贯通炼铁全域的工业大数据平台,打造了集“关键指标预测-异常工况预警-操作协同调控”于一体的闭环协同调控体系,推动炼铁流程从单工序局部最优向全工序整体最优转变。在空间重构方面,研发面向跨工序、跨系统的远距离大规模集控技术和基于多模态数据融合的集散联动控制技术,建成炼铁一体化集控中心,实现了从“分散控制”到“集中管控”的跨越式转变。在组织变革方面,提出了基于流程再造的组织变革方法,推动组织结构由“层级化、碎片化”向“扁平化、集成化”转变,实现管理效率提升与组织机构优化。该技术在广东中南钢铁股份有限公司成功应用,建成了世界首个远距离大规模炼铁集控中心,实现了5 km跨工序协同管控,将42个控制室合并为1个集控中心,操作岗位由82个精简至50个,显著提升人员作业效率。
炼钢
• Select
  超低碳钢连铸保护渣降低卷渣的新途径

  胡志勇, 金玉婷, 吴萧萧, 王强强, 何生平

  钢铁. 2026, 61(4): 72-81.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250605

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  结晶器钢液面处的钢液撕裂与弯月面钩状凝固坯壳对液渣的捕获,是诱发超低碳钢连铸卷渣缺陷、制约铸坯质量的关键因素。既往研究多聚焦于钢液撕裂机制,而对钩状坯壳引发的卷渣关注不足。针对这一研究空缺,提出通过提高保护渣转折温度以降低渣膜传热水平,进而抑制凝固钩生长、降低卷渣的优化策略。基于传统超低碳钢高黏度渣系,分别以碱度、Na₂O、氟、Al₂O₃为单一变量,结合主成分分析与多元回归拟合,通过参数寻优获得了兼具高黏度（0.40 Pa·s）与高转折温度（1 216 ℃）特征的目标渣。研究结果显示,目标渣表面张力提升至430 mN/m,稳态热流密度降低至1.53 mW/m²。其中,固渣膜中析出的枪晶石晶体对抑制传热起关键作用,而液渣膜维持玻璃态结构则确保了必要的润滑能力。凭借高表面张力与低传热特性的协同作用,目标渣不仅增强了抵抗钢液撕裂的能力,还通过抑制弯月面初生坯壳的生长,有效减轻了钩状凝固坯壳对液渣的捕获倾向。工业试验进一步验证了目标渣的有效性。应用目标渣后,凝固钩结构的深度明显减小,冷轧板卷渣缺陷率进一步降低至0.53%。研究结果为超低碳钢连铸保护渣的防卷渣设计提供了一条可行的工业化新途径。
• Select
  液滴特征对二冷区气水雾化冷却传热行为的影响

  吴卫利, 程常桂, 李阳, 黄星宇, 孙添栩, 管敏, 严敏

  钢铁. 2026, 61(4): 82-94.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250618

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  高温铸坯在连铸二冷区的冷却效率取决于液滴能否有效穿透其表面形成的蒸汽膜与液膜,该过程受控于液滴的动力学参数（速度、尺寸及数量）,其与喷嘴结构及工艺参数密切相关。以二冷区内混式气水雾化喷嘴为研究对象,结合冷态和热态试验方法,探究了不同工艺参数下的喷雾特性及铸坯表面传热机制,揭示了液滴特征参数对铸坯表面热流密度的影响机制。试验结果表明,气水雾化冷却过程中,当铸坯表面温度由1 000 ℃下降至900 ℃时,表面热流密度逐渐增大,但增长率逐渐降低。不同工况下,铸坯表面局部水流密度、液滴垂直速度分量和索特尔平均直径均呈现中心高、边缘低的分布特性,导致表面中心位置传热强度明显强于距中心100 mm横向位置。当喷嘴喷淋高度由120 mm增加至160 mm时,铸坯表面中心局部水流密度、液滴垂直速度分量和索特尔平均直径均明显减小,导致表面中心的平均冷却速率由22.3 ℃/s下降至9.2 ℃/s,平均热流密度增速由3 251.9 W/（m²·℃）下降至2 175.0 W/（m²·℃）。当气压由0.2 MPa增加至0.4 MPa时,液滴垂直速度分量的增大和索特尔平均直径的减小是铸坯表面中心热流密度增大的主要原因;当水压由0.4 MPa增加至0.6 MPa时,局部水流密度的增大是铸坯表面中心热流密度增大的主导因素。铸坯表面中心平均热流密度与局部水流密度和液滴速度呈正相关关系,与液滴尺寸呈负相关关系。本文研究结果可为优化连铸二冷区喷淋参数、构建高速连铸铸坯表面冷却强度调控机制和提高铸坯质量提供试验依据和理论基础。
• Select
  165 mm×365 mm矩形坯裂纹分析及结晶器水口优化

  李宏康, 吕明, 郭红民, 常卓, 冯超, 张朝晖

  钢铁. 2026, 61(4): 95-106.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250631

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  结晶器内凝固坯壳的厚度及均匀性是保证铸坯无缺陷生产的前提,而浸入式水口结构对钢液流动行为的影响是引起凝固坯壳液动的重要因素。针对165 mm ×365 mm矩形坯连铸生产中出现表面纵裂纹及漏钢问题,分析了结晶器保护渣润滑效果、坯壳形貌及现场设备工况对裂纹的影响。结果表明,铸坯表面纵裂纹缺陷是由内弧坯壳的重熔减薄导致,并在保护渣润滑效果不佳和振动架偏摆作用下诱发裂纹,严重时会造成漏钢事故。在此基础上,研究通过有限元数值模拟方法,探究了直通型水口及双侧孔型水口对小断面矩形坯结晶器内钢液流动、传热及凝固行为的影响。研究发现,直通型水口下方形成的核心高温区不利于钢液的过热耗散与均匀传热,并在高温钢液的冲击下造成内弧坯壳的重熔,结晶器出口最小坯壳厚度为8.79 mm,钢液冲击深度可达0.82 m,且结晶器上部温度整体较低,不利于保护渣润滑和夹杂物上浮。采用双侧孔型水口时,结晶器内钢液高温区上移,钢液冲击深度显著降低,内弧坯壳厚度分布均匀性显著改善,但侧孔型水口会导致窄面凝固坯壳冲刷减薄。当侧孔倾角控制为25°时,结晶器出口坯壳最小坯壳厚度大于10 mm,平均坯壳厚度为15.17 mm,液面波高为2.53 mm,弯月面平均温度为1 521 ℃,可有效改善结晶器内温度场分布并促进坯壳的均匀生长。
压力加工
• Select
  热轧变形量对不同镍含量的15-5PH不锈钢组织及性能的影响

  闫春雨, 田帅, 褚韦涵, 胡家瑞, 孙晓宝, 赵文宇, 刘振宝

  钢铁. 2026, 61(4): 107-118.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250622

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  为明确不同镍含量15-5PH不锈钢在热轧过程中的晶粒演变规律及其时效性能响应特征,揭示热轧工艺参数与合金成分对组织和力学性能的调控作用,并为15-5PH不锈钢板材热轧工艺优化及成分设计提供理论依据。在0.4 m/s的轧制速率下,系统研究了1 080、1 030 ℃2个热轧温度及70%、44.4%、65%、28.5% 4种变形量对不同镍含量15-5PH不锈钢晶粒演变及时效性能的影响规律。结果表明,在1 080 ℃进行一次热轧时,经70%和65%大变形量轧制后,板材组织呈现明显的遗传与粗化倾向,且未发生再结晶。将一次轧制后的板材在1 030 ℃下进行二次轧制时,前期变形历史对晶粒演化起决定性作用。将已具变形量70%的板材进行二次轧制（变形量44.4%,累计变形量83.3%）时,未能细化晶粒。将已具65%变形量的板材进行二次轧制（变形量28.5%,累计变形量75%）时,诱发了完全动态再结晶,获得了等轴细晶组织,此为最优热轧工艺。3种试验钢的上述热轧晶粒演变规律一致,表明在本研究范围内,相同工艺下镍含量的变化对晶粒变化规律影响不显著。随着时效温度升高,3种试验钢强度下降、塑性提高;镍含量越高,强度越低,主要原因是钢中的镍促进了逆转变奥氏体的生成,奥氏体体积分数的增加降低了钢的强度。本研究不仅仅局限于最终变形量,而是通过分析多道次热轧的完整工艺路径,揭示了其对晶粒演变的决定性作用。研究结果有望为成分设计与热轧工艺的独立优化提供直接试验依据,并为15-5PH不锈钢板材的精准工程化生产提供重要理论指导。
• Select
  基于数理双驱的冷连轧自激振动识别和预警

  曹雷, 李旭, 白冰, 耿明山

  钢铁. 2026, 61(4): 119-133.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250644

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  针对高速冷连轧过程中轧机振动严重影响薄规格高强钢产品质量的问题,本文提出机理与数据驱动相融合的振动能量预测方法,旨在突破制约生产稳定与效率提升的关键瓶颈。传统基于稳态假设的解析方法难以准确描述振动条件下的动态辊缝特性,而纯数据驱动模型则缺乏物理机制解释。因此,首先构建了考虑工作辊垂直振动的抛物线动态速度场,基于上界法推导了包含内部塑性变形、摩擦、剪切及张力功率的解析模型,从能量角度揭示振动机制。利用最大信息系数筛选出辊缝变化速率、轧制力、后张应力等12个关键工艺特征;以此为基础,建立了融合注意力机制（attention mechanism）的双向长短期记忆（bidirectional long short-term memory, BiLSTM）网络提取深度时序特征,并采用学习率衰减与Dropout策略优化训练过程。结果表明,构建的Att-BiLSTM模型在预测精度（相关系数R=0.968,决定系数R²=0.925）与计算效率（预测耗时3.5 ms）方面均表现优异,具备良好的工程实用性,可实现自激振动的提前预警。同时,特征重要性分析进一步明确了辊缝变化速率与轧制力为核心影响因素,并揭示了近期历史信息对振动识别具有更强贡献。通过机理与数据的有效融合,不仅实现了轧机振动能量的高精度、高效率预测,也为振动机理阐释和工艺优化提供了新途径,这对推动板带材高质量生产具有重要价值。
钢铁材料
• Select
  热成形钢的研究进展：强韧化,抗氧化与抗氢脆

  綦光杰, 喻异双, 蔡笑蓉, 金学军

  钢铁. 2026, 61(4): 134-149.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250582

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  随着汽车工业对材料轻量化与安全性要求的不断提高,热成形钢因其优异的力学性能和良好的成形性已广泛应用于汽车关键结构件中。然而,当前热成形钢仍面临3大关键挑战,一是强度和韧性的协同优化问题,二是成形后表面的氧化问题,三是氢致脆性开裂问题,这制约了热成形钢进一步的推广应用。为应对上述挑战,近年来众多研究围绕合金成分设计与工艺优化两大技术路径展开深入探索。在强韧化方面,热成形淬火-配分钢和中锰钢等新体系通过调控残留奥氏体含量与分布,其强塑积提升至20 GPa·%以上,并显著改善了材料的韧性。在抗氧化方面,除经典的表面镀层技术外,新型的铬-硅合金化无镀层热成形钢也被开发出来;同时,快速加热和预氧化处理等新工艺也被证明可有效减轻成形过程中的表面氧化问题。在抗氢脆方面,许多研究致力于阐明氢与镀层、晶界、析出物和残留奥氏体等的相互作用机制,通过微合金化添加铌、钛等元素,细化组织并在钢中形成氢陷阱,降低可扩散氢含量。本文系统性综述了近期在热成形钢强韧化、抗氧化和抗氢脆3方面的研究进展,并重点从合金成分设计和工艺优化2大技术路径展开讨论。随着人工智能技术在材料成分设计与工艺参数优化中的应用逐步深入,以及厚规格热成形钢在结构件领域需求的增长,未来热成形钢将朝着多性能协同、智能化研发的方向持续发展。
• Select
  钛对CrNiMo低合金铸钢组织及力学性能的影响

  王芳, 郭士萌, 常雨楠, 樊美凤, 朱世婷, 陈慧琴, 侯华

  钢铁. 2026, 61(4): 150-160.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250696

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  为改善CrNiMo低合金铸钢的综合力学性能,研究了微合金元素钛及淬火温度对其组织与性能的影响规律。通过扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）、电子背散射衍射（electron backscatter diffraction,EBSD）、透射电子显微镜（transmission electron microscope,TEM）及光学显微镜（optical microscope,OM）等多种表征方法,分析了钛含量与淬火温度对奥氏体晶粒长大行为的影响,并探讨了钛对回火索氏体形貌及最终力学性能的影响机制。研究结果表明,在900~950 ℃淬火时,钛含量对奥氏体平均晶粒尺寸影响不显著,但会明显影响晶粒尺寸分布的均匀性。当淬火温度超过1 000 ℃后,钛抑制晶粒粗化的作用更为明显,且淬火温度越高,晶粒尺寸越大。在950 ℃淬火、钛质量分数为0.035%时,奥氏体晶粒最细小均匀,平均尺寸为11.13 μm。机制分析表明,低温淬火时Ti（C,N）未充分溶解,淬火温度主导晶粒尺寸演变。钛含量过低时析出相数量不足,过高则易引起钛原子偏聚,两者均会削弱其对晶界的钉扎效果,影响组织均匀性。经550 ℃回火后,上述工艺参数对应的试验钢表现出最优的力学性能,抗拉强度为1 134.95 MPa,屈服强度为1 101.59 MPa,室温冲击功为39.91 J。钛元素通过调控Ti（C,N）析出相的数量与尺寸,在提升钢的强度的同时保持了良好的韧性,实现了强韧性匹配的综合优化。
• Select
  基于RKMD算法的9Ni钢冲击断口局部自适应降噪方法

  徐晓雅, 臧喜民, 赵和明, 于浩, 杜林, 李志攀, 庞启航

  钢铁. 2026, 61(4): 161-172.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250592

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  9Ni钢作为液化天然气（liquefied natural gas,LNG）储运装备的关键材料,其断裂模式的准确判定高度依赖于高质量的扫描电镜（scanning electron microscope,SEM）断口图像。然而,试验过程中引入的图像噪声会掩盖关键的微观形貌特征,这不仅显著增加了人工判别的难度与误判概率,也导致传统图像处理方法效果不佳。因此,开发一种能够有效应对高噪声干扰的断口图像自适应去噪算法,是为智能识别提供高质量数据基础的关键前提。针对高噪声断口图像,本文提出一种改进的递归核均值距离（recursive kernel mean distance,RKMD）自适应去噪算法。该算法通过局部自适应策略融合小波变换,有效缓解了断口图像中边缘与纹理等关键特征在去噪过程中易被过度平滑的问题。通过将残差峰度最小化作为目标函数,并结合多尺度边缘感知机制对阈值选取策略进行动态优化,从而在噪声抑制与断口特征边缘拓扑结构保持之间达到了更优的平衡。基于3 050组高分辨率断口图像构建的数据集,实现了数据驱动的断裂模式智能判别。试验结果表明,在噪声标准差高达30%的极端条件下,所提算法的峰值信噪比达到26.69 dB,结构相似性指数为0.768 2,其性能较传统小波阈值去噪方法有显著提升。所提出的去噪算法为后续断口形貌的智能识别提供了清晰可靠的图像数据基础,显著增强了9Ni钢断裂性能分析流程的鲁棒性与准确性,同时也为后续的深度学习模型提供了高质量且标准化的训练数据。
• Select
  回火温度对1 000 MPa级水电用钢组织和力学性能的影响

  肖桂枝, 孟照林, 杨继学, 李东阳, 安茹, 马金磊, 王月香

  钢铁. 2026, 61(4): 173-184.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250663

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  随着水电工程向高海拔、高应力环境发展,对具备千兆帕级强度及优异低温韧性的结构用钢提出了更高的要求。回火作为关键热处理工艺,在水电用钢的强韧性匹配中发挥着重要作用。以某1 000 MPa级水电用低合金钢为研究对象,运用扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）、透射电子显微镜（transmission electron microscope,TEM）,并结合拉伸与冲击试验等手段,系统分析了590~680 ℃回火条件下试验钢显微组织的演变规律及其对应的力学性能变化。结果表明,随着回火温度升高,淬火态板条马氏体发生回复并逐渐宽化,板条特征不断弱化,组织最终演变为以等轴铁素体和球化渗碳体为主的稳定结构。同时,晶粒取向分布趋于随机化,大角度晶界比例升高,位错密度持续降低。相应地,屈服强度和抗拉强度呈下降趋势,而伸长率持续改善。低温冲击吸收功整体呈非单调变化,表现为先升高后降低并在680 ℃时有所回升。强化机制定量分析表明,随着回火温度升高,晶界强化、位错强化和析出强化对屈服强度的贡献均呈持续降低趋势。试验钢在620 ℃回火条件下获得最优的综合性能,屈服强度为947 MPa,抗拉强度为983 MPa,伸长率为16.3%,-60 ℃冲击吸收功达到158 J。研究可为高性能水电用钢的热处理工艺优化提供理论支撑与组织调控依据,对高强韧水电用钢的开发与工程化应用具有一定的指导意义。
• Select
  取向硅钢极薄带织构演变规律

  李亦葳, 吴忠旺, 刘宝志, 张慧敏, 任慧平, 董瑞

  钢铁. 2026, 61(4): 185-196.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250650

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  取向硅钢极薄带因其优异的磁性能,在高频电力电子设备中具有广阔的应用前景。其织构演变规律直接影响最终产品的磁性能,而退火温度是调控织构与磁性能的关键工艺参数。为研究取向硅钢极薄带在制备过程中织构的演变规律,以及退火温度对其显微组织、织构及磁性能的影响,采用厚度为0.27 mm的商用无底层取向硅钢板作为原料,通过一次冷轧法制备了厚度为0.08 mm的取向硅钢极薄带。具体工艺流程为先经2道次冷轧（第1道次冷轧次压下率为63%,第2道次为20%）,随后将冷轧后的极薄带在不同温度（800~940 ℃）下进行高温退火处理。研究主要利用背散射电子衍射（electron backscatter diffraction,EBSD）微织构分析技术和X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）等表征手段,系统分析了取向硅钢极薄带在冷轧及退火工艺过程中的组织与织构演变规律。试验结果表明,初始样品以Goss织构为主。经过2道次冷轧后,Goss{110}〈001〉取向显著转变为{111}〈112〉取向,且随着压下率增大与带材减薄,转变更为彻底。经不同温度的高温退火处理后,{111}〈112〉取向织构又重新转变为Goss{110}〈001〉。随着退火温度升高,晶粒尺寸逐渐增大,Goss织构所占比例及磁性能均呈上升趋势。在较高退火温度下,极薄取向硅钢的综合磁性能较好。当退火温度为940 ℃时,磁感应强度B₈₀₀达到1.725 T,铁损P_1.5/400为15.76 W/kg,获得了本试验条件下综合性能最佳的磁性能。
• Select
  铬含量对Ni-Co系超高强船体钢组织和性能的影响

  王龙, 李健, 潘应君, 罗小兵, 柴锋, 周生璇, 范伟, 严文兵

  钢铁. 2026, 61(4): 197-210.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250647

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  合适的铬（Cr）含量可以使Ni-Co系超高强船体钢获得良好的强韧匹配,但其强韧化机制尚未明晰。本文通过扫描电镜（scanning electron microscope,SEM）、X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）、物理化学相分析和透射电镜（transmission electron microscope,TEM）等方法,结合室温拉伸和低温冲击试验,研究了铬含量对Ni-Co系超高强船体钢微观组织、第二相析出行为和力学性能的影响。组织分析结果表明,试验钢的微观组织为回火马氏体和少量逆转变奥氏体。随铬含量的增加,试验钢的M_s（马氏体转变开始温度）点降低,奥氏体稳定性提升,且其含量增多。相分析和TEM结果表明,Ni-Co系钢中析出相主要为M₂C相。铬含量对于第二相的尺寸具有较大影响。当铬质量分数为2%时（2Cr）,M₂C相与基体间的错配度低,使钢析出了大量尺寸小于5 nm的M₂C相。当铬质量分数为3%时（3Cr）,钢中发现较多尺寸超过200 nm的M₂C相,表明其发生了明显的粗化。力学测试结果表明,1Cr（铬质量分数为1%）、2Cr和3Cr钢的屈服强度分别为1 317、1 258、1 137 MPa。铬的添加会降低碳在基体中的固溶度,促进纳米M₂C相的析出。随铬含量的增加,固溶强化增量的降低超过了析出强化增量的提升,使钢的屈服强度逐渐减小。1Cr、2Cr和3Cr钢的-84 ℃冲击功分别为6、42、49 J。铬能改善Ni-Co系钢的低温韧性,一方面是因为钢中逆转变奥氏体的增加,对裂纹扩展的钝化作用增强;另一方面是由于铬含量的增加促进了与基体共格的纳米M₂C相的析出,降低了应变累积与应力集中,有效抑制了裂纹萌生。此外,2Cr钢中较多的纳米M₂C相和一定含量的奥氏体,使其具有良好的强韧性。
环保与能源
• Select
  钢渣资源化利用及RO相分离铁的研究现状

  李鹏真, 李晨晓, 袁波, 王妍, 严红燕

  钢铁. 2026, 61(4): 211-220.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250665

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  钢铁工业的蓬勃发展导致钢渣的堆存量逐年增加,占用土地的同时还会对生态环境造成一定危害,对钢渣进行无害化、资源化处理迫在眉睫。在绿水青山就是金山银山理念的推动下,钢渣的资源化利用已成为可持续发展领域的重要议题,并在不同领域取得了实质性的进展。通过X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）等手段对钢渣进行表征后发现,钢渣的潜在胶凝性较强,且铁等有价金属元素含量较高。钢渣不仅可以作为高附加值胶凝材料,还可以对其进行有价金属的提取进而实现多方位利用。但是,钢渣自身的局限性如RO相的存在使钢渣的胶凝性和易磨性变差等限制了钢渣的大规模利用,并且铁元素在钢渣中大多以富集于RO相中的FeO或非磁性的铁酸盐形式存在,这增加了铁元素的提取难度。本文详细综述了近年来国内外钢渣在陶瓷材料、功能填料以及建筑材料领域的综合利用现状,分析了钢渣在这些领域受到限制的主要原因。从实际应用出发,提出钢渣利用应向多维度、宽领域的方向发展。进一步,通过分析湿法处理工艺及包括氧化法、还原法和重构法在内的火法处理工艺分离钢渣RO相中铁的技术特点及技术优势,介绍了不同工艺在实际应用过程中遇到的瓶颈,并针对目前出现的问题对未来的钢渣提铁工艺提出展望,为钢渣资源化利用和RO相中分离铁提供参考。
• Select
  不锈钢粉尘与铬铁矿制备含碳热压块强度优化

  杨硕, 李懿軒, 杨悦, 刘培军, 闫瑞军, 宋巍

  钢铁. 2026, 61(4): 221-232.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250626

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  不锈钢粉尘是传统钢铁冶炼过程中产生的二次固废,含有铁、铬、镍等有价金属组元,其粒度较细、化学成分复杂,易对环境产生污染。铬铁矿是重要且稀缺的自然资源且含有铁、铬等有价金属元素,在传统冶炼工艺中存在污染高、能耗高、成本高等问题。本文以不锈钢粉尘与铬铁矿为原料,通过热压技术制备含碳热压块,为转底炉等高效还原工艺提供优质原料,实现铁、铬、镍等金属组元的高效回收。该方法不仅可提高铬铁矿冶炼效率,降低原生矿进口依赖,还能减少固废堆存带来的环境威胁,符合固废资源化和绿色冶金的要求。本文系统研究了原料配比、热压成型温度、热压成型保压时间及热压成型压力关键工艺参数对不锈钢粉尘与铬铁矿含碳热压块抗压强度的影响,揭示了各条件对含碳热压块抗压强度的作用机制。通过试验优化,确定了最优制备工艺参数,为不锈钢粉尘和铬铁矿的固废资源化提供了可行的技术方案。试验结果表明,不锈钢粉尘与铬铁矿耦合制备含碳热压块的较优配比（质量分数比）为60%∶40%,焦煤外配比例（质量分数）为27.97%,成型温度为250 ℃,成型压力为35 MPa,成型保压时间为2 min,含碳热压块抗压强度达到756.7 N,满足转底炉入炉强度要求,这为含铁资源协同利用提供了新思路和理论基础。
• Select
  不同颗粒尺度下热闷钢渣中元素赋存特征及性能分析

  李端乐, 孟翔, 吴小缓, 吴佳炜, 廖述聪, 汪坤

  钢铁. 2026, 61(4): 233-241.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20250673

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) XML 附件   可视化   收藏

  钢厂对钢渣进行破碎选铁后,通常按照粒径进行简单筛分,但筛分后钢渣中主要元素的赋存特征不明确,以及筛分对钢渣性能的影响不明确,从而导致钢渣利用率低,下游建材行业难以利用。针对这一问题,本文以热闷钢渣为研究对象,通过对钢渣按照粒径进行分级,剖析钙、镁、铁等元素赋存特征,系统评价钢渣基本性能,从而协助优化钢渣预处理工艺方案,形成钢渣性能评价方法、质量控制指标和应用方案。研究表明,钢渣活性与化学成分存在强相关,钢渣中的镁、铝、硅元素主要富集于细颗粒（（0,5] mm）中,而钙、铁元素集中于较粗颗粒（>5 mm）中。钢渣粉的早期活性与体系内高碱度物质MgO、Al₂O₃相关,长龄期强度发展主要依靠钢渣颗粒中具有胶凝活性的C₃S、C₂S、C₂F等矿物,且与碱度系数呈线性相关。钢渣的水化活性、颗粒效应和对水泥水化的阻碍共同决定了硬化浆体的微观结构,进而影响其宏观强度,当比表面积为420~470 m²/kg时,热闷钢渣粉的活性发挥最佳。热闷钢渣粉的膨胀为长期持续膨胀,本文提出钢渣稳定性提升工艺路线,可降低因f-CaO、f-MgO和方镁石后期膨胀造成的开裂问题和安定性隐患,旨在为钢铁企业有效管理和资源化利用钢渣提供科学依据与指导。