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中国冶金
2020年 30卷 6期
刊出日期 2020-06-15

技术综述
专题研究
生产技术
节能环保
   
技术综述
1 刘文仲
中国钢铁工业智能制造现状及思考
钢铁工业智能制造处于快速发展阶段。“试点示范项目”给出了一些成果和经验,带动了行业的发展。钢铁工程建设企业分别推出了智能制造解决方案,新的应用场景和应用案例不断出现。各企业的实际情况不同,不可能按照完全统一的模式来进行顶层设计,要根据企业自身的发展条件和实际需求慎重决策,处理好工程项目与科研项目之间的关系,既要重视硬件建设,更要重视软件的开发与研究。钢铁制造企业、大学和科研院所、工程技术企业要分工协作,共同营造开放创新的生态环境,以便推进智能制造的发展。
2020 Vol. 30 (6): 1-7 [摘要] ( 230 ) [HTML 1KB] [PDF 1330KB] ( 1172 )
专题研究
8 余正伟, 向爱平, 刘山平, 王荣林, 孟庆民, 龙红明
低铁高硅赤铁精矿对氧化球团性能的影响
为合理利用国内低铁高硅铁精矿、降低球团生产成本,研究了低铁高硅赤铁精矿对生球、预热球和焙烧球团性能的影响。结果表明,典型的低铁高硅赤铁精矿A较磁铁精矿有更好的润磨性能。赤铁精矿A的亲水性较磁铁精矿强,在保持生球水分不变且赤铁精矿配比较高的条件下(>10%),生球水分不足,生球质量随着赤铁矿配比的提高而变差。随着赤铁精矿A的配比由0提高到50%,预热球强度由588降低到196 N/个,焙烧球团抗压强度由3 425降低到1 368 N/个,赤铁精矿A配比不宜高于30%,适当提高焙烧温度有利于球团抗压强度的提高。配加低铁高硅赤铁精矿A的球团还原膨胀性能和还原性能均有一定程度改善。
2020 Vol. 30 (6): 8-13 [摘要] ( 93 ) [HTML 1KB] [PDF 6280KB] ( 367 )
14 柴轶凡, 贾鹏飞, 王宇, 罗果萍, 王艺慈, 宋希文
碱度对白云鄂博铁精矿压团矿抗压强度的影响
发展熔剂球团矿是当前炼铁原料工艺技术发展的方向和热点之一,球团矿的碱度不同,其理化性质及冶金性能也不同。通过分析不同碱度的白云鄂博铁精矿压团矿矿相结构的变化规律,探究碱度对白云鄂博铁精矿压团矿抗压强度的影响规律。结果表明,随着碱度的升高,压团矿的抗压强度先增加后降低,液相量的增加使得孔隙率降低,压团强度升高,但过多的液相会破坏赤铁矿的整体性结构,渣相强度低于赤铁矿强度,压团的强度逐渐降低。
2020 Vol. 30 (6): 14-18 [摘要] ( 126 ) [HTML 1KB] [PDF 4001KB] ( 346 )
19 杨福
碱度和MgO质量分数对球团抗压强度的影响
为研究含镁熔剂性球团的抗压强度,在实验室条件下,研究了焙烧时间、球团矿碱度和MgO质量分数对球团矿抗压强度的影响。试验研究结果表明,膨润土质量分数保持2.0%不变时,含镁熔剂性球团矿碱度(R)为0.80~1.00、MgO质量分数为1.60%~1.80%,焙烧时间为25 min,球团矿的黏结相以Fe3O4氧化为Fe2O3、然后Fe2O3再结晶为主。另外,还有少量的铁酸镁、铁酸钙相,这种球团矿的抗压强度大于2 500 N/个。当含镁熔剂性球团的矿碱度大于1.00,同时,MgO质量分数小于1.60%时,球团矿的黏结相含有大量的玻璃体硅酸盐,使球团矿的抗压强度大大降低。
2020 Vol. 30 (6): 19-23 [摘要] ( 100 ) [HTML 1KB] [PDF 3422KB] ( 363 )
24 徐洪军, 沈朋飞, 周和敏, 张俊, 曾智中, 聂志斌
海砂矿与红土镍矿还原生产钒钛镍铬合金试验
通过研究东南亚地区廉价含钒钛海砂矿和含镍铬红土镍矿的复合配矿、冷固结球团制备及直接还原工艺,解决直接还原法生产高强度耐腐蚀钢筋用钒钛镍铬合金关键技术难点,实现低成本生产高强度耐腐蚀钢筋,在一定程度上缓解中国资源短缺问题。对多种原料配比、碱度及还原制度下金属化率和钒钛镍铬合金成分进行分析,结果表明,在C∶O=1.5、配矿碱度R=1.2、1 300~1 350 ℃温度下还原30 min,球团的金属化率达到90%以上;R=1.2与R=0.8的金属化率相比,R=1.2的金属化率略高;相同条件下,当温度提高到1 550 ℃时,能够完全实现渣铁分离,获得形貌完整的粒铁;海砂矿∶红土镍矿=70∶30或50∶50、R=1.2、1 450 ℃温度下还原和熔分45 min产出的含钒钛镍铬合金成分为w(Ni)=0.53%~1.24%,w(Cr)=0.30%~0.52%,w(V)=0.35%~0.24%,w(Ti)=0.28%,适用于低成本生产高强度的耐腐蚀钢筋。
2020 Vol. 30 (6): 24-29 [摘要] ( 93 ) [HTML 1KB] [PDF 4331KB] ( 406 )
30 董大西, 杨超云, 胡云生, 栾义坤, 杨华峰, 赵瑞华
高洁净轴承钢中稀土变质夹杂物行为分析
为了阐明稀土变质高洁净轴承钢中夹杂物的行为,进而优化轴承钢的稀土处理过程,通过向高洁净轴承钢中加入高纯稀土的方法,借助SEM、EDS和EPMA等观察和分析手段,重点对不同稀土含量轴承钢中夹杂物类型和析出行为进行表征和分析。研究结果表明,在不完全变质条件下,微量稀土能够优先变质钢中长条状MnS为RE3S4颗粒,RE3S4可在冶炼时独立析出或以Al2O3为核心析出,也能在凝固时与MnS以RE3S4·yMnS (y<1)复杂夹杂物的形式共同在Al2O3基底上形成。随着稀土含量的增加,在完全变质条件下,稀土元素与夹杂物的形成元素的结合序列依次为O、S、As、P和C,夹杂物类型演化序列为RE2O3、RE2O2S、RES、RE-S-As、RE-As(-P)/RE-O-As(-P)、RE-P-C/RE-O-P(-C)和RE-O-C。
2020 Vol. 30 (6): 30-38 [摘要] ( 120 ) [HTML 1KB] [PDF 17833KB] ( 470 )
39 黄宇, 成国光, 王启明, 窦文哲, 胡学文
大尺寸夹杂物对12MDV6铸件冲击性能的影响
以实际生产过程中12MDV6铸件冲击性能不稳定为背景,研究了大尺寸夹杂物对于12MDV6铸件冲击性能的影响。通过研究12MDV6铸件在冶炼全流程中夹杂物的变化过程,利用扫描电镜对夹杂物的特征进行分析,得出大尺寸夹杂物的产生位置,并提出改进工艺。结果表明,大尺寸的氧化物夹杂(Ca-Al-O+MgO、Al-O、Mg-Al-O)是导致12MDV6铸件冲击性能不合格的主要原因,夹杂物主要在AOD冶炼过程中生成。Al合金的大量添加来弥补AOD过程中的温度不足是导致大尺寸氧化物夹杂产生的直接原因。工艺改进方案主要包括减少AOD过程Al合金的添加量、提高电炉冶炼出钢时碳和硅元素的质量分数,以此弥补AOD冶炼过程中温度的降低。工艺改进后,铸件的冲击功在180 J以上,完全满足用户需求,实现了高效生产。
2020 Vol. 30 (6): 39-47 [摘要] ( 137 ) [HTML 0KB] [PDF 10496KB] ( 274 )
48 车巨龙, 鲜奋强, 窦亚斌, 鲁金龙, 成国光
非调质钢中MnS分布对轧材横向塑性的影响
为了探究实际生产中非调质钢轧材横向塑性波动较大的原因,利用电子显微镜对比研究了连铸坯、轧材和拉伸试样断口中MnS夹杂物形貌及其演变行为,并对轧材横纵截面MnS夹杂物的尺寸、数量以及分布特征进行定量化表征,发现MnS夹杂物的分布特征是影响轧材横向塑性的关键。MnS夹杂物聚集分布,拉伸试样在受力过程中大量微裂纹在局部同时萌生,导致试样提前断裂,形成木质状的断口形貌,轧材表现出较差的横向塑性。当MnS夹杂物分布较为均匀时,拉伸试样受力相对均匀,应力集中小,轧材横向塑性较好。轧材中MnS夹杂物的分布行为主要取决于铸态下MnS夹杂物的形貌。减少铸态下II类树枝状MnS数量,是改善最终轧材横向塑性的关键。
2020 Vol. 30 (6): 48-54 [摘要] ( 94 ) [HTML 0KB] [PDF 17041KB] ( 248 )
55 李茂旺, 李怡宏, 董超
流钢孔对中间包流体行为影响的数值模拟
以某钢厂双流中间包为基础,建立了相似比为1∶3的物理模型和三维稳态数学模型,研究挡坝控流装置上流钢孔的孔径、数量和倾斜角度等变化因素对中间包内流场的影响。结果表明,孔径大小和流钢孔的倾斜角度对中间包内钢液的流动特性至关重要。在中间包挡坝上开设的流钢孔孔径为120 mm、倾斜角度为15°时,可改变钢液流向,延长钢液流动轨迹,增加夹杂物去除概率,与原型相比,中间包内钢液平均停留时间增加近28 s,死区比例降低46.5%,理论残钢量降低79%。
2020 Vol. 30 (6): 55-62 [摘要] ( 89 ) [HTML 0KB] [PDF 2790KB] ( 232 )
63 胡群, 张硕, 王璞, 铁占鹏, 张壮, 唐海燕
大方坯结晶器内液面波动与卷渣行为

为深入揭示不同水口类型对结晶器内钢液初始流动的影响,以某厂410 mm×530 mm的大方坯结晶器为原型,基于相似原理,采用1:1的物理模型,比较了直通型、五孔和四孔水口浇注时在不同拉速和浸入深度下的结晶器内液面波动和渣层状态。结果表明,3种水口的液面平均波高范围分别为0.20~0.30、0.23~1.10、0.35~1.28 mm。五孔水口和四孔水口的液面波动均比直通水口剧烈,渣层比直通水口活跃,尽管有轻微卷渣但无裸钢现象,这有利于保护渣的熔化和夹杂物的上浮去除。五孔水口和四孔水口对结晶器壁面的冲击比直通水口强,有助于铸坯中心等轴晶率的提高。推荐该大方坯使用多孔水口时浸入深度和拉速分别为170 mm和0.38 m/min,可保证生产顺行和铸坯质量改善。

2020 Vol. 30 (6): 63-70 [摘要] ( 122 ) [HTML 1KB] [PDF 9365KB] ( 338 )
71 陈明昕, 杨晓江, 冯晓勇
Nb元素添加对75Cr1钢热变形行为的影响
为了研究Nb元素对75Cr1钢热变形行为的影响,以75Cr1钢和Nb微合金化的75Cr1钢为研究材料,分析了Nb元素添加对75Cr1钢轧制过程中加热、热变形、卷取、冷却等工序热力学行为的影响。在轧制过程中,Nb合金化对75Cr1钢韧性提升的作用主要体现在Nb元素能够在加热过程中抑制奥氏体晶粒的长大;能够在不增加热轧变形抗力的前提下,使热轧产品表现出更大的加工硬化特征;在冷却过程中能够明显减小珠光体组织的层片间距。
2020 Vol. 30 (6): 71-79 [摘要] ( 117 ) [HTML 0KB] [PDF 21685KB] ( 253 )
80 徐智良, 金浩, 冉天宇, 曹银平, 杨俊和, 黄婕
三维分格式焦炉蓄热室传热分析与数值模拟
通过构建真实比例的三维分格式焦炉蓄热室模型,利用CFD软件,模拟计算了实际炼焦过程中蓄热室内周期性非稳态的传热过程,计算值与实际测量值相吻合。结果表明,分格式焦炉蓄热室顶部空间处,在加热期内容易产生较强的气体涡流运动,加强了其与格子砖的换热作用,导致了加热初期的温度梯度异常;得到了不同高度的焦炉格子砖内气固两相温度的周期性变化规律。还考察了格子砖导热系数以及废气流量分配系数对于蓄热室换热效果的影响,发现格子砖导热系数的增大,将导致蓄热室温度效率降低、出口气体温降升高,变化规律呈线性相关;发现操作条件下最佳的废气流量分配系数约为0.94,该废气流量分配系数下的空气与煤气蓄热室的温度效率最为接近。
2020 Vol. 30 (6): 80-86 [摘要] ( 143 ) [HTML 0KB] [PDF 2978KB] ( 251 )
生产技术
87 解养国, 孙波, 王勇, 刘前芝, 张良明, 张磊
全氧燃烧在120 t钢包烘烤器上的应用
随着钢铁行业能源环保压力日益加重,节能减排是钢铁企业高质量发展的必然选择。主要阐述了全氧燃烧技术节能减排原理以及在某厂钢包烘烤上的应用实践。采用工业试验对比的方式,对全氧燃烧在该厂120 t钢包烘烤器上的应用效果进行分析,结果表明,全氧燃烧技术的应用可以有效提高钢包烘烤效果,减少烘烤过程中烟气和NOx排放,降低煤气消耗约43.79%,提高钢包烘烤终点内衬温度约223 ℃,降低转炉出钢过程钢水温降约9.10 ℃,降低吨钢精炼成本约4.77元。
2020 Vol. 30 (6): 87-96 [摘要] ( 235 ) [HTML 0KB] [PDF 3831KB] ( 285 )
97 左小坦, 陈永峰, 张洪彪, 黄雁, 赵梦静, 杨树峰
连铸工艺参数对40Cr圆坯碳偏析的影响
为降低直径为900 mm的40Cr连铸圆坯的碳偏析,提高钢材的性能与产品质量,从优化圆坯连铸工艺参数角度出发,分析了过热度、拉速、二冷强度以及电磁搅拌对铸坯碳偏析的影响。结果表明,当过热度控制在25~35 ℃范围内,拉速为0.75~0.85 m/min,二冷比水量为0.30 L/kg时,有利于改善铸坯碳偏析情况。对结晶器电磁搅拌以及末端电磁搅拌的参数测试分析得出,当结晶器和末端电磁搅拌电流以及频率参数分别设为180 A/3 Hz以及400 A/8 Hz时,铸坯碳偏析情况明显改善。采用优化后的连铸工艺参数进行生产试验,对20炉次对应的棒材横截面碳偏析情况进行跟踪测试,结果显示,碳偏析指数极差由优化前的0.07%~0.08%下降到0.04%以下。
2020 Vol. 30 (6): 97-102 [摘要] ( 134 ) [HTML 0KB] [PDF 969KB] ( 338 )
节能环保
103 周朝刚, 胡锦榛, 王少军, 王书桓, 艾立群, 陈虎
基于冷固球团强度和粉末化率的试验研究
基于某钢铁公司年产15万t的冷固球团生产线中消化仓堆料严重、冷固球团粉末化率高和抗压强度低等问题,分别从方锥形消化仓的改造、消化过程的配水量和消化时间对冷固球团粉末化率的影响,以及黏结剂用量对冷固球团强度的影响等方面开展工艺试验。通过方锥形消化仓的改造,其存放的半熟料由60 t提高到100 t左右;消化过程中配水量为6%左右时,冷固球团粉末化率最低达到了31.12%;在黏结剂上采用5%硅酸钠代替改质性淀粉胶,湿球强度提高了3.59%,干球强度提高了6.83%;碳化时间在0~4 h时,冷固球团强度随着碳化时间增加而显著增加,最高可超过1 200 N。
2020 Vol. 30 (6): 103-107 [摘要] ( 111 ) [HTML 0KB] [PDF 1206KB] ( 212 )
 

 

 
 
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