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中国冶金
2021年 31卷 2期
刊出日期 2021-02-15
冶金科技英才
冶金科学技术奖
技术综述
专题研究
生产技术
节能环保
技术综述
1
梁宝瑞, 赵荣志, 张文伯, 徐水洋, 刘俊杰, 宋娜
钢铁行业二噁英的形成机理及降解方法研究现状
雾霾天气的日益严重使得国家环保部门更加关注大气污染问题,而造成雾霾天气的大气污染物也越来越被熟知并分类治理。在中国二氧化硫和氮氧化物已经进入治理末端阶段,二噁英的治理还处于一个萌芽阶段。二噁英是迄今为止科研领域发现的无意识副产品中毒性最强的化合物之一,对人体的毒性主要体现在伤害的不可逆。介绍了二噁英的形成机理和降解方法,以及此领域的研究现状。同时结合钢铁行业烧结、电炉炼钢等重点工序的生产现状,找到不同流程中可能产生二噁英的机理,针对不同机理找到对应的降解方法。
2021 Vol. 31 (2): 1-5 [
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专题研究
6
李东涛, 程晓光, 薛立民, 廖洪强
焦炭孔中炭沉积条件分析
用合成的焦炉煤气对焦炭进行炭沉积反应,验证了该方法对焦炭热态强度的改善效果;同时,在真实的焦炉煤气气氛中,初步探索了温度、时间对炭沉积效果的影响,并测试了炭沉积前后焦炭比表面积和孔体积的变化。结果证明,通过炭沉积可以明显提高焦炭的热态强度;采用真实的焦炉煤气对冶金焦炭进行炭沉积,时间越长,炭沉积的效果越好,但是在不同温度下其规律有所不同,在950和1 000 ℃时,炭沉积效果最佳时间约为3 h。基于对炭沉积反应前后焦炭的BET(布鲁尼尔-埃米特-泰勒)比表面积和孔体积的测试,证明沉积的炭主要填充了焦炭的孔容,加厚了孔壁,减小了焦炭的比表面积,减缓了焦炭与二氧化碳的反应速率,从而改善了焦炭的反应后强度。
2021 Vol. 31 (2): 6-9 [
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10
刘小杰, 邓勇, 李欣, 郝良元, 刘二浩, 吕庆
基于大数据技术的高炉铁水硅含量预测
铁水硅含量是炉缸热制度的化学热表示方式,也是表征炉温和铁水质量的重要参数。选取某钢铁厂4号高炉实时数据库和检化验数据库2019年的30个输入参数,通过数据处理和特征值筛选,最终选取17个参数进行模型预测,共计8 760组。通过构建Adaboost模型、决策树模型和随机森林模型对2 h后的铁水中硅含量进行预测,发现Adaboost模型预测的结果相比决策树模型和随机森林模型准确度更高,学习效果更是明显占优,能够更好地对铁水硅含量进行捕捉预测。
2021 Vol. 31 (2): 10-16 [
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17
陈少飞, 刘小杰, 李宏扬, 卜象平, 吕庆, 刘福龙
高炉炼铁数据缺失处理研究初探
针对高炉炼铁过程中的数据缺失问题,提出以单维结合多维的系统化数据填补模式。总结并阐述数据缺失填补办法的发展现状以及优劣势比较。在此基础上,通过对河北某钢铁厂的实际高炉生产数据进行分类比较,并结合填补办法的优缺点,针对高炉炼铁数据提出一套以简单统计类办法、线性插值法、机器学习法等多种办法相结合的方案,以实现高炉数据的深度整合及处理,满足数据挖掘工作的供数需求。同时选取了炉顶温度、氧气管道温度作为数据样本,利用临近点中间值法、临近点均值法、线性插值法、Adaboost算法等对样本数据进行了填补且填补效果较为理想,充分验证了方案的可行性。
2021 Vol. 31 (2): 17-23 [
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24
赵根安, 张立峰, Conejo A N, 段豪剑, 周海忱, 董佳鹏
钢包水模型比例对混匀时间测量误差的影响
为了研究钢包水模型比例对混匀时间的影响,采用几何相似比分别为1/4.5、1/7.4、1/10、1/17.3的有机玻璃水模型进行了物理模拟试验。使用电导率仪测量了钢包模型内流体在不同条件下的混匀时间,结果表明,模型比例对搅拌功率与混匀时间的拟合曲线的指数
n
值有影响。随着模型比例的增加,
n
值的绝对值逐渐减小,其中,模型比例小于1/7.4时,
n
值变化较大,
n
值的拟合直线斜率为-3.97;当模型比例大于1/7.4时
n
值变化不大,
n
值的拟合直线斜率为-0.19。同时,对于中心吹气和偏心吹气,
n
值的变化范围也不相同,当中心吹气时,
n
值的变化范围为0.25~0.75;偏心吹气时,
n
的变化范围为0.30~0.60。
2021 Vol. 31 (2): 24-30 [
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31
张宏艳, 田志红, 邵肖静, 栾义坤, 邓小旋, 季晨曦
改质工艺对高强度低合金钢夹杂物特性的影响
利用300 t钢包炉工业试验研究了不同夹杂物改质工艺(包括未改质、稀土处理和钙处理)对铝镇静高强度低合金钢夹杂物特征的影响。结果表明,未改质处理炉次钢板中夹杂物为高铝含量的Al-Mg-Ca-O-S-Mn复合夹杂物,夹杂数量密度最小(仅为7.4和9.5个/mm
2
),但夹杂物平均尺寸大于3 μm,在轧板中检测到不小于20 μm的大尺寸夹杂数量多达0.1个/mm
2
。而稀土处理炉次钢板试样中夹杂物为球形La-Ce-O-S部分夹杂可能含少量Ca或Al。尽管夹杂数量密度最多达到32.5个/mm
2
,但夹杂平均尺寸最小(仅为2.3 μm),一个试样中未检测到不小于20 μm的夹杂,另一个试样中基本无不小于20 μm的大尺寸夹杂(仅0.01个/mm
2
)。钙处理炉次钢板中的夹杂物基本为球形夹杂,夹杂物成分为Ca-Al-S-O,部分夹杂可能含少量Mg或Mn,夹杂数量密度也较大,约为30个/mm
2
,夹杂平均尺寸为2.7 μm,稍大于稀土处理炉次,基本无尺寸不小于20 μm夹杂(0.01个/mm
2
)。高温共聚焦显微镜试验表明,稀土处理与钙处理的夹杂物在高温下不容易聚集成大尺寸夹杂物,而未改质炉次中的氧化铝由于与钢液界面张力大,容易聚集形成大尺寸夹杂物。
2021 Vol. 31 (2): 31-37 [
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38
王化明, 陈兴润, 潘吉祥, 王常波, 刘森, 马敏敏
镍含量对2205双相不锈钢焊接接头的影响
采用光学显微镜观察了不同镍含量下2205 双相不锈钢焊接接头的金相组织,通过点腐蚀试验测量腐蚀速率,并采用电化学工作站对焊接接头的点蚀电位进行测量。结果表明,1.2 mm厚度规格2205双相不锈钢焊接接头为铁素体加奥氏体的两相组织,点蚀坑主要出现在热影响区和焊缝。镍含量高的样品金相组织中奥氏体含量高,对应点蚀电位也要高于镍含量低的样品。耐点蚀性能上的差异与接头中两相比例有关。
2021 Vol. 31 (2): 38-43 [
摘要
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44
张利民, 朱立光, 张彩军, 肖鹏程, 刘增勋
高碳钢50-2冲压鞋包头开裂原因分析与控制
高碳钢50-2热轧板经罩式退火炉退火后,在冲压鞋包头过程中出现了严重开裂的现象。利用光电直读光谱仪、NeophotⅢ型光学显微镜、TCH600氧氮分析仪、洛氏硬度测量法(HR)中的B级标尺对缺陷样品化学成分、组织性能进行了深入的研究。结果表明,冷轧退火板氮含量高、退火均热保温时间短是产生冲压鞋包头开裂的主要原因。通过优化炼钢生产工艺、退火工艺,使冲压开裂缺陷率大幅下降,产品质量最终满足生产要求。
2021 Vol. 31 (2): 44-49 [
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50
王勃, 胡冲, 王杰, 王月宇, 李宁
一种新型涡流检测法及其检测效果
涡流检测法是非常常用的金属材料缺陷检测的无损检测方法,为了改进传统涡流检测法难以微型化的不足,提出了一种新型涡流检测法,分别用小永磁体和高精度磁传感器代替了传统涡流检测法的激励线圈和接受线圈。通过试验和数值模拟相结合的研究方法,对新型涡流检测法的原理及检测效果进行了研究。结果表明,新型涡流检测法的检测原理可行,检测装置简单,测量精度高,现有试验条件下可检测到50 μm量级的缺陷,且金属导体运动方向和永磁体磁化方向的涡流磁场分别呈现出对称负向脉冲和正弦式的变化特征,较优的导体运动速度和体力距离应为数米每秒和0.2 mm。
2021 Vol. 31 (2): 50-54 [
摘要
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生产技术
55
邓睿
带式焙烧机制备镁质熔剂性球团研究
为了提高高炉球团矿入炉比,从而降低钢铁生产能耗,缓解日益严峻的环保形势,基于氧化球团焙烧基础理论,结合相关学者研究成果,对镁质熔剂性球团特性进行分析和梳理,在此基础上对带式焙烧机球团工艺制备镁质熔剂性球团的热工参数进行了研究。结果表明,得益于镁质熔剂性球团的良好技术经济指标,可以实现高炉原料结构中球团矿比例的大幅提高。通过流体力学(CFD)数值模拟和构建物质流和能量流计算模型,对现有带式焙烧机球团工艺的热工参数进行分析,阐明了镁质熔剂性球团制备特点,并论述了带式焙烧机在制备镁质熔剂性球团上的优势。
2021 Vol. 31 (2): 55-59 [
摘要
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60
韩宏松, 姜鑫, 仇彬, 沈峰满
废钢在高炉内软熔性能研究及应用
为了研究废钢在高炉内的软熔滴落行为,为高炉使用轻薄型废钢冶炼提供技术支撑,采用RDL-2000型熔滴炉对废钢的软熔性能进行了研究,并与烧结矿的性能进行了对比分析。研究表明,废钢在高炉内会发生明显的渗碳反应,其滴落温度远低于纯铁及常规烧结矿,1 000 ℃以前有明显的体积膨胀,其明显的体积收缩均发生在1 200 ℃以上,没有明显的压差陡升现象,没有明显的熔融区间,可以降低炉料的软熔区间,有利于改善软熔带的透气性。梅钢高炉生产实践表明,高炉配加一定比例的废钢后,能够显著提高生产效率,降低燃料消耗,在120 kg/t的使用量时,增产率达到近20%,燃料比降低近30 kg/t。
2021 Vol. 31 (2): 60-64 [
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65
李翔, 吴国平, 闫辰, 宋沈杨, 戴雨翔
减轻低碳低磷钢冶炼炉衬侵蚀及炉渣成分优化
通过实验室管式高温炉蘸渣试验和理论计算,研究了转炉冶炼低碳低磷钢的终渣(FeO)含量、(MgO)含量和碱度对炉渣物化性能和溅渣护炉炉衬保护的影响。试验优化前,终炉渣(FeO)质量分数为31.5%,(MgO)质量分数为8%,通过调整炉渣碱度,炉渣的固相率依然接近0%,炉渣溅渣后难以残留在炉壁上,不能对炉衬起到保护的效果。通过试验及理论计算,在1 600 ℃条件下,炉渣固相率随着渣中(FeO)含量的增加而降低,随着炉渣碱度和(MgO)含量的增加而增加。降低(FeO)含量和提高(MgO)含量可以明显提高固相率。因此,将(FeO)质量分数控制为22.5%~27.0%,(MgO)质量分数控制为8%~12%,碱度控制为3.6左右时,终渣溅渣效果明显提升。
2021 Vol. 31 (2): 65-71 [
摘要
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72
马建民
80号钢连铸坯末端电磁搅拌优化与实践
对80号钢小方坯内部质量差的问题进行分析,发现末端电磁搅拌(FEMS)磁感应强度低,难以满足末搅冶金的效果。为弥补FEMS强度的不足,拉速由2.6提高到2.7 m/min,二冷比水量降为原工艺的90%。凝固传热模型计算表明,FEMS位置的液芯厚度由原工艺的47.6提高到52.8 mm。试验结果表明,铸坯酸洗表面未出现缺陷,低倍质量明显改善,碳偏析指数范围由原工艺的0.96~1.09优化至0.97~1.02,达到改善铸坯内部质量的目的。
2021 Vol. 31 (2): 72-75 [
摘要
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72
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311
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76
李样兵, 柳付芳, 李杰, 龙杰, 袁锦程, 吴艳阳
大厚度严要求14Cr1MoR钢最佳热处理制度探究
简要分析了大厚度14Cr1MoR钢板强度/低温冲击韧性匹配性差的原因,在此基础上研究了系列热处理制度对钢板组织和性能的影响,进一步探究了最佳的热处理制度。结果表明,导致大厚度14Cr1MoR钢板强度/低温冲击韧性匹配性差的根本原因是轧制或淬火过程中形成的大块状非均匀性组织,以及晶界及基体处含铬/钼碳化物的不规则聚集长大。针对高性能要求钢板,通过一次高温淬火细化晶粒+二次较高温度梯度亚温淬火调配组织比例,切实提高了钢板交货态及长时模焊后的强韧性,满足了用户对更严格技术要求大厚度14Cr1MoR钢的需求。
2021 Vol. 31 (2): 76-83 [
摘要
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329
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84
陈安忠, 王长波, 王珂, 任娟红, 高仁强
冷轧工艺对443铁素体不锈钢抗皱性能影响
以443铁素体不锈钢为研究对象,研究了冷轧工艺对其表面抗皱性能的影响。结果表明,冷轧采用二轧程的生产工艺可以明显改善表面抗起皱性能;一轧程冷轧板芯部存在明显的晶粒簇,沿着轧向成条状分布,晶粒呈非等轴状,尺寸偏大,而二轧程冷轧板芯部组织分布均匀;一轧程冷轧板表层和芯部除了γ纤维再结晶外还保留强烈的{112}<110>织构,且γ纤维再结晶织构的强度小于二轧程;冷轧采用二轧程工艺可以有效消除原始柱状凝固组织带来的不利影响,弱化α纤维变形织构,使得微观晶粒取向分布更加均匀。
2021 Vol. 31 (2): 84-89 [
摘要
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73
) [
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323
)
节能环保
90
董剑豪, 王广, 张浩, 王静松, 薛庆国
塑料-无烟煤混合还原剂对含碳球团还原的影响
为了解决废塑料的污染问题,提出了将塑料与无烟煤一起进行低温热处理来制得含碳球团混合还原剂的思路,以达到钢铁工业协同处理废塑料的目的。通过研究还原温度和反应时间对含碳球团宏观形貌、金属化率及其微观结构的影响,对比分析了混合还原剂对含碳球团直接还原的影响。结果表明,以氧化铁粉末试剂为含铁原料,加入无烟煤与PE塑料热处理后的混合还原剂,在1 100和1 150 ℃,反应5~15 min时,能提高含碳球团的反应速率。当反应温度为1 150 ℃,反应接近还原终点时,混合还原剂含碳球团的金属化率为95.63%,基本接近无烟煤含碳球团的金属化率,但是在含碳球团中加入混合还原剂会引起一定程度的球团膨胀。
2021 Vol. 31 (2): 90-94 [
摘要
] (
70
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309
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95
李永光, 安璐, 任翠涛, 李盛学, 乔凯荣
烧结烟气低温SCR脱硝催化剂半工业化试验
低温SCR是烧结烟气脱硝技术发展的主要方向,而催化剂是其中的关键因素。针对烧结烟气的特点,研发出低温平板式抗碱脱硝催化剂。为了明确该催化剂的低温脱硝活性、运行稳定性、积灰特性和抗碱金属中毒能力,在太钢450 m
2
烧结机活性炭脱硫脱硝装置后进行了低温SCR脱硝催化剂半工业化试验。结果表明,在150 ℃的烟气温度下,催化剂脱硝效率平均达85%,NO
x
排放浓度小于50 mg/m
3
,氨逃逸不超过1.0 μL/L,完全满足烧结烟气超低排放的要求;催化剂层积灰主要是钾盐和活性炭粉,经过60天的连续运行,因积灰导致的反应器进出口压差增加值仅90 Pa;催化剂抗碱金属中毒能力优异,催化剂表面累积的钾含量达到新鲜催化剂的5.5~7.0倍时,脱硝活性没有明显降低。
2021 Vol. 31 (2): 95-102 [
摘要
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113
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103
何坤, 王立
撬全球废钢市场,促钢铁产能输出与经济效益
目前,处在转型期的中国钢铁工业面临反倾销围堵、铁矿石对外依存度过高(且无定价权)、去产能、能源和环保等多方面的压力。在此情况下,提出通过撬动国际废钢市场缓解这些压力的思路,即参与国际废钢贸易,通过积极主动地在国际市场上采购甚至抢购废钢资源,提升中国钢铁产能输出和经济环境效益,实现压低国外粗钢保有量,确保中国钢铁产能对外输出或置换,而不是简单的去产能;另外,推升国际市场钢材价格,从而提高中国钢材出口的竞争力,缓解面临的反倾销压力;除此以外,利用进口废钢替代铁矿石生产,降低铁矿石对外依存度,争夺铁矿石定价话语权;最后,提高钢铁生产的废钢比,降低生产能耗和排放。以2018年数据为例,采购0.86亿t国际废钢(占主要钢铁生产国废钢消耗量的18%)可使中国废钢比达到30%,使中国电炉钢比例达到约20%,降低中国至少10%的铁矿石进口量,并节约0.3亿t标煤;此外,中国还可通过提高钢材出口量和价格获得经济效益。
2021 Vol. 31 (2): 103-108 [
摘要
] (
67
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冶金科技英才
109
田勇
田勇
2021 Vol. 31 (2): 109-109 [
摘要
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79
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298
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110
刘宏亮
刘宏亮
2021 Vol. 31 (2): 110-110 [
摘要
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50
) [
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281
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冶金科学技术奖
111
热连轧超高强钢产业化关键技术研究与应用
2021 Vol. 31 (2): 111-111 [
摘要
] (
55
) [
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243
)
112
安全长寿化高速和重载铁路钢轨用钢冶金关键技术
2021 Vol. 31 (2): 112-112 [
摘要
] (
50
) [
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265
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