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	中国冶金
	2021年 31卷 3期
	刊出日期 2021-03-15


	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铁合金

技术综述

	1	郭雄伟, 武张静, 李宁, 马晓宝, 王涛, 任忠凯
		钛/钢层合板轧制复合研究进展与展望
		钛/钢层合板兼具钛的耐腐蚀性与钢的良好强度和塑性,广泛应用于海洋工程装备、水电站、核电站、核潜艇等领域。为进一步推动对钛/钢层合板的深入研究,促进钛/钢层合板的发展,对近年钛/钢层合板制备方法进行分析。分析发现轧制法作为一种经济、环保的制备方法,将会成为制备钛/钢层合板的主流工艺,因此重点讨论轧制钛/钢工艺参数、界面组织特征、界面结合机理与化合物形成机制。分析制备温度、轧制工艺、化合物种类、退火工艺等因素对钛/钢层合板力学性能的影响,发现变形不协调、温度与脆性化合物始终是影响层合板界面强度提升的重要因素。通过添加中间层可以在一定程度上改善界面成分并提高界面结合强度,而温度过高会导致严重的界面缺陷。因此,钛/钢层合板未来的研究方向与发展前景是通过轧制法制备波纹界面层合板以及将辅助能场引入层合板轧制领域。
		2021 Vol. 31 (3): 1-10 [摘要] ( 180 ) [HTML 1KB] [PDF 2831KB] ( 464 )

专题研究

	11	赵连达, 刘迎立, 苏鸿, 薛庆国, 王静松
		添加赤铁矿对碱性球团性能的影响
		通过向碱度为1的球团矿中配加不同比例赤铁矿,探究赤铁矿的加入对碱性球团性能的影响。试验结果表明,随着赤铁矿的配比由0%提高到40%,生球落下强度提高、抗压强度变化不明显;焙烧球团矿的抗压强度下降,由未加赤铁矿的2 460 N/P降低到含40%赤铁矿的1 890 N/P;成品球内部孔隙率由25.84%下降到21.45%,平均孔径由2 184.7提高到3 937.9 nm;通过显微观察,发现赤铁矿再结晶比磁铁矿固相固结方式形成的晶体结构松散,晶体间的联结较弱;配加赤铁矿对碱性球团矿还原膨胀率起到明显改善作用,由30.45%降低到13.23%。综合来看,向碱度为1的球团矿中配加适量赤铁矿的技术是可行的。
		2021 Vol. 31 (3): 11-16 [摘要] ( 102 ) [HTML 1KB] [PDF 3488KB] ( 368 )

	17	沈茂森, 吕志义, 康文革, 白晓光, 李玉柱, 孟文祥
		白云鄂博铁球团矿异常还原膨胀的机理
		通过对比白云鄂博铁矿、精矿及还原前后球团矿的显微结构,对白云鄂博球团矿异常还原膨胀的机理进行研究。研究结果表明,球团矿气孔中挥发分的爆发扩大了基体裂块间的孔隙,加快了还原气体的扩散,增加了反应面积,使还原速度加快,从而导致了球团矿恶性膨胀。白云鄂博球团矿的“挥发分膨胀理论”是一种全新的理论,对抑制白云鄂博球团矿的恶性膨胀具有重要指导意义。
		2021 Vol. 31 (3): 17-21 [摘要] ( 78 ) [HTML 1KB] [PDF 1912KB] ( 335 )

	22	赵军, 李红玮, 刘小杰, 李欣, 李宏扬, 吕庆
		基于Xgboost的高炉透气性指数预测模型
		高炉透气性指数是高炉监控指标的一项重要参数,及时掌控高炉透气性指数的变化趋势并对其进行准确预测,对辅助操作者保持高炉的稳定顺行十分必要。基于某高炉现场实际生产数据,对原始数据存在异常值、缺失值等问题进行处理。利用Spearman、MIC(最大信息系数)和随机森林特征消除等特征选择方法对标准化后的数据选取特征变量,选用Xgboost模型进行预测。结果表明,Xgboost相较于随机森林和线性回归模型具有较大优势,模型在误差±1.5%范围内的准确率达到94.27%,能够准确预测下一小时透气性指数,及时指导高炉生产,保证高炉稳定顺行。
		2021 Vol. 31 (3): 22-29 [摘要] ( 82 ) [HTML 1KB] [PDF 4748KB] ( 341 )

	30	时朋召, 田玉石, 徐李军, 郭文波, 仇圣桃
		120 t钢包底吹氩气物理模拟
		为了优化国内某钢厂钢包的底吹位置和气体流量等工艺参数,更好地提高钢水洁净度,对120 t钢包建立1∶3水模型,模拟研究了底吹位置和气体流量对钢液混匀时间和钢渣覆盖情况的影响。结果表明,底吹位置不同时,混匀时间存在明显差异;随着气体流量增大,钢包混匀时间整体呈下降趋势,但减小幅度越来越小,吹气流量有最佳值;底吹位置为0.4R-0.6R,气体流量为500~700 L/min时,混匀时间由大到小的双孔角度为双孔135°＞双孔90°≥双孔120°;相同吹气量条件下单孔透气砖布置比双孔透气砖引起的钢渣卷入深度更大,深度差距基本为20~70 mm,而引起的渣眼面积大小则为双孔大于单孔。综合考虑混匀时间和钢渣覆盖情况,最优的透气砖布置和工况参数为双孔120°-0.4R-0.6R、气体流量500~600 L/min。
		2021 Vol. 31 (3): 30-36 [摘要] ( 76 ) [HTML 1KB] [PDF 3638KB] ( 338 )

	37	林时敬, 徐安军, 刘成, 冯凯, 李稷
		基于深度强化学习的炼钢车间天车调度方法
		针对炼钢车间天车任务产生的动态不确定性,提出了基于深度强化学习算法的炼钢车间天车调度方法。首先,基于强化学习将天车调度问题转化为对天车操作动作序列的求解,采用DQN(Deep Q-network)算法构建动作价值网络模型进行求解;然后,以某钢厂出钢跨天车调度为研究对象,以任务完成总时间最短为目标,介绍了基于深度强化学习的天车调度方法的具体设计;最后,采用实际数据对天车动作价值网络模型进行训练,与目前现场广泛使用的基于固定分区的天车调度方案进行仿真试验对比。结果表明,基于深度强化学习的天车调度方法在任务完成总时间上减少了11.52%,提高了天车任务的完成效率,说明了方法的可行性和优化性,为天车调度研究提供了新的思路。
		2021 Vol. 31 (3): 37-43 [摘要] ( 205 ) [HTML 1KB] [PDF 2484KB] ( 386 )

	44	刘军, 宋朝琦, 刘杰, 杨树峰, 李京社
		H08A焊丝钢夹杂物演变规律分析
		为了提高H08A焊丝钢的拉拔性能和焊接性能,对该钢种全流程进行取样分析,利用扫描电镜观察夹杂物的形貌,统计数密度,利用夹杂物自动分析系统对夹杂物成分变化和成分分布进行分析,利用FactSage热力学软件分析夹杂物低熔点区域分布。结果表明,钢中全氧含量可间接反映出夹杂物数密度水平,若没有LF精炼和中间包保护浇铸,铸坯中全氧很难达到要求的0.005%。夹杂物类型主要是硅锰铝氧化物的复合夹杂物,脱氧合金化后,夹杂物成分趋于稳定,大尺寸夹杂物多为MnO-SiO₂-Al₂O₃,尺寸最大达到70 μm。钙收得率不高,在夹杂物中没有发现典型钙氧化物夹杂物。夹杂物主要是球形,大尺寸夹杂物总量较多,中间包和铸坯中80 μm以下大尺寸夹杂物占比较小,80 μm以上大尺寸夹杂物占比为87.6%~87.9%。
		2021 Vol. 31 (3): 44-49 [摘要] ( 72 ) [HTML 1KB] [PDF 5229KB] ( 362 )

	50	闫洞旭, 方实年, 蒲春雷, 丁汉林, 朱国辉
		高强钢筋热压缩过程的本构分析及有限元模拟
		为了研究Nb/V微合金化钢筋的热变形行为,采用 Gleeble-3500热模拟机对Nb和Nb/V微合金化的20MnSi钢进行单轴热压缩试验。通过对其不同形变条件(变形温度和应变速率)下的真应力-应变曲线进行分析,建立可以表征20MnSiNb和20MnSiNbV钢应力、应变、应变速率和温度四者关系的本构方程,并将该本构方程应用于有限元分析软件DEFORM 3D的材料模块中,对试验钢的热压缩过程进行数值模拟。结果表明,2种试验钢的热压缩过程均呈现了明显的动态再结晶特征,Nb或Nb/V微合金化均导致20MnSi钢的热变形激活能增加;有限元模拟表明压缩试样存在应变场和温度场分布不均匀现象,其中试样芯部相对于其他区域始终处于高应变、高应变速率和高形变温度的状态。在实际生产和研究中,对试样不同区域组织和性能的预测可参考模拟结果,分别进行探究。
		2021 Vol. 31 (3): 50-58 [摘要] ( 58 ) [HTML 1KB] [PDF 2626KB] ( 367 )

	59	庞宗旭, 王勇, 胡昕明, 孙殿东, 王储
		S31609奥氏体不锈钢中残留δ铁素体的腐蚀行为
		摘要: 对含残留δ铁素体的S31609奥氏体不锈钢进行650 ℃、保温2 h的敏化处理,通过金相蚀刻、电子探针和扫描开尔文探针显微镜分析并比较残留δ铁素体和奥氏体晶界处的腐蚀特征。结果表明,随着敏化过程中残留δ铁素体快速分解成稳定的σ相、二次奥氏体(γ₂)和Cr₂₃C₆,尽管奥氏体晶界和δ/γ相界处没有明显的Cr/Mo贫化区,但是析出相与邻近基体的电势差始终存在,σ相、γ₂和Cr₂₃C₆等第二相杂质或颗粒的费米能级相对于基体更低,使得电子更容易从周围基体的费米面跃出,从而使基体在电化学腐蚀中充当阳极,优先发生腐蚀。
		2021 Vol. 31 (3): 59-65 [摘要] ( 76 ) [HTML 1KB] [PDF 5855KB] ( 315 )

	66	师仲然, 赵和明, 杨海峰, 王川, 王天琪, 潘涛
		轧制工艺对V-N-Ti钢焊接粗晶热影响区组织和韧性的影响
		摘要: 为了分析大线能量焊接下接头低温韧性的影响因素,研究轧制工艺对V-N-Ti钢粗晶热影响区(CGHAZ)组织和韧性的影响。试验结果表明,当终轧温度从950降低到800 ℃,且t_8/5(从800冷却到500 ℃的时间)为180 s时,CGHAZ中铁素体面积百分数从91.2%降低到53.9%,贝氏体面积百分数从0%增加到31.1%,-20 ℃冲击功从182降低到92 J。上述现象是由于终轧温度影响了母材中尺寸为30~70 nm的富Ti-(Ti,V)(C,N)粒子的成分。与低温终轧相比,高终轧温度条件下母材中富Ti-(Ti,V)(C,N)粒子的V元素含量较高,这使其在焊接加热过程中更易发生溶解,并在焊接冷却过程中以细小富Ti-(Ti,V)(C,N)析出,钉扎奥氏体晶界;焊接冷却过程中,富Ti-(Ti,V)(C,N)可以作为V元素的析出核心促进VN的析出,提高了其铁素体形核能力,改善了CGHAZ组织和韧性。
		2021 Vol. 31 (3): 66-72 [摘要] ( 57 ) [HTML 1KB] [PDF 3728KB] ( 428 )

	73	姬发, 肖志霞, 冯建航, 张花蕊, 陈兴富, 刘杰兵
		电加热冒口铸钢辊凝固过程数值模拟及优化
		为提高某铸钢轧辊的工艺出品率,节约能源消耗,本研究针对该轧辊铸造过程进行数值模拟,依据无损探伤缺陷位置确定合理的换热边界换热条件,再现了缩孔缩松的位置,并评估了冒口降低的可行性。结果表明,在冒口上表面换热系数为2.4 W/(m²·K)、发热效率为25%时,该铸钢辊的缺陷模拟结果与实际探伤结果最为接近。基于此,当减小冒口高度低于100 mm时,铸件本体内凝固缺陷并未加重;而当冒口减少高度超过150 mm时,冒口内部凝固缺陷有进入铸件本体的风险。
		2021 Vol. 31 (3): 73-81 [摘要] ( 77 ) [HTML 1KB] [PDF 5875KB] ( 365 )

铁合金

	82	卢洪鹏, 陈朝轶, 王博, 刘江, 向明亮, 袁再燕
		含钛废渣熔盐电脱氧法制备钛铁合金
		以泡沫镍包裹含钛废渣和Fe₂O₃混合物为阴极,碳棒为阳极,在900 ℃、3.1 V、CaCl₂熔盐电解质中,采用熔盐电脱氧法制备钛铁合金,重点考查阴极成型压力对微观形貌及电解效果的影响。结果表明,烧结后阴极片孔隙率随着成型压力的增加而减小,当成型压力为2 MPa时,烧结后阴极片孔隙率为39.5%,具有良好的电化学活性,电解产物颗粒尺寸均匀、氧含量低、呈明显海绵态,产物主要为FeTi和少量Fe₂Ti;随着成型压力的增加,电解产物逐渐致密化,发生脱氧反应的三相界面降低,阴极内部的氧离子迁移受阻,导致电脱氧效果变差,产物中出现TiO。电解初期电流迅速下降,20 min后趋于平缓,150 min后出现增加的趋势。
		2021 Vol. 31 (3): 82-86 [摘要] ( 58 ) [HTML 1KB] [PDF 2291KB] ( 349 )

生产技术

	87	周夏芝, 雷鸣, 杜屏, 张健, 张建良, 耿豪
		沙钢3号高炉炉缸安全评估分析
		为探究沙钢3号高炉炉缸侧壁温度升高原因,对沙钢3号高炉开炉以来的热电偶温度数据及热流强度变化趋势进行统计,并计算了炭砖的残余厚度。结合3号高炉的死铁层深度及冷却系统设计等参数,对炉缸侧壁温度升高的原因进行了解析。结果表明,沙钢3号高炉炭砖侵蚀薄弱区域处于铁口下方1~2 m,最薄位置处于西铁口,炭砖残余厚度约为517 mm。结合高炉炉缸设计发现,其炭砖侵蚀严重区域处于炉缸冷却壁薄弱位置,且与炉缸死料柱角部位置有关。研究相关结果可为国内大中型高炉设计提供相关指导。
		2021 Vol. 31 (3): 87-92 [摘要] ( 94 ) [HTML 0KB] [PDF 3945KB] ( 221 )

	93	赵军, 李宏扬, 李欣, 刘小杰, 李红玮, 吕庆
		基于智能模型的高炉煤气利用率预测
		煤气利用率是影响高炉能量利用的关键参数,对高炉的稳定顺行有重要影响。在进行高炉生产参数时间间隔分析后,利用多种预测模型(自适应增强学习(Adaptive Boosting,AB)、随机森林(Random Forest,RF)、神经网络(Neural Network,NN))完成对煤气利用率的预测。首先,对高炉生产的历史数据进行收集整理;其次,在考虑高炉生产异常状态(如检修休风)下对特征参数完成预处理工作;最后,利用高炉参数间的时滞关系对煤气利用率建立预测模型,通过对预测模型的调参优化及评价,确定适合煤气利用率的预测模型,实现煤气利用率的提前预测,同时利用相同模型参数对原始数据集和预处理数据集进行预测并比较结果。结果表明,数据预处理对于预测结果的影响巨大,随机森林模型对煤气利用率的预测效果更好,可以用来指导高炉的实际生产。
		2021 Vol. 31 (3): 93-100 [摘要] ( 83 ) [HTML 0KB] [PDF 2641KB] ( 261 )

	101	杨昌霖, 高琦, 姚成功, 曾晶
		板坯连铸结晶器铜板水槽的优化设计
		针对板坯连铸结晶器,采用有限元方法计算铜板横断面的温度分布,然后分析水槽排布、水槽宽度、水槽深度、螺栓布置对铜板断面温度的影响,在此基础上总结了不同水槽数量所对应的水槽宽度及水槽深度的最佳范围,并提出参数的优化方法。结果表明,当两个螺栓之间的水槽数目不超过6时,螺栓间距不宜超过140 mm,水槽深度与水槽宽度比值的最佳范围为0.3~3.2。当两个螺栓之间的水槽数量超过6时,螺栓间距为120~180 mm,水槽深度与水槽宽度比值的最佳范围为0.9~2.0。螺栓两侧的水槽可适当加深以加强对螺栓的冷却。
		2021 Vol. 31 (3): 101-110 [摘要] ( 68 ) [HTML 0KB] [PDF 4411KB] ( 195 )

	111	毛文文, 路博勋, 郭银涛, 石晓伟, 孟庆勇, 李梦龙
		中碳高铝钢表面缺陷研究及控制
		中碳高铝钢由于铝元素含量高,其包晶反应及渣钢反应均很强烈,导致铸坯表面缺陷多发,经常出现纵裂、凹陷等缺陷。针对这些缺陷,从中碳高铝钢钢种成分出发,研究了钢种的包晶反应特性及裂纹敏感性。在此基础上,结合钢渣反应,对现有保护渣及连铸工艺进行了优化。工业生产实践表明,优化后的保护渣及相关连铸工艺参数,能有效控制中碳高铝表面缺陷的产生,避免纵裂及凹陷等缺陷的发生。
		2021 Vol. 31 (3): 111-115 [摘要] ( 78 ) [HTML 0KB] [PDF 3064KB] ( 462 )

	116	贾毅, 刘春阳, 韩少伟, 王彦锋, 李春奇, 万力凝
		铝镇静钢氮含量控制分析
		在炼钢过程中,将成品氮质量分数稳定控制在0.003%以下存在一定难度。对铝镇静钢而言,常规生产流程为BOF-RH-CC,增氮和脱氮在每个工艺环节都可能会发生。本研究进行了9炉工业试验以研究冶炼全过程中氮含量的变化。结果表明,转炉冶炼终点钢中氮含量随碳氧积的增加而增加,而碳氧积反映了转炉底吹搅拌效果。出钢过程发生了增氮现象,合金化时间越长,转炉终点碳含量越低,出钢口的使用炉数越多,增氮量越大。对于RH过程中脱氮行为,RH浸渍管越新,脱氮越多。根据所得结论,提出了控制钢中氮含量的可行措施。
		2021 Vol. 31 (3): 116-121 [摘要] ( 57 ) [HTML 0KB] [PDF 2000KB] ( 262 )

	122	张卫, 李天伦, 侯庆龙, 何安瑞, 邵健
		基于增量分析和PSO-LSSVM的热轧辊缝调平预测模型
		辊缝调平在保证热轧带钢板形质量和轧制稳定性中起着关键作用,目前以操作人员目测后经验调整为主,无法满足未来少人化、智能化轧制技术需求。为此,基于增量分析方法实现工艺参数增量因子提取,有效解决传统离散数据预测中部分信息丢失问题;同时以粒子群算法(PSO)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)模型参数,使得参数选取更加科学。采用某钢厂1580热轧生产数据进行验证,结果表明,基于增量分析和PSO-LSSVM的预测模型能够较好地预测调平值及调平曲线趋势,精轧下游F5~F7调平预测精度在95%左右,可为现场调平策略设定提供辅助手段,也为今后无人化轧制技术的发展提供关键理论支撑。
		2021 Vol. 31 (3): 122-128 [摘要] ( 66 ) [HTML 0KB] [PDF 2287KB] ( 365 )

	129	马东平, 张洪林, 王长军, 陈万华, 孙明月, 王太江
		某低温风洞用高强不锈钢弯刀小试件生产实践
		某低温风洞弯刀采用00Cr12Ni10MoTi马氏体时效不锈钢制造(代号:S03)。分别采用构筑成形和三联特冶(真空感应熔炼+真空自耗电弧熔炼+电渣重熔)工艺路线研究了10 t级S03钢小试件钢锭制备工艺。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和拉伸、冲击等评价方法,分别研究了冶炼和热处理工艺对S03钢组织及力学性能的影响。研究结果表明,构筑成形和三联特冶工艺均可实现10 t级S03钢锭的制备,两步750 ℃固溶和500 ℃时效工艺可实现S03钢较好的综合力学性能,工艺研究结果为某低温风洞百吨级弯刀钢锭制备提供了技术支撑。
		2021 Vol. 31 (3): 129-136 [摘要] ( 93 ) [HTML 0KB] [PDF 5206KB] ( 220 )

冶金科技英才

	137	汪水泽
		汪水泽

		2021 Vol. 31 (3): 137-137 [摘要] ( 73 ) [HTML 0KB] [PDF 657KB] ( 184 )

	138	张旭东
		张旭东

		2021 Vol. 31 (3): 138-138 [摘要] ( 79 ) [HTML 0KB] [PDF 658KB] ( 168 )

冶金科学技术奖

	139
		高端装备用双相不锈钢无缝钢管系列关键工艺技术开发及工程应用

		2021 Vol. 31 (3): 139-139 [摘要] ( 57 ) [HTML 0KB] [PDF 718KB] ( 249 )

	140
		大型高炉低碳冶炼用优质球团矿开发与应用

		2021 Vol. 31 (3): 140-140 [摘要] ( 58 ) [HTML 0KB] [PDF 719KB] ( 193 )

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