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中国冶金
2021年 31卷 7期
刊出日期 2021-07-15
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
李新创, 熊超, 姜晓东, 郜学
以提升自发电为突破口加快推进钢铁绿色低碳发展
提升余热余能发电水平是提高钢铁系统能效和竞争力的有效途径,也是实现钢铁绿色低碳发展的重要举措。余热余能自发电率是钢铁能源转换功能的关键表征指标,通过制定行业标准科学评判余热余能自发电率具有重要意义。研究认为,按目前成熟技术和管理能力,钢铁行业有提升二十个百分点自发电率的潜力,将带来显著的经济效益和节能降碳效益。以提升自发电为突破口,能够加快推进钢铁绿色低碳发展。
2021 Vol. 31 (7): 1-5 [
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专题研究
6
王浩翔, 王炜, 李宏玉, 王子宏, 杨代伟
PbO对高炉原燃料冶金性能影响的分析
铅作为高炉原料中的一种微量元素,在高炉内循环富集会对高炉冶炼产生一系列不利影响。为了明确PbO对原燃料冶金性能的影响,通过气相吸附法制备不同铅含量的烧结矿、球团矿和焦炭样品,采用扫描电子显微镜对反应前后的富铅样品进行微观分析,研究富铅后原燃料冶金性能的变化。结果表明,铅以PbO的形式吸附在烧结矿、球团矿和焦炭的表面和孔隙中;PbO对烧结矿和球团矿还原以及焦炭的气化反应起到一定的催化作用,当表面吸附的铅含量较高时,会降低其催化作用,但对焦炭反应后强度影响不大。
2021 Vol. 31 (7): 6-12 [
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13
谷雨, 杨树峰, 赵朋, 曲敬龙, 陈一帆
镍基高温合金GH4738的凝固偏析和碳化物析出行为
高温合金铸锭凝固过程内部各区域散热条件不同,冷却速率存在明显差异。采用差示扫描量热分析(DSC)、高温共聚焦显微镜(HT-CLSM)原位观察和定向凝固(DS)的方法,研究了宽冷速范围下GH4738合金的凝固偏析和碳化物析出行为。结果表明, GH4738合金的凝固顺序为L→γ+L,L→γ+L+MC,L→γ+MC+η+(γ+γ′),其中MC型碳化物、η相和(γ+γ′)共晶相为合金凝固过程中的主要偏析产物;Ti、Mo元素是合金的主要枝晶间偏析元素;提高冷却速率能有效降低凝固前沿残余液相中的溶质富集程度;铸态组织中的的碳化物主要为富Ti的MC型碳化物(TiC、Ti(N)C)和以TiN或Al
2
O
3
为核心的MC型复合碳化物(Al
2
O
3
-TiC、TiN-TiC);随着冷却速率降低,碳化物平均尺寸增大,体积分数减小,形貌由小块状向长条状、汉字状和大块状演变。
2021 Vol. 31 (7): 13-21 [
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22
严恒, 胡锋, 王坤, 周松波, 周雯, 吴开明
30 GPa·%级中碳贝氏体钢中残余奥氏体的调控机理
为了进一步提高中碳贝氏体钢的强塑性能,研究残余奥氏体的形态及分布对中碳贝氏体钢强塑积的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等测试技术对不同试样的显微组织进行观测对比,利用X射线衍射测试技术(XRD)对试样的组织含量进行检测,利用拉伸试验对试样的力学性能进行检测。结果表明,Al部分取代Si能够加速贝氏体相变过程,有效细化贝氏体板条尺寸和残余奥氏体尺寸,提升残余奥氏体中的碳含量,促使形成更稳定的尺寸更小的薄膜状残余奥氏体,推迟试样颈缩的发生,试样伸长率有大幅度的提升。其中,300 ℃等温淬火8 h工艺条件下,0.26Si-1.1Al试样的强塑积提升至30 GPa·%级别。
2021 Vol. 31 (7): 22-29 [
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30
熊国源, 刘利华, 朱文涛
奥氏体化温度对40CrNiMo钢组织和性能的影响
详细研究了奥氏体化温度对中碳调质钢40CrNiMo的淬透性、以0.7 ℃/s淬火后组织及调质处理后组织和性能的影响。研究结果显示,随着奥氏体化温度从800提高至1 000 ℃,材料的淬透性逐渐增加,尤其是当奥氏体化温度提高至950 ℃以后,淬透性增加幅度显著变大。当奥氏体化温度为800 ℃时,组织中存在相对多的铁素体,使得淬火后材料的硬度较低,但回火后具有最佳的韧性;奥氏体化温度为900 ℃时,高温回火后试样具有最高的强度,但塑性较低。随着奥氏体化温度的升高,材料的断裂机制发生明显变化,拉伸断裂均为典型韧性断裂,断口均为韧窝组成,而冲击断裂逐渐由韧窝断裂方式转变为解理或准解理断裂方式,当奥氏体化温度超过900 ℃后,断口形貌以典型河流花样为主。
2021 Vol. 31 (7): 30-37 [
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38
王帅, 胡锋, 李德发, 周雯, 吴开明
TiN对高强度耐磨钢韧性的影响及其机制分析
采用 SEM、EDS、TEM等技术,结合热力学软件,研究Ti含量对低合金耐磨钢低温冲击韧性的影响、断口夹杂物尺寸和形态以及夹杂物形态与冲击韧性的关系。结果表明,Ti元素质量分数为0.03%的低合金耐磨钢的低温(-40 ℃)冲击性能最好,可达33.0 J;断口夹杂物TiN的形态呈现3种形貌,即出现细窄裂纹、出现孔洞以及直接被撕裂;随着Ti含量的增加,夹杂物形态由完整到破碎。分析TiN的破碎机制发现,TiN破碎由2种机制产生,即裂纹扩展形成孔洞导致破碎、主裂纹衍生出更多的次裂纹导致破碎。
2021 Vol. 31 (7): 38-45 [
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46
谢世正, 刘宁, 梁亮, 周剑丰, 张波, 王勃
NM450钢板折弯开裂原因分析
NM450钢在使用过程中的折弯开裂是影响其使用效率的主要因素之一。通过对开裂处取样,结合金相组织检验、扫描电镜、能谱分析和硬度检测结果,对开裂原因进行分析研究。研究结果表明,Mn、P等元素的偏析导致其组织结构上存在差异,从而在不同组织结合处产生裂纹源引起开裂;在裂纹处存在TiN和MnS夹杂聚集。MnS夹杂的聚集导致材料受机械应力影响沿夹杂物聚集的方向开裂,而TiN夹杂的聚集造成在折弯过程中应力微裂纹出现,进一步促进折弯开裂的出现。
2021 Vol. 31 (7): 46-49 [
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50
郑丽丽, 彭军, 安胜利, 张芳, 彭继华, 王晓霞
Mo、Ce对贝氏体钢第二相及组织与硬度的影响
为了明确Mo、Ce、Ti在贝氏体钢中的作用,采用热力学计算结合试验,研究含钛贝氏体钢中Mo和Ce对钢中第二相析出、组织转变及性能的影响机制。结果表明,贝氏体钢中加入Mo后,部分固溶于钢基体中,部分以碳化钼的形式析出,Ti以C
2
S
2
Ti
4
析出为主,Ce在钢中以Ce
2
O
3
和Ce
2
O
2
S的形式存在,加Ce后Ti的第二相析出以TiC为主;Mo的加入使Ti(C,N)析出量增加了13.12%,平均粒径减小了0.043 μm,Ce的加入使Ti(C,N)的析出量增加了28.97%,粒径减小了0.104 μm;Mo和Ce使组织中残余奥氏体分别增加了1.13%和0.77%,但微观组织均为粒状贝氏体(GB)+板条状马氏体(M)+残余奥氏体(A
γ
),Mo和Ce加入后硬度分别增加了54.5和27HV。
2021 Vol. 31 (7): 50-56 [
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节能环保
57
刘前, 周浩宇, 裴元东, 李谦, 刘桐, 王业峰
富氧条件对低热值燃气烧结点火的影响
针对低热值燃气燃烧温度低导致烧结点火质量差的问题,采用描述碳氢火焰燃烧的化学动力学详细机理GRI-Mech3.0对低热值燃气的燃烧过程进行模拟;研究了富氧条件对低热值燃气燃烧温度、烟气氧浓度和燃烧速率的影响;开展了低热值燃气富氧点火技术的工业化试验。研究结果表明,采用富氧空气作为助燃剂可以显著提高低热值燃气点火温度,改善点火效果;当助燃风氧体积分数提高至0.23时,纯高炉煤气点火效果可以提高至与采用空气加混合煤气的点火效果相等;进一步提高助燃风氧含量使得烧结点火能耗相应降低,表层烧结矿质量相应增加。工业化试验表明,富氧点火是实现低热值燃气高质低耗点火的有效途径,对降低烧结工序点火能耗有积极意义。
2021 Vol. 31 (7): 57-62 [
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63
邹晶晶, 马国军, 姚旺龙, 张翔
风淬工艺对粒化不锈钢氩氧脱碳炉渣的影响
为了改善不锈钢氩氧脱碳炉渣的稳定性,采用风淬法对不锈钢氩氧脱碳炉渣进行粒化试验,研究了炉渣碱度、改质剂、温度、风速和喷吹角度对其粒化效果的影响规律。结果表明,渣粒平均粒径随着碱度的降低先减小后逐渐增大,碱度为1.8时平均粒径达到最小值4.31 mm;添加氧化硼改质后,粒化渣平均粒径随着碱度的降低与改质前变化趋势相同,但整体减小;随着熔渣温度升高,粒化渣粒平均粒径增大;随着风速增大和喷吹角度减小,粒化渣粒平均粒径逐渐减小,在21.5 m/s风速下得到最小粒径3.67 mm,当喷吹角度为25°时达到最小粒径4.28 mm。
2021 Vol. 31 (7): 63-69 [
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70
肖骏松, 赵刚, 熊雯, 周七, 王重阳, 郑睿鑫
两相雾化除尘参数对热轧机组除尘效率的影响
为了提高热轧机组除尘效率,降低热轧现场粉尘污染,研究了两相雾化除尘技术的气压、液压对雾场参数的影响。首先,在理论分析的基础上进行雾场的数值模拟;其次,搭建试验平台进行喷雾试验,验证了所建模型的准确性。分析了不同气、液两相的压力组合对雾场参数的影响,着重分析了对雾滴粒径的影响。结果表明,随着气相压力和液相压力的增大,喷雾场中雾滴粒径减小。雾滴粒径主要受气相压力的影响,且随气相压力的增大变化率降低。在气压为0.6 MPa,液压为0.55 MPa时的雾场参数对氧化铁皮粉尘的去除效果较好。现场应用表明,在此参数组合下,机架出口牌坊上方距机架3 m处,粉尘平均浓度由369.1 mg/m
3
以上降至23.9 mg/m
3
以下,粉尘去除率达到了93.5%,表明降尘效果良好。
2021 Vol. 31 (7): 70-76 [
摘要
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生产技术
77
赵小青, 刘颂, 王丰, 刘小杰, 刘福龙, 吕庆
基于大数据技术的烧结终点优化控制
针对烧结终点优化控制问题,介绍了近年来关于烧结终点位置判断、烧结终点建模控制这两方面所取得的研究成果。基于大数据技术的兴起和国内外关于大数据技术的成功应用,提出了一种基于大数据技术的烧结终点优化控制策略,并给出了具体的实施方案。依据该实施方案,初步完成了烧结原始料层透气性预报模型的构建以及料层透气性核心操作参数最优控制范围的确定,用于指导现场操作人员改善透气性,保证烧结过程在稳定的原始料层透气性情况下运行生产,避免烧结过程后期因烧结终点偏差过大、对台车等操作参数异常调节而引起整个烧结过程发生更大的波动。
2021 Vol. 31 (7): 77-82 [
摘要
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83
包丽明, 王国军, 杨中一
高炉泥炮控制连杆失效原因与分析
泥炮是高炉的专用设备,其主要功能是在不休风情况下完成高炉堵住铁口,使高炉快速进入下一循环的作业,高炉泥炮控制连杆频繁失效,给高炉正常生产带来极大的负面影响。分析了河钢股份有限公司承德分公司4座高炉泥炮控制连杆故障率偏高、制约高炉长周期稳定运行的问题。结合现场实际情况,制作一种新型泥炮控制连杆支座,该支座结构简单、造价低廉,可延长高炉泥炮控制连杆及关节轴承使用寿命,降低成本,为河钢股份有限公司承德分公司年创造效益269.16万元。
2021 Vol. 31 (7): 83-86 [
摘要
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87
郭其飞, 郝团伟
马钢A高炉护炉阶段活跃炉缸实践
在护炉阶段,炉缸活性受到一定的影响,活跃炉缸是高炉生产操作的核心工作。分析了影响炉缸活性的主要因素,并通过稳定焦炭质量、上下部调剂获得合适的两道气流,保持充沛的炉温和合适的渣碱度,优化出铁组织,保持合适的钛负荷等技术措施活跃炉缸,使得炉缸工作状况好转,炉缸炭砖温度高点逐步下降至可控范围,经济技术指标得以适当恢复,实现了炉役后期高炉的安全生产和技术指标的回升。
2021 Vol. 31 (7): 87-91 [
摘要
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68
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)
92
雷凯, 万佳峰, 孙卫华, 胡华东
热连轧低合金钢边部横裂形成原因分析
通过采集现场过程数据,从温度、成分、相变、晶粒形貌、轧制变形应力等方面对低合金钢Q355B宽规格钢板在热连轧过程中产生边部横向裂纹缺陷的原因进行机理分析。结果表明,宽规格低合金钢边部横向裂纹产生原因与板坯宽度方向温度均匀性相关,边部局部温度过低导致两相区和非再结晶区域轧制,边裂区晶粒度尺寸和形貌与正常区有明显差异,从而导致轧制过程表层和次表层伸长率不一致,高温下局部金属拉伸变形抗力超过抗拉强度,导致了表面横向裂纹缺陷的产生。
2021 Vol. 31 (7): 92-99 [
摘要
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71
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100
葛超, 杨奇睿, 刘佳伟, 吴晓宁, 臧理萌, 陈亮
基于深度学习的辊道电机故障诊断分析方法
为了避免电机频繁无预警停机,机电设备诊断分析是一项非常重要的任务。针对辊道电机中单个电机故障,根据所有电机正常运行状况和故障状况下收集的电机电流数据,提出一种基于深度学习的智能化电机故障诊断分析策略。首次提出了考虑用协同工作的其他电机的电流来对被监测电机进行故障诊断。该方案选择采用Lenet-5模型进行分类预测训练,以诊断电机中的故障,在生产现场实际应用此方案并进行数据结果验证。结果表明,所提出的方法在电机故障诊断中可行且有效。
2021 Vol. 31 (7): 100-104 [
摘要
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105
张盛攀, 焦安杰, 代玖林, 袁帅
轧制工艺对高强耐候钢表面氧化铁皮的影响
某钢铁企业开发铁道用高强耐候钢Q550NH,生产中存在的主要问题为钢卷表面存在大面积红锈状氧化铁皮及柳叶状氧化铁皮压入缺陷。通过采取调整在炉时间、除鳞道次、粗轧出口温度、热卷箱模式等轧制工艺参数,研究了高强耐候钢表面氧化铁皮解决方法。通过提高粗轧出口温度,红锈状氧化铁皮消失;控制粗轧出口温度,缩短在炉时间,增加除鳞道次,并采用直通模式轧制,有利于柳叶状氧化铁皮改善,柳叶状氧化铁皮切除率由3.48%下降至0.2%。
2021 Vol. 31 (7): 105-111 [
摘要
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39
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112
孙宁波
极薄带钢搭接焊热影响区断带问题分析与改善
针对某连续退火机组0.2 mm及以下极薄规格带钢出现的焊缝热影响区断带问题,结合实物断口形貌分析,从焊缝增厚量、焊接接头金相组织及熔合情况、焊接接头显微硬度分布等不同角度展开研究,确认断带由过渡区域存在未熔合缺陷、焊缝增厚量大、焊接接头硬度分布不均共同导致。通过合理优化工艺参数,加强对焊轮、碾压轮、刷轮等关键部件的精度及状态的管理,有效解决了极薄规格带钢焊缝热影响区断带问题,提高了机组的作业效率。
2021 Vol. 31 (7): 112-115 [
摘要
] (
59
) [
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)
冶金科技英才
116
徐伟
冶金科技英才
2021 Vol. 31 (7): 116-116 [
摘要
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31
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701KB] (
235
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冶金科学技术奖
117
优质球团矿产品多元化低成本清洁生产技术开发与应用
2021 Vol. 31 (7): 117-117 [
摘要
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23
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698KB] (
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118
长型材绿色化制备关键技术开发及应用
2021 Vol. 31 (7): 118-118 [
摘要
] (
18
) [
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209
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