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	中国冶金
	2023年 33卷 2期
	刊出日期 2023-02-15


	冶金科技英才冶金科学技术奖冶金英才特约技术综述专题研究生产技术节能环保

冶金英才特约

	1	龙红明, 武皓天, 于先坤, 叶雁飞, 陈煜, 张浩
		钢渣用于土壤修复与改良的研究进展
		环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,中国重金属污染土壤已经对生态环境和人体健康造成严重的危害,必须采取有效的措施对污染土壤进行修复与改良处理。利用钢渣具有的高碱性、多孔性和胶凝性制备钢渣基修复材料用于土壤修复与改良成为重要途径之一。基于钢渣的物化性质,对钢渣基修复材料作为土壤修复与改良的药剂进行具体分析;阐述钢渣基修复材料在土壤修复与改良中的工程应用,并就目前钢渣基修复材料的技术发展进行评述。在此基础上,指出优化钢渣基修复材料性能、拓展其在不同性质土壤的应用,以及结合草坪种植、休闲农业种植、农业景观设计等开发多种钢渣基修复材料,是钢渣修复与改良土壤未来的主要发展方向。
		2023 Vol. 33 (2): 1-7 [摘要] ( 103 ) [HTML 1KB] [PDF 3397KB] ( 333 )

技术综述

	8	鸡永帅, 李阳, 姜周华, 孙萌, 马彦硕
		外加镁系氧化物粒子在钢铁材料制备中的进展
		镁系氧化物粒子(MgO和MgO·Al₂O₃)在钢液中具有良好的分布特征,在适当的条件下向钢液加入镁系氧化物粒子可以改性和细化夹杂物、细化奥氏体晶粒和诱导晶内铁素体形核,最终实现钢材性能的优化。从镁系氧化物粒子的加入方法、对夹杂物的影响、对奥氏体晶粒的钉扎作用、诱导铁素体形核机理、对力学性能的影响5个方面进行总结。结果表明,降低密度差和润湿角粒子或结合强反应元素有利于提高收得率,粉末预分散法结合外场搅拌有利于进一步提升粒子在钢液中的均匀性;合理的镁系氧化物粒子加入量(质量分数)为0.01%～0.03%,夹杂物平均尺寸控制在1～2 μm,可以将夹杂物改性为MgO·Al₂O₃或MgS;外加镁系氧化物有利于细化奥氏体晶粒、改善硫化物分布和提高针状铁素体比例,当其加入量为0.05%时,针状铁素体联锁最优,奥氏体晶粒最小;当超微镁系氧化物粒子的加入量为0.05%左右时钢铁材料的力学性能最优,屈服强度、抗拉强度、冲击韧性显著提高。
		2023 Vol. 33 (2): 8-21 [摘要] ( 74 ) [HTML 1KB] [PDF 7471KB] ( 189 )

	22	姜丽帅, 韩百岁, 冷红光, 杨孟月, 李潇煜
		辉钼矿湿法冶金研究进展
		辉钼矿(MoS₂)是一种重要的含钼矿石,目前80%左右的钼来源于此类资源。工业上通常采用浮选-火法冶金工艺生产钼金属,然而该传统工艺易产生SO₂而造成环境污染,且存在回收率低、难以处理低品位矿石等问题。与之相比,湿法冶金因具备经济、环保、高效等优势而备受关注。为此,综合分析了近年来辉钼矿浸出技术的发展现状和前景,比较了不同钼分离提取方法的优缺点。通过分析指出,未来辉钼矿湿法冶金技术发展的核心在于浸出,利用开发新技术和优化条件实现高效钼浸出、通过缩短流程并实现工业化应用、提高伴生资源的同步回收等将成为重点研究方向。
		2023 Vol. 33 (2): 22-30 [摘要] ( 83 ) [HTML 1KB] [PDF 1431KB] ( 196 )

	31	顾文彪, 潘松阳, 刘朝阳, 董泽明, 袁磊, 于景坤
		电场对耐火材料抗渣侵蚀性能影响的研究进展
		熔渣侵蚀是造成耐火材料损毁的主要原因之一,而外加电场近年来被证实可通过改变熔渣的物化性质来影响耐火材料的抗渣侵蚀性能。综述了外加电场对熔渣黏度、接触角、界面张力、物相组成和结晶行为等物化性质的影响,总结了外加电场影响耐火材料抗渣侵蚀性能的机理。此外,简要归纳了外加电场技术在抑制耐火材料侵蚀方面存在的缺陷和不足之处,并对外加电场技术未来的发展方向进行了展望。
		2023 Vol. 33 (2): 31-37 [摘要] ( 80 ) [HTML 1KB] [PDF 1710KB] ( 286 )

专题研究

	38	郄亚娜, 李宇壮, 白诗皓, 王建芳, 刘鹏, 刘然
		碱度对富矿粉厚料层烧结固相反应及矿物生成的影响
		富矿粉具有铁品位高、杂质少的优点,但粒度较大,其配比增大后会使混合料平均粒度增加,易导致垂直烧结速度过快,不利于烧结过程的液相生成和冷凝固结,从而影响烧结矿质量和强度。碱度和料层厚度是影响烧结过程固相反应、液相生成的关键因素,通过热力学计算及试验,研究了二元碱度对富矿粉厚料层烧结固相反应及矿物生成的影响机理,解析了烧结过程固相反应及液相生成过程,并计算了烧结理论配碳量,分析了碱度对烧结矿相组成和冶金性能的影响。研究结果表明,随二元碱度的增加,熔剂中CaO有利于固相反应,使CAF₃、CAF₁等铁酸钙相增加,促进液相的生成与发展;也使硅灰石(Bredigite)相生成温度逐渐降低、数量逐渐增多,而尖晶石(Spinel)、黄长石(Melilite)逐渐减少,均有利于黏结相生成和固结。另外,通过对900 mm厚料层烧结杯试验后的烧结矿进行矿相分析发现,当二元碱度从1.9增加到2.1时,烧结矿中铁酸钙含量增加,原始和再生赤铁矿减少,在低温还原时产生的应力减少,使其低温还原粉化指标得到改善,烧结矿的还原性提高;但当碱度继续增加时,烧结矿中形成了更多硅酸钙相,尤其是 β-C₂S相的增加降低了烧结矿的强度和冶金性能。
		2023 Vol. 33 (2): 38-46 [摘要] ( 60 ) [HTML 1KB] [PDF 6117KB] ( 149 )

	47	杨双平, 于成刚, 何少红, 赵永喆, 杨尚琦, 刘海金
		铁矿粉化学成分对烧结高温基础特性的影响
		为对高温基础特性有一个更好了解以便指导烧结配矿、提高烧结矿质量,通过试验研究并测定了包括低硅矿在内的10种铁矿粉的同化性、液相流动性、黏结相强度和铁酸钙生成量等高温烧结特性,在此基础上,分析探讨了铁矿粉化学成分对烧结高温基础特性的影响。研究表明,烧损(LOI)值越高,同化温度越低,但LOI值过高会使得液相流动性和黏结相强度降低;Al₂O₃质量分数的增加会使同化温度下降、黏结相强度和铁酸钙生成量增加,而液相流动性随着Al₂O₃质量分数的增加先升高后降低,Al₂O₃质量分数位于1.0%～1.5%范围内液相流动性指数较高;黏结相强度和铁酸钙生成量随着铁矿粉中SiO₂质量分数的增加呈现先增加后降低的趋势,SiO₂质量分数低于6.0%时,随着SiO₂质量分数增加,同化温度下降。研究结果对探究铁矿粉高温基础特性的影响因素具有一定的参考意义。
		2023 Vol. 33 (2): 47-54 [摘要] ( 50 ) [HTML 1KB] [PDF 4280KB] ( 224 )

	55	牛群, 邹忠平, 王刚, 赵运建
		高炉炉缸死料柱受力分析及影响因素
		死料柱浮起高度对炉缸寿命有重大影响,高炉设计、操作和炉内工作状态决定了炉缸死料柱的浮起高度。为了明确高炉设计、操作和炉内工作状态对死料柱浮起高度的影响规律,通过建立死料柱受力模型,以国内某5 000 m³级高炉为研究对象,定量分析了相关重要因素的影响程度。结果表明,死铁层深度占炉缸直径比例增加1%,死料柱浮起高度增加0.155 m;球团矿比例提高10%,死料柱浮起高度降低0.058 m;矿焦比增加0.1,死料柱浮起高度降低0.027 m;压差增加10 kPa,死料柱浮起高度增加0.29 m;料线增加0.1 m,死料柱浮起高度增加0.018 m;铁口深度增加0.1 m,死料柱浮起高度降低0.021 m;铁口角度增加1°,死料柱浮起高度降低0.081 m。研究结果为死铁层优化设计和调控高炉死料柱状况提供了指导和参考。
		2023 Vol. 33 (2): 55-64 [摘要] ( 77 ) [HTML 1KB] [PDF 4349KB] ( 188 )

	65	张友祺, 成国光, 李尧, 陈粤
		国内外钙处理含硫钢中硫化物的特征和分布
		为了对比国内外硫化物的控制水平,利用扫描电镜观察和分析了国内外含硫钢中硫化物的特征和分布。结果表明,国外含硫钢硫化物变形程度小、分布均匀,国内含硫钢中硫化物的变形程度大,存在聚集现象;硫化物类型主要有单一MnS和复合硫化物,复合硫化物主要可分为外围高CaS含量的(Ca,Mn)S和低CaS含量的(Ca,Mn)S 2种类型,核心氧化物都为CaO-MgO-Al₂O₃。与国内相比,国外含硫钢中单一MnS数量更少,纵横比更低,低CaS含量的复合(Ca,Mn)S数量更多,核心中w(CaO)/w(Al₂O₃)更低。增大钢中低CaS含量的(Ca,Mn)S比例,将有利于降低单一MnS的数量和尺寸,实现这一目标的关键在于氧化物核心的控制。
		2023 Vol. 33 (2): 65-72 [摘要] ( 74 ) [HTML 1KB] [PDF 5080KB] ( 215 )

	73	袁艺, 杨树峰, 刘威, 高锦国, 曲敬龙, 张明
		镍基高温合金真空感应熔炼碳氧反应数值模拟
		为了探究镍基高温合金真空感应熔炼(VIM)过程中碳氧反应动力学规律,基于电磁场-流场-溶质场多物理场耦合技术,建立了考虑电磁搅拌和坩埚分解作用的真空感应熔炼脱氧动力学模型,研究了电流强度、压强以及精炼温度对镍基高温合金熔体脱氧反应的影响。结果表明,模拟得到的熔池氧含量随时间的变化规律与试验结果吻合较好;电磁搅拌加速了熔池中氧的传质速率,对熔池中氧的分布有显著影响;增大电流强度、降低压力或降低精炼温度均能有效促进熔池脱氧反应的进行。当电流强度从55 A增加到75 A时,熔池氧平均质量分数从0.001 373%下降到0.001 298%。当压强从1.5 Pa降低到0.5 Pa时,熔池氧平均质量分数从0.001 960%下降到0.001 338%。当精炼温度从1 873 K降低到1 773 K时,熔池氧平均质量分数从0.001 855%下降到0.001 339%。所得结果将为改进镍基高温合金的VIM精炼过程提供有效依据。
		2023 Vol. 33 (2): 73-79 [摘要] ( 81 ) [HTML 1KB] [PDF 3612KB] ( 287 )

	80	刘鹏, 郑万, 王君驰, 王春锋, 高运明, 叶飞
		薄板坯连铸漏斗形结晶器内卷渣行为物理模拟
		针对高拉速下薄板坯连铸结晶器内的液面卷渣问题,建立了1∶1水力学模型,采用水/真空泵油模拟钢/保护渣介质,研究了连铸拉速、水口插入深度、保护渣黏度对漏斗形结晶器内液渣层变化及卷渣行为的影响。结果表明,随着拉速提高,结晶器内液面波高升高,液面高度自窄边向水口方向逐渐降低,液渣层厚度相应由薄变厚,导致结晶器窄边附近钢液裸露;结晶器内窄边至水口之间1/2处波高变化较大、液面流速最大、易发生剪切卷渣。在试验条件下,采用增加水口插入深度、降低最高拉速、适当提高保护渣黏度等方法,使液面速度小于0.486 m/s的临界流速、液面波动指数F数小于5.45,可防止结晶器内产生剪切卷渣。然而,这些手段不能避免结晶器内水口附近的旋涡卷渣,这是因为薄板坯连铸钢通量大以及漏斗形结晶器和鸭嘴形水口容易形成负压旋涡造成的。
		2023 Vol. 33 (2): 80-88 [摘要] ( 82 ) [HTML 1KB] [PDF 3758KB] ( 205 )

生产技术

	89	王峰, 彭德军, 郭彦强, 赵鹏, 张建良, 徐润生
		神东高钙烟煤掺烧对高炉风口燃烧状态的影响
		神东上湾高钙烟煤低灰、高钙的特征明显,且煤源储量丰富,具有进行高炉喷吹的可能性。在钢铁行业控制成本、低碳绿色冶炼的背景下,优化高炉喷煤资源结构、喷吹性价比较高的烟煤具有积极意义。以上湾高钙烟煤为研究对象,研究其搭配不同种类无烟煤对高炉混煤的促燃效果以及对高炉风口燃烧状态的影响。结果表明,在无烟煤种类相同的条件下,随着上湾高钙烟煤的配比增加,混煤的燃烧性增强,燃烧率得到提高;上湾高钙烟煤搭配俄罗斯无烟煤为最佳匹配煤种。同时,由于上湾高钙烟煤的高热值特性,掺混后不仅能给高炉风口回旋区提供更多热量,还可以维持高炉理论燃烧温度。在保证喷吹安全的前提下,将上湾高钙烟煤与某钢厂的实际冶炼条件相结合,通过新型理论燃烧温度计算模型分析可知,由于上湾高钙烟煤燃烧率高、灰分低的特点,配加此烟煤后无需额外采用其他调剂手段,就能够稳定理论燃烧温度,保证高炉的稳定顺行。因此,上湾高钙烟煤在高炉炼铁喷吹领域具备广泛的应用前景。
		2023 Vol. 33 (2): 89-97 [摘要] ( 77 ) [HTML 1KB] [PDF 5370KB] ( 175 )

	98	刘小杰, 张玉洁, 李欣, 刘然, 张智峰, 陈树军
		基于大数据的高炉炉温监测预警系统
		随着新一轮产业变革和技术革命的兴起,钢铁制造业正在由高碳向低碳、由低端向高端转型升级。为实现高效率、低能耗、长寿命、低污染的综合目标,现代炼铁工艺逐渐趋于绿色化、智能化。高炉为一个非线性、大时滞的黑箱化系统,高温高压的环境使得高炉炉温的测量和控制都不易实现。利用铁水硅含量、铁水温度与高炉炉温的正相关性,建立基于大数据分析的铁水硅含量以及铁水温度预测模型,间接实现对炉温的预测。首先,利用经过异常值、缺失值以及归一化处理后的高炉标准数据数据集,通过多角度的相关性分析方法完成对模型输入变量的选取;然后,通过模型综合对比,建立基于Adaboost模型的铁水硅含量、铁水温度预测模型;最后,结合计算机技术建立高炉炉温监测预警系统。该系统的应用不仅有效解决了传统冶炼工艺带来的弊端,而且能起到延长设备生命周期、提前预测炉况走向等作用,有效推动了高炉智能化转型。
		2023 Vol. 33 (2): 98-105 [摘要] ( 51 ) [HTML 1KB] [PDF 5239KB] ( 221 )

	106	孟静, 常帅, 陈嘉宇, 关建辉
		热轧含Ti微合金钢拉伸性能及冲击韧性的改善
		为研究Ti对热轧钢板拉伸和冲击性能的影响,利用热轧试验机组对不同成分体系含Ti微合金钢采用不同的轧制工艺进行轧制试验,并采用OM、SEM、拉伸和冲击试验等方法对试验钢的微观组织和力学性能进行表征与测试。结果表明,低碳钢中加入一定量的Ti,可以显著提高钢的强度,但同时也会导致钢的冲击韧性明显降低。钢中析出的大颗粒的TiN和粗大的铁素体晶粒是导致含Ti微合金钢冲击韧性恶化的主要因素。通过在含Ti微合金钢中加入Nb,采用Ti-Nb复合强化,同时配合840 ℃低温终轧和560 ℃低温卷取工艺,可显著改善含Ti微合金的冲击韧性,使钢板获得高强、高韧的综合性能。
		2023 Vol. 33 (2): 106-113 [摘要] ( 72 ) [HTML 1KB] [PDF 6510KB] ( 277 )

	114	王晓雯, 张勇军, 郭强, 张飞, 裴红平
		基于轧制机理和混合神经网络的热轧精轧带宽预测
		热轧带钢成品的宽度精度直接影响产品成材率,是产品性能提升的关键,而精轧区带钢出口宽度的精准预测可以为粗轧区宽度控制模型参数提供及时的优化调整指导。传统机理模型与实际情况往往存在较大差异,现有的数据驱动模型大多采用神经网络方法,但没有考虑轧制数据的时序性以及数据剪枝带来的信息损失。为了进一步提升精轧带钢宽度预测精度,提出一种基于轧制机理的混合神经网络宽度预测模型,利用精轧宽展的机理模型计算宽度基准值,结合卷积神经网络(CNN)和门控循环单元(GRU)输出宽度预测纠偏值。利用2 250 mm热连轧钢厂数据集试验,结果表明本文提出的热连轧带钢宽度预测模型训练效率较高,98.7%带钢宽度的预测精度在4 mm内,较传统BP神经网络模型和其他单一结构网络有大幅提升,且模型在线测试速度满足工业现场应用需求。
		2023 Vol. 33 (2): 114-120 [摘要] ( 88 ) [HTML 1KB] [PDF 2614KB] ( 255 )

	121	谢孟, 李维刚, 王优龙, 朱红林
		热连轧带钢宽度封锁溯源研究及应用
		热连轧带钢宽度封锁溯源是指带钢轧制完成后,对宽度封锁带钢的缺陷类型进行判断,并对导致宽度封锁的原因进行追溯,以为现场技术人员提供参考。基于真实的热连轧带钢生产过程数据,先使用卡尔曼滤波方法对带钢全长宽度数据进行去噪,然后使用高斯拟合寻峰等方法提取带钢宽度特征并建立宽度缺陷分类规则,最后结合实际生产过程建立热连轧带钢宽度封锁溯源模型。将湛江1 780 mm热连轧机组3个月内出现的582条宽度封锁带钢用于模型性能测试,结果表明,模型对宽度缺陷的分类准确率达到96.72%,对宽度封锁溯源的准确率达到94.16%,有效实现了热连轧带钢宽度封锁的自动分类与自动溯源。
		2023 Vol. 33 (2): 121-128 [摘要] ( 56 ) [HTML 1KB] [PDF 4005KB] ( 201 )

	129	王晓晨, 刘洋洋, 罗志俊, 邸全康, 晁月林, 徐士新
		棒线材连轧全部道次轧件尺寸预测通用模型
		棒线材轧制的尺寸精度至关重要,但因轧制道次多、孔型内变形复杂,所以提高尺寸精度难度大。建立棒线材连轧过程全部道次轧件尺寸预测通用模型,为计算和预测棒线材轧制变形提供了高效的方法。分别预测了轧制Ø9 mm规格Q235和65Mn线材以及轧制Ø40 mm规格40Cr和20CrMnTi棒材全部道次的轧件尺寸,其中轧制参数按照模型推荐的全部道次压下量进行预测,最终预测成品尺寸的相对误差为-1.56%~0.78%,绝对误差为-0.14~0.07 mm,预测精度满足目前钢铁企业实际生产的最高精度需求。该模型在计算不同类型生产线轧制的各类钢种时具有通用性,有较高的计算时效性,可作为棒线材轧制工艺数字化转型的基础模型。
		2023 Vol. 33 (2): 129-134 [摘要] ( 65 ) [HTML 1KB] [PDF 2362KB] ( 166 )

节能环保

	135	刘夏青, 赵立华
		欧盟碳边境调节机制对中国钢铁行业的影响——基于产品碳足迹视角
		钢铁作为使用最广泛的工业原材料被欧盟碳边界调节机制(CBAM)列入首批实施碳边界调节的名单。中国是世界最大钢铁生产、消费及进出口国,CBAM的实施势必将对中国钢铁行业及供应链企业产生重大影响。根据欧盟CBAM最新法案内容,以钢铁产品“从摇篮到大门”碳足迹的视角出发,系统梳理研究CBAM产品碳排放核算方法,根据钢铁产品碳足迹特点,测算欧盟CBAM对钢铁行业的影响。研究表明,当中欧碳差价为50欧元/t时,中国钢铁企业面临3.32~4.03亿欧元的额外负担;当中欧碳差价为100欧元/t时,中国钢铁企业承担的额外负担为6.64~8.07亿欧元,对钢铁行业整体影响不大。但从钢铁间接贸易角度分析,CBAM外溢效应对中国钢铁行业及上下游产业影响不容小觑。研究将为钢铁行业应对CBAM及供应链企业未来低碳转型提供重要参考。
		2023 Vol. 33 (2): 135-140 [摘要] ( 188 ) [HTML 1KB] [PDF 1118KB] ( 370 )

冶金科技英才

	141
		龙红明

		2023 Vol. 33 (2): 141-141 [摘要] ( 75 ) [HTML 1KB] [PDF 192KB] ( 198 )

	142
		甘敏

		2023 Vol. 33 (2): 142-142 [摘要] ( 46 ) [HTML 1KB] [PDF 176KB] ( 176 )

冶金科学技术奖

	143
		深部金属矿采动地压防控及其工程应用

		2023 Vol. 33 (2): 143-143 [摘要] ( 38 ) [HTML 1KB] [PDF 161KB] ( 213 )

	144
		高铝钢及微合金钢板坯连铸关键技术开发与应用

		2023 Vol. 33 (2): 144-144 [摘要] ( 46 ) [HTML 1KB] [PDF 173KB] ( 208 )

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