2019年, 第29卷, 第12期　刊出日期：2019-12-15

  

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专题研究
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  CaO对神东烟煤燃烧和熔融性能的影响

  王忠, 谷丽东, 梁旺, 王广伟, 张建良, 李燕江

  中国冶金. 2019, 29(12): 1-6.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190225

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  为了研究CaO对神东烟煤燃烧和熔融性能的影响,通过试验的方式研究了添加不同含量CaO后神东烟煤燃烧性和熔融性能的变化情况。使用FactSage热力学计算软件研究了添加不同含量的CaO对煤粉熔融性能的影响。结果表明,CaO的添加对两种神东烟煤的燃烧性有非常明显的催化作用。通过观察添加CaO后煤中的矿物变化情况可以发现,随着CaO的添加,CaO与煤灰中原有的矿物发生反应生成新的物相,从而对对煤的熔融性能产生影响。并且随着CaO的添加,煤灰的熔融特性温度显示出了先降低后增加的趋势,煤灰中CaO质量分数为30%~35%时,完全熔化温度达到最低点。
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  首钢高炉喷吹煤种的灰熔融特性

  王冬青, 徐萌, 竺维春

  中国冶金. 2019, 29(12): 7-13.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190213

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  为了研究首钢高炉喷吹煤粉在风口前灰渣的熔点和高温黏度特性,采用灰熔点仪和FactSage软件对首钢几种常用喷吹煤种及混煤的灰熔融特性进行了对比分析,发现两种方法得到的结果具有相同的趋势。利用FactSage热力学计算软件,分析了1 600 ℃下京唐、迁钢两地喷吹煤灰在SiO₂-CaO-Al₂O₃-MgO(w(MgO)＝2%)四元相图中的位置,并对灰组分中SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃对液相线温度和对高温下煤灰黏度的影响进行了分析。研究发现,不同灰组分改变对煤灰液相线温度和黏度的影响是不同的,灰组分对液相线温度的影响相对复杂。高温状态下,首钢高炉煤灰下灰组分中Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO质量分数增加有降低煤灰黏度的作用,而SiO₂质量分数增加会增加煤灰黏度。混煤时应考虑不同组分对煤灰液相线温度和黏度的影响,通过合理控制灰组分达到控制风口前结渣的目的。
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  兰炭用作高炉喷吹燃料的试验分析

  李杰, 李小静, 李帮平, 宋灿阳, 张晓萍, 秦学武

  中国冶金. 2019, 29(12): 14-18.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190223

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  为了研究兰炭用作某钢铁企业高炉喷吹燃料的可行性,对兰炭和高炉喷吹煤的可磨性、爆炸性、燃烧性、反应性等进行试验。结果表明,兰炭工业分析指标整体上接近无烟煤,满足高炉喷吹用煤指标要求。与无烟煤相比,兰炭灰分略高、硫分较低、发热值略低、挥发分较高;兰炭可磨性低于无烟煤,应与可磨性较好的无烟煤B、无烟煤C和无烟煤F搭配喷吹;兰炭属无爆炸性煤质,喷吹无安全隐患;兰炭燃烧性能低于无烟煤,但用兰炭替代无烟煤E不会影响高炉喷吹效果;兰炭反应性优于无烟煤,对喷吹燃料的整体反应性有提升作用,有利于保护焦炭。兰炭合理喷吹配比应控制在20%以内。
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  钢包包衬侵蚀对内衬温度和钢水温降的影响

  张启东, 钟凯, 邵俊宁

  中国冶金. 2019, 29(12): 19-24.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190276

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  为了研究包衬侵蚀对钢水温降的影响规律,通过ANSYS有限元软件以及ParaMesh网格随移技术建立了考虑包衬侵蚀的钢包传热计算模型,研究并分析了包衬侵蚀对包衬及钢水温度的影响规律。结果表明,包衬侵蚀对包衬温度影响较大,在相邻两个修包周期内,包衬侵蚀造成渣线和包壁的包衬内部(工作层与永久层交界处)温差为14～114 K;包衬侵蚀导致包壳外表面温度升高,包壳向外散热增加,与此同时,包衬受侵蚀变薄,蓄热减少,两者同时作用导致包衬侵蚀对钢水温降影响不大,最高不超过1 K,在实际生产中可以适当地忽略钢包侵蚀对钢水温降的影响。
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  含钇E36船板钢夹杂物改性

  陈晓康, 杨树峰, 李京社

  中国冶金. 2019, 29(12): 25-30.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190273

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  为了研究钇对E36船板钢中夹杂物成分和形貌的影响,对钇处理后E36船板钢中典型夹杂物进行热力学计算,并通过扫描电镜及能谱仪对钇处理前后E36船板钢中夹杂物进行检测分析,观察典型夹杂物形态和尺寸。结果表明,未添加稀土钇的E36船板钢主要为长条状MnS夹杂物;添加稀土钇后,钢中夹杂物主要为球状或类球状的含钇复合夹杂物。当钢中钇质量分数为0.007 8%时,夹杂物主要为球状或类球状的Y₂O₂S夹杂物和Y₂O₃夹杂物;当钢中钇质量分数增加至0.037 7%时,夹杂物改性为球状或类球状Y₂O₂S夹杂物、YS夹杂物和Y₂O₃夹杂物。
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  连铸与模铸高铁车轴钢的高周疲劳破坏行为

  崔友久, 惠卫军, 张永健, 赵晓丽, 张锦文, 高建兵

  中国冶金. 2019, 29(12): 31-39.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190216

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  连铸车轴钢能否达到模铸车轴钢的性能水平是其能否应用的一个关键。对此,采用旋转弯曲疲劳试验及疲劳裂纹扩展速率试验对比研究了连铸与模铸工艺生产的高铁车轴钢的高周疲劳破坏行为。结果表明,工业试制的连铸车轴钢的强度和疲劳极限均低于模铸车轴钢,且前者的疲劳裂纹扩展速率略高于后者。疲劳断口分析表明,疲劳断裂大部分起源于试样表面基体。微观组织分析表明,尽管两者的微观组织均为高温回火马氏体,但连铸车轴钢中原奥氏体晶粒尺寸及碳化物均略大于模铸车轴钢。金相评级法及夹杂物极值统计法的结果均表明,连铸车轴钢中的夹杂物尺寸明显大于模铸车轴钢。因此,为了以连铸工艺取代模铸工艺,还需要进一步优化连铸车轴钢的成分、冶金生产和热处理等工艺,以获得优良的冶金质量和组织性能。
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  罩式退火温度对高强IF钢组织及性能的影响

  甘贵平, 庞靖宇, 杨跃标, 叶姜, 赵征志, 邓深

  中国冶金. 2019, 29(12): 40-44.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190219

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  为研究不同退火温度下高强IF钢的组织性能及织构的变化规律,采用温箱式电阻炉加热模拟罩式退火工艺,研究了不同退火温度下高强IF钢210P1冷轧板力学性能;对不同退火温度钢板的r90进行了统计并对其进行显微组织观察;采用X射线衍射仪及热场发射扫描电镜对不同退火温度的罩式退火成品板进行了织构分析。结果表明,在高强IF钢210P1冷轧板的罩式退火过程中,提高退火温度将使晶粒明显长大。随着退火温度的升高,屈服强度及抗拉强度下降,伸长率升高,n值略有上升,板材横向r值增加较明显,有利织构{111}取向密度增加,不利织构{100}取向密度降低。
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  镀铝板用耐高温型无铬钝化结合机理及性能

  王滕, 柴立涛, 李伟刚

  中国冶金. 2019, 29(12): 45-50.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190236

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  传统的有机类无铬钝化产品在400 ℃的高温条件下黄变较重,在保持优异的耐高温前提下,同时具有优异的耐蚀性和加工性能,设计了镀铝板使用的无机类加少量有机类的无铬钝化产品。利用电化学工作站、X射线光电子能谱、X射线荧光谱、红外光谱等方法,对该无铬钝化药剂在热镀铝板表面的成膜机理进行了研究,并结合成膜动力学分析,完成了皮膜与铝硅镀层的界面结合机理分析。对膜重、固化温度对镀铝板工艺性能影响进行研究,得出综合性能优异的膜重控制范围为0.8～1.2 g/m²,对应的PMT温度大于80 ℃。所生产的无铬钝化热镀铝板产品耐高温、耐腐蚀和冲压性能优异,400 ℃烘烤2 h后表面色差ΔE＜3,72 h中性盐雾试验未出现锈蚀。
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  氮含量对无镍奥氏体不锈钢平衡相转变的影响

  宁小智, 邢长军, 雍岐龙, 翁建寅

  中国冶金. 2019, 29(12): 51-54.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190488

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  高氮铬锰奥氏体不锈钢有着极为广泛的应用前景,然而氮含量对其相转变的影响尚不十分清晰。设计并冶炼了氮质量分数为0.02%～1.20%的试验钢,对各钢的平衡相转变进行了热力学计算,对δ铁素体和Cr₂N的形貌进行了观察。结果表明,钢中δ铁素体的最大析出量随着氮含量的升高而降低,当氮质量分数超过1.05%后,无δ铁素体析出。获得了试验钢加热时δ铁素体的析出温度与氮含量的关系式。随着氮含量的升高,试验钢在冷却时Cr₂N的析出温度逐渐升高,并获得了其定量关系式。在GN04钢中,1 200 ℃等温2 h后的δ铁素体主要沿三叉晶界分布。Cr₂N析出优先在晶界形成,然后朝着晶内发展。在相同等温条件下,试验钢中Cr₂N的析出量随着氮含量的升高而增大,且层片间距随之减小。
生产技术
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  攀钢配加气煤和瘦煤炼焦试验

  黄先佑, 王建明, 祝永强, 刘爽

  中国冶金. 2019, 29(12): 55-58.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190252

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  为了在稳定焦炭质量的前提下丰富配煤结构,降低炼焦配煤成本,开展了配加气煤和瘦煤炼焦试验研究。试验根据攀钢西昌钢钒对焦炭质量的需求,利用胶质层重叠原理和按照煤阶相近替代的思路,制定了以气煤代替1/3焦煤、以瘦煤代替焦煤的配煤炼焦试验方案,并在200 kg焦炉上开展了炼焦试验。结果表明,以所选气煤、瘦煤代替1/3焦煤、焦煤配煤炼焦,随着气煤和瘦煤配比的增加,焦炭质量呈下降趋势,当气煤配比为15%、瘦煤配比为12%时,焦炭CSR为55%,对应生产焦炭质量能够满足高炉需求。
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  京唐2号高炉炉缸侧壁温度异常升高原因分析

  张建, 林超, 杨柳, 王牧麒

  中国冶金. 2019, 29(12): 59-63.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190264

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  炉缸的运行状况对高炉长寿起着决定性作用。首钢京唐2号高炉2017年8月开始炉缸侧壁温度急剧上升,对高炉的正常生产和人员安全提出了严峻考验。炉缸侧壁高温点的位置坐标表明,首钢京唐2号高炉炉缸侧壁温度异常升高的直接原因是炉缸内部铁水环流加剧对炉缸内衬的化学侵蚀和物理冲刷。进一步从铁水成分、炉底温度、铁口深度和铁水流速等因素分析,证实了2号高炉炉缸侧壁温度升高的根源在于炉缸活跃性恶化。此外,较高的硫负荷和焦炭灰分、较低的终渣碱度及水箱漏水等因素也在一定程度上促成了炉缸不活的状态。
节能环保
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  活性炭多管外热式活化炉热工过程数值模拟

  周浩宇, 刘前, 魏进超, 李谦, 张哲

  中国冶金. 2019, 29(12): 64-68.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190221

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  针对活性炭活化工序烧损严重的问题,提出了一种烟气与物料相互隔离的多管外热式活化炉方案。通过将物料颗粒等效为多孔介质A和流体B,克服了堆积物料与载气流体传热模拟的困难。建立了活化炉热工过程数值模型,运用仿真模拟手段预测了活化炉内的流场和温度场分布,验证了新方案的可行性。进一步运用正交试验方法结合仿真模型,对新方案进行了优化设计,获得了最优设计参数,优化结果较未优化前出口料温增加了13.7%。
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  钢渣-矿渣-沸石胶结剂的开发及应用

  李超, 韩永辉, 郝亚菲, 赵风清

  中国冶金. 2019, 29(12): 69-74.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190239

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  基于活性激发和不同废渣的协同作用制备一种低成本胶凝材料——钢渣-矿渣-沸石(SBZ)胶结剂。通过响应面优化试验确定基础物料配比为:钢渣38.14%,矿渣38.14%,沸石10%,改性脱硫石膏10%,复合激发剂3.72%。在此基础上,外掺8%的多晶硅渣,物料比表面积为420 m²/kg,产品28天抗折强度达到6.3 MPa,抗压强度达到42.2 MPa。SBZ胶结剂能够有效固化重金属铅(Pb²⁺)和铬(Cr⁶⁺),与普通硅酸盐水泥相比,固化效果好,成本较低,具有良好的应用前景。体系中的水化硅酸钙、水化铝酸钙、钙矾石以及沸石类物质对重金属的固化具有重要贡献。
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  复合助磨剂对钢渣超微粉助磨效果

  王林, 龙红明, 张浩

  中国冶金. 2019, 29(12): 75-79.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190272

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  以乙二醇与三乙醇胺为原料、无水乙醇为溶剂配制复合助磨剂。将复合助磨剂分别与滚筒渣、脱硫渣和热闷渣进行混合后,利用行星式球磨机进行粉磨。研究钢渣的化学成分与矿物组成、不同助磨剂对钢渣超微粉粒度分布的影响、复合助磨剂对钢渣超微粉的作用机理。结果表明,当乙二醇、三乙醇胺与无水乙醇按体积比2∶2∶2配制复合助磨剂,以钢渣∶复合助磨剂质量体积比为450 g∶6 mL时,钢渣超微粉的粒度分布最佳,即d90为9.14~9.28、d50为3.31~4.20、d10为0.99~1.04和d90-d10为8.11~8.24 μm,其中复合助磨剂对脱硫渣的助磨效果最佳。