2019年, 第29卷, 第4期　刊出日期：2019-04-15

  

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  中国钢铁产品全生命周期评价理论与实践

  李新创

  中国冶金. 2019, 29(4): 1-5.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180266

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  阐述了全生命周期评价的基本原理和内涵，分析了全生命周期评价在国内外钢铁行业的应用现状、差距及研究进展情况，论述了钢铁企业开展全生命周期评价的重要意义，研究了中国政府、行业协会、钢铁企业、咨询机构等在推进绿色设计产品评价技术规范系列标准等方面开展的相关工作。提出钢铁行业全生命周期评价推广与应用的具体建议，探讨了发展方向，对钢铁企业开展生命周期评价具有一定的指导意义。
专题研究
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  TiO2对含钛高炉初渣物相转变与黏度的影响

  张亚鹏，赵志星，刘征建，潘文

  中国冶金. 2019, 29(4): 6-11.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180292

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  为了研究含钛高炉初渣的形成过程和各种物相成分相互作用、迁移重组的过程，明晰TiO2对高炉初渣形成的影响规律，利用FactSage热力学软件及旋转柱体式黏度仪研究了TiO2质量分数对高炉初渣熔化温度、物相转变行为以及初渣黏度的影响。结果表明，随着初渣中TiO2质量分数的增加，含钛高炉初渣熔化温度升高，TiO2质量分数从4%增加到16%，其熔化温度从1 360升高到1 410 ℃，增加了50 ℃；含钛高炉初渣中TiO2质量分数对初渣中各种物相组成的转变和比例都有较大的影响，随着TiO2质量分数的增加，初渣固液相共存的温度区间变大，使高炉软融带变宽；TiO2对含钛高炉初渣黏度的影响相对较为复杂，当TiO2质量分数为4%～8%时，含钛高炉初渣黏度温度曲线呈现出“碱性渣”的形态；当TiO2质量分数为16%时，含钛高炉初渣黏度温度曲线呈现出“酸性渣”的形态。
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  基于孪生支持向量回归机的转炉炼钢终点预测

  高闯，沈明钢，王焕清

  中国冶金. 2019, 29(4): 12-16.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180318

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  为了提高转炉炼钢的终点命中率，建立了一种新的转炉终点预测模型，实现了对转炉终点碳质量分数和温度的准确预测。模型采用K最近邻孪生支持向量机(KNNWTSVR)算法，将权重矩阵引入到目标函数中，并利用鲸群优化算法进行求解，提高了传统算法的性能；然后基于某炼钢厂260 t转炉的实际生产数据，建立了转炉炼钢终点预测模型。结果表明，预测模型的终点碳质量分数(误差±0.005%)和温度(误差±15 ℃)的终点单命中率分别为94%和88%，双命中率达到84%。与其他两种现有的建模方法相比，本模型取得了最优的预测效果。该方法满足转炉炼钢实际生产的需求，也可适用于钢铁冶金其他领域的数学建模。
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  RH精炼底吹工艺优化的物理模拟

  靳宇，崔衡，张建伟

  中国冶金. 2019, 29(4): 17-21.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180294

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  为了提高RH精炼效率，缩短精炼时间。以某钢厂150 t RH真空精炼装置为原型，建立相似比为1∶4的水模型，研究底吹孔个数与底吹流量的影响。结果表明，实施底吹工艺后，RH循环流量和混匀时间相较无底吹时都有明显改善。相同底吹流量情况下，单孔底吹对循环流量提升效果明显优于双孔底吹工况，如当底吹流量为90 L/min时，单孔底吹工况相较于无底吹工况循环流量增加34%，而双孔底吹工况只增加13%。底吹流量小于90 L/min时，单孔底吹和双孔底吹工况下混匀时间相差不大。底吹流量大于90 L/min时，双孔底吹工况下混匀时间反而有所增加。建议生产现场采用单孔底吹工艺，如采用双孔底吹工艺时，底吹流量应小于90 L/min。
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  基于“炉机对应”原则的连浇优化方案

  余相灼，杨建平，李想，郭伟达，李宏辉，刘青

  中国冶金. 2019, 29(4): 22-30.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180337

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  国内某炼钢厂为保证浇注周期较短的2号连铸机连浇，多座转炉需同时向该连铸机供应钢水，导致炉机对应关系不明确，生产组织难度较大。通过对该厂炼钢连铸过程的工序作业周期与生产运行模式进行解析，在保证连铸机连浇的基础上，探究合理的炉机对应关系，改善该厂的生产顺行。结果表明，在“一一对应”运行模式下，2号连铸机最大连浇炉数仅为6炉；而在“定炉对定机”运行模式下，若适时接受3号转炉冶炼的钢水，2号连铸机最大连浇炉数可延长至19炉。在此基础上，通过对连铸机“柔性”的优化和钢水供应的合理调配，2号连铸机可满足实际生产的连浇要求。此外，运用“炉→机”匹配度进行评价，计算结果表明优化后的炉机对应关系得到显著改善。
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  基于多重分形研究脉冲磁场周期对凝固组织的影响

  曹胜利，张庆军，朱立光，严春亮

  中国冶金. 2019, 29(4): 31-37.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180288

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  为了研究脉冲磁场对凝固组织的影响，采用自发研制的脉冲磁场发生装置将脉冲磁场非接触式地施加到钛处理低碳钢的凝固过程中，利用金相显微镜和实验室设计的多重分形软件研究了不同周期的脉冲磁场对凝固组织的影响。结果表明，该钢种的凝固组织具有分形特征；随着脉冲磁场周期的延长，Δα和Δf(α)呈现为先减小后增大的规律，在脉冲磁场周期为0.5 s时，组织最为均匀。由此可以推断脉冲磁场周期对凝固组织的影响存在一个最佳值。
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  高强DP钢的关键轧制技术开发与应用

  王少飞，黄华贵，窦爱民，齐海峰，夏银峰，时海涛

  中国冶金. 2019, 29(4): 38-42.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180307

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  为了解决高强钢生产过程中的诸多问题，从热轧、冷轧制中存在的问题以及工序管理控制的角度出发，制定了先进高强钢关键轧制技术研究方案，最终解决了热轧带钢性能稳定性控制、带头上翘、冷轧带钢厚度波动、冷轧板形突变等问题。另外，在热轧轧制工艺、温度精准控制、冷轧轧制力模型优化，一级AGC厚度自动控制系统开发、全流程压下负荷分配优化等方面开展了大量研究工作，积极探索创新，开发了一系列先进高强钢轧制关键技术，并在产线生产中得到应用，取得良好效果。
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  卷取温度对连退低碳钢带性能的影响

  李建英，姚勇创，孙璐，马德刚，刘春雨

  中国冶金. 2019, 29(4): 43-46.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180218

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  为了研究热轧工艺中的卷取温度对连退产品性能的影响，以某钢厂低碳钢为原料，采用单向拉伸、OM及XRD等方法研究了卷取温度对连退低碳钢产品组织和性能的影响。结果表明，热轧卷取温度从670升高至750 ℃后，连退低碳钢带的塑性应变比和相对锥杯值分别提高至2.10和0.25，冲压性能指标达到同类罩退产品指标。分析认为，高温卷取条件下碳通过充分扩散形成更多的珠光体，促使铁素体基体更加洁净，从而促进了连续退火时形成更强的{111}再结晶织构。
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  多元合金化大断面球墨铸铁组织和性能的分析

  李蒙

  中国冶金. 2019, 29(4): 47-53.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180285

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  为了提升大断面球墨铸铁综合力学性能，通过复合添加微量合金元素铜、锑、锡、钼对大断面球墨铸铁进行微合金化处理，借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及力学性能测试等手段，研究了CuSbSnMo复合微合金化大断面球墨铸铁微观组织和力学性能。结果表明，试验球墨铸铁具有良好的综合力学性能。大断面球墨铸铁中添加铜、锑、锡、钼后优化了材料的组织结构，基体组织为珠光体＋少量牛眼状铁素体；试样石墨组织细小、圆整，分布均匀。同时，合金元素的复合加入使得其抗拉强度达到800 MPa以上，硬度约为280HB，伸长率达到5%以上。拉伸断口分析表明，微合金化大断面球墨铸铁断裂模式以解理断裂为主，伴有少量的塑性变形。
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  钢板表面缺陷图像的跨域翻译

  田思洋，徐科，周东东

  中国冶金. 2019, 29(4): 54-59.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180293

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  基于深度学习的表面检测识别算法中，往往需要大量的样本数据。但对于一些新投产的生产线无法在短时间内收集足够多的样本。为了解决这一问题，采用了一种改进型的对抗生成网络，对其他生产线上的图像样本进行图像翻译，以获得新生产线的缺陷样本，即跨域图像转换。将热轧钢板表面缺陷样本和冷轧带钢无缺陷样本融合转换成冷轧带钢表面缺陷样本。试验将6种不同类型的热轧钢板表面缺陷进行了跨域转换，结果表明,对于背景纹理较重的图像转换结果较好，对于一些缺陷尺度较小的缺陷，如麻点，检测结果仍有改进空间。为了定量地对检测结果进行判定，引入了一个神经网络来对原始图像和翻译图像进行分类。分类结果准确率达到了96%，表明图像跨域转换效果良好，有一定应用价值。
生产技术
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  迁钢210 t钢包全程加盖工艺及实践

  张月星，安永超，刘绍明，江腾飞，朱良

  中国冶金. 2019, 29(4): 60-63.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180315

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  迁钢二炼钢厂自投入使用210 t钢包全程加盖技术及工艺后，取得了显著效果，平均出钢温度降低10 ℃，钢包热周转使用率长期保持在85%以上，取消了钢包在线烘烤，降低了煤气消耗，有效地保证了钢包洁净度，提高了钢包包衬寿命。实践生产运行表明，炼钢生产中钢包全程加盖工艺是一项节能、环保、降耗的先进技术，为迁钢二炼钢厂取得了显著的经济效益。但在一段时间内，该工艺运行稳定性较差，通过现场生产数据归纳分析，从中找出了影响钢包加、揭盖的因素，并制定了控制措施；同时，岗位要掌握其操作要点及主要设备，才能提高运行稳定性。
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  “哑铃状”平面形状轧制法在中厚板生产中的应用

  詹光曹

  中国冶金. 2019, 29(4): 64-69.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180327

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  中厚板轧制过程中，由于板坯在长度和宽度方向的端部会产生不均匀变形，使轧后的钢板平面形状一般非矩形，从而造成钢板的切头、切尾和切边量增加，严重影响中厚板成材率。根据不同坯料规格和展宽比条件下的塑性变形特点，在轧机负荷和液压系统硬件配置不变的前提下，采用轧件的“哑铃状”轧制法进行平面形状控制，通过长度精准计算模型及打滑因子修正方法，实现轧件长度的精准跟踪；通过多点设定方法，得到更加精细化的平面形状控制曲线，使最终产品达到切头、切尾量最优化要求。“哑铃状”轧制法投入实际应用后，与传统轧制法相比综合成材率平均提高了0.59%。
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  塑料模具钢SM50钢板表面裂纹成因及控制措施

  张锦兴，孔明姣，任树洋，马建锋，吴建国

  中国冶金. 2019, 29(4): 70-74.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180296

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  针对唐山中厚板材有限公司塑料模具钢SM50钢板表面裂纹缺陷，采用生产工艺情况调查、能谱分析和金相分析相结合的方法，对裂纹产生的原因进行了深入分析。结果表明，SM50钢板表面裂纹缺陷并非铸坯原生裂纹导致，而是由于连铸坯在处于两相区时热装，铸坯晶粒度极不均匀导致的热装裂纹。通过改进现有工艺，提出了对铸坯进行下线缓冷、温装入炉的改进措施。新工艺实施后，SM50钢热装裂纹缺陷比例由原来的4.24%下降到0.30%以下，钢板表面裂纹率大幅降低。
节能环保
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  钢铁企业轧制计划与能源调度协同优化

  贺东风，刘平泽，冯凯，徐安军

  中国冶金. 2019, 29(4): 75-80.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180306

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  钢铁企业物质流网络与能量流网络的协同优化是实现钢铁行业高层次系统节能的关键。钢铁企业在不同工况下煤气的富余量以及蒸汽和电力需求量不同，轧制工序(含加热炉)作为电力和煤气消耗大户，轧制计划的改变会影响能量流网络中能源介质的分配和调度。提出了钢铁流程物质流与能量流协同优化方法，在分时电价的条件下，利用启发式规则调度方法对一天内的轧制单元进行合理的排程，然后用线性规划方法以系统运行能源成本最小为目标函数，建立钢铁企业煤气蒸汽电力系统不同工况下的耦合优化调度模型。通过LINGO求解出模型的最优解，得到了轧制单元的最优排程以及不同工况下煤气、蒸汽、电力的最优实时生产调度方案，用于指导实际生产。利用S钢厂实际数据进行实例分析，得出的调度方案可实现煤气蒸汽电力系统的最优化分配，系统运行的能源成本降低8.54%，验证了模型的有效性。
装备技术
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  四流中间包控流装置优化物理模拟

  杨树峰，吴金强，李京社，汪易航，李静远

  中国冶金. 2019, 29(4): 81-87.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20190086

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  通过中间包物理模拟的试验方法对某钢厂四流中间包进行控流装置优化，优化试验分为挡墙类型优化和挡墙结构优化。结果表明，原型方案流体流动状态很差，导流孔孔径过大易导致短路流现象的发生，死区比例也高达34.16%。优化后的最优方案中Y3死区比例降幅高达33.14%，流体平均停留时间由原型的761.2延长至900.7 s，滞止时间则由32.2延长至76.7 s，优化效果显著，说明最优方案可以显著地提高中间包体积利用率，并改善钢液的流动状态，有利于冶金质量的提高。