2019年, 第29卷, 第5期　刊出日期：2019-05-15

  

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技术综述
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  高速钢碳化物偏析的研究现状

  高楚寒，葛思楠，李万明，吴少鹏，臧喜民

  中国冶金. 2019, 29(5): 1-5.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180419

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  高速钢因其硬度高、红硬性好、耐磨性好等特点被广泛应用于大型装备制造的加工工具。然而在大截面的高速钢生产过程中，易产生碳化物偏析等问题，影响材料的力学性能和使用寿命。通过对模铸、连铸、电渣重熔、粉末冶金方法的比较与分析，探究影响碳化物偏析的因素，研究改善碳化物偏析的方法。研究表明，通过添加孕育剂、微合金元素、机械搅拌、电磁搅拌可以改善碳化物偏析；此外，通过对比分析发现，使用电渣重熔法生产高速钢可以经济有效地控制碳化物偏析，电渣重熔法已成为生产高速钢的主要方法。
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  火炮身管用钢现状及发展趋势

  张楠，吕超然，徐乐

  中国冶金. 2019, 29(5): 6-9.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20190160

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  火炮身管用钢决定了身管类武器的使用性能，影响火炮的作战持续性与机动性。通过对国内外火炮身管用钢合金成分体系、制造工艺流程、材料主要性能指标总结分析，指出当前国内外炮钢主要牌号、性能水平以及存在高温性能不足的问题。通过调研国内外火炮用钢最新研究成果以及身管武器整体技术需求，总结和展望了火炮身管用钢的研究现状和发展趋势，针对大口径火炮研制高强韧炮钢以减轻壁厚和质量，针对中小口径速射火炮研制耐烧蚀性能炮钢以提高使用寿命。
专题研究
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  不同SiO2质量分数精粉对烧结指标的影响

  王永红，孙立伟，于原浩，冯根生

  中国冶金. 2019, 29(5): 10-14.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180305

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  为了比较不同精粉配入混合料后对烧结指标及烧结矿质量的影响，进行了精粉高温性能测试及烧结杯试验。结果表明，不同精粉的表观形貌及高温性能有显著差别；在基本不改变熔剂结构的条件下，随精粉SiO2质量分数的升高，液相流动性显著降低，烧结过程中黏结相生成量减少，不利于混合料中各矿物之间黏结成矿。采用不同精粉烧结时，烧结矿微观矿物结构具有显著的差异；精粉中SiO2质量分数升高会导致烧结矿中铁酸钙生成量减少，SiO2酸盐逐渐增多，孔洞增加。与低SiO2精粉烧结相比，采用高SiO2精粉烧结后，固体燃耗增加，转鼓指数下降，粒度组成中小于10 mm的量增加。
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  铁矿烧结黏结相气孔率影响因素分析

  宋鹤锴，吴胜利，周恒

  中国冶金. 2019, 29(5): 15-21.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180225

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  为了明确影响黏结相气孔特征的主要因素，采用矿相显微镜分析法测定了黏结相的气孔率，采用可视化微型烧结法研究了影响黏结相气孔率的主要因素，进而探究其对黏结相自身强度的影响规律。结果表明，含铁矿物气孔率从大到小矿物类型为磁铁矿＞褐铁矿＞赤铁矿；在固定CaO的配比为15%时，气孔率随着SiO2含量的增加先增加后减小，随着Al2O3含量的增加而减小，黏结相的强度随着气孔率的增加而减小。
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  MgO对烧结矿CaO-Fe2O3系初期液相生成的影响

  杨楠，郭兴敏

  中国冶金. 2019, 29(5): 22-27.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20190089

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  为了研究MgO对烧结过程中CaOFe2O3系初期液相生成的影响及作用机理，通过DSC研究了不同MgO含量试样在升温过程中液相生成的变化，并通过XRD确定液相生成前MgO对矿物组成的影响。结果表明，试样中MgO含量的增加使得升温过程中初期液相生成量减少，但是初期液相的生成温度没有明显变化。MgO对初期液相的抑制分为两种方式，一种为MgO与Fe2O3反应生成含镁磁铁矿，另一种为MgO添加导致CaFe2O4分解。这两种方式都使CaO含量升高，促进了高熔点矿物Ca2Fe2O5和含镁磁铁矿的生成，导致液相量降低。通过研究MgO对初期液相生成的影响，为烧结矿中合理添加含镁熔剂提供理论基础。
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  多喷管二段式新型引射器数值模拟

  杨光，徐安军

  中国冶金. 2019, 29(5): 28-32.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180355

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  为了进一步解决铁钢包烘烤器在烘烤过程中烟气抽吸问题，提出了多喷管二段式扩压引射器结构，并利用Fluent软件对新型引射器进行数值模拟，分析不同喷管数量以及二段式扩压结构对烟气引射效果的影响。结果表明,随着喷管数量的增加，接受室内工作流体产生的低压区更为明显；喷管数量的增加使得混合室内工作流体与烟气混合更为均匀，流速分布范围减小；二段式扩压结构消除了单级扩压室出口的速度死区或回流区，扩压效果更加明显。引射器整体引射效果得到极大改善，四喷管二段式扩压结构的引射器在工作流体相对压力为0.3 MPa、烟气相对压力为200 Pa的情况下，引射系数高达1.42。
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  连铸坯端面信息码智能识别系统

  王春梅，黄风山，刘咪

  中国冶金. 2019, 29(5): 33-37.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20190039

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  为了解决钢厂企业连铸坯信息跟踪的问题，以提高生产智能化水平，搭建了基于机器视觉的连铸坯端面信息码智能识别系统，并重点研究了该系统的识别方法。由于车间环境或连铸坯表面质量等因素对成像问题的影响，连铸坯端面信息码智能识别难度很大，针对现存的字符识别方法难以满足现场实际产线的需求，提出了一种多方向灰度共生矩阵的图像字符识别方法，该方法利用图像像素之间存在的灰度关系进行特征提取，建立了特征模板库，通过特征值比对进行连铸坯端面信息码的实时智能识别，并详细给出了该识别方法的原理及步骤。结果表明，本方法可有效解决连铸坯端面信息码的自动识别问题，提高了钢厂生产效率以及生产自动化和智能化水平。
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  高铬铸钢轧辊的组织及其氧化行为

  周旬，王晓东，苏长水，肖福仁

  中国冶金. 2019, 29(5): 38-43.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180370

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  轧辊氧化膜形成及剥落显著影响轧辊的辊耗及钢板的表面质量。为控制轧辊的氧化行为，采用增重法研究离心铸造高铬铸钢轧辊在大气及水蒸气环境中的氧化行为，并采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法研究了高铬铸钢组织及氧化膜的结构。结果表明，高铬铸钢组织为回火马氏体基体和共晶Cr7C3碳化物；氧化过程中基体优先被氧化，粗大碳化物表面几乎不被氧化；温度及环境对氧化膜生长及相结构都有一定的影响，高温及水蒸气环境加速氧化，并促进γFe2O3向γFe3O3转化。因此，控制轧辊的氧化，关键是控制轧辊的使用温度。
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  轧制下线温度对15CrNiMo硬度及析氢行为的影响

  冀鸰，孔祥伟，秦志强

  中国冶金. 2019, 29(5): 44-47.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180324

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  为了优化牙轮钻头用15CrNiMo圆钢轧制工艺，降低圆钢氢含量及硬度，减少白点缺陷以及应力开裂的质量风险，对比了不同轧制下线温度对圆钢宏观硬度、显微硬度以及显微组织的影响，并采用升温脱氢分析方法(thermal desorption spectroscopy，简称TDS)对圆钢析氢曲线、氢含量等进行了对比分析。结果显示，升高轧制下线温度可以有效提高钢材铁素体组织比例，从而使钢材整体硬度降低，另外也有助于减少钢中的氢含量。
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  Nb(C,N)溶解对高铌奥氏体晶粒长大行为的影响

  于建国, 乔桂英

  中国冶金. 2019, 29(5): 48-52.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20190058

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  为了定量研究铌对高铌钢加热过程奥氏体晶粒长大的影响，采用化学溶解过滤分离及电感耦合等离子光谱测定不同加热温度两种试验钢固溶铌质量分数，并对比研究了奥氏体晶粒长大行为。结果表明，在低温条件下，低铌钢固溶铌质量分数高于高铌钢；随加热温度升高，高铌钢固溶铌质量分数快速增加，但即使在1 300 ℃时，铌也不能完成固溶，少量铌存在于(Ti,Nb)(N,C)析出相中；奥氏体晶粒快速长大的温度与固溶铌质量分数快速增加的温度有关。随铌质量分数由0.082%增加到0.120%，奥氏体晶粒快速长大的临界温度由1 050升高到1 150 ℃。高铌钢在1 150～1 250 ℃加热温度范围内，奥氏体晶粒尺寸小于100 μm。
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  氮含量对无镍奥氏体不锈钢力学性能的影响

  宁小智,邢长军,雍歧龙,翁建寅

  中国冶金. 2019, 29(5): 53-57.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180313

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  设计并冶炼了氮质量分数为0.02%～1.20%的无镍奥氏体不锈钢，通过力学性能测试和显微组织观察，研究了氮含量对强度、塑性、韧性的影响。结果表明，氮可显著提高屈服强度和抗拉强度。氮质量分数为0.02%～1.20%时，其与屈服强度和抗拉强度的关系基本为线性关系，并获得了其关系式。韧性对氮含量十分敏感，在氮质量分数为0.39%～0.78%时，冲击吸收功较高，均保持在380 J；氮含量过高或过低时，韧性都会下降。氮含量对断面收缩率的影响较小，氮质量分数在0.78%以下时均超过了70%；而氮质量分数超过0.78%后，塑性则有所下降。当氮质量分数超过0.60%时，拉伸断口上韧窝尺寸随着氮含量的升高而逐渐减小；GN12N钢断口上出现了大面积的无韧窝区。
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  热风循环风机轴断裂失效分析

  陈瑞霞，齐国红

  中国冶金. 2019, 29(5): 58-61.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180347

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  为了研究热风循环风机轴失效形式、影响因素和预防措施，改善相关金属零部件质量，提高设备安全性和可靠性。针对某铝合金热处理设备中的热风循环风机轴断裂失效问题，采用化学成分分析、力学性能测试、金相检验、SEM检验、有限元法等技术手段，分析了风机轴断裂失效的原因，并提出了针对性的预防与改进措施。结果表明，热风循环风机轴的断裂形式为低名义应力和轻微应力集中情况下的旋转弯曲疲劳断裂，维修时的焊接加工缺陷以及轴肩附近直径的阶梯变化，造成了不同程度的应力集中，降低了材料的疲劳寿命，最终导致了轴断裂失效。
生产技术
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  转炉底吹氮氩切换对氮质量分数影响

  孙亮，赵中秋，贾毅，赵晓东，乔伟

  中国冶金. 2019, 29(5): 62-65.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180372

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  为了研究转炉底吹气体对钢水终点氮质量分数影响，研究了迁钢210 t顶底复吹转炉底吹模式对转炉终点氮质量分数的影响，并基于钢液脱氮和吸氮理论对试验结果进行了分析。应用实践结果表明，随着铁水碳质量分数增加以及终点氧质量分数降低，终点氮质量分数逐渐降低；在铁水条件、副原料、转炉终点、底吹流量以及过程操作一致条件下，随着氮氩切换时间节点延长，钢液增氮量逐渐增加。当切换时间节点为吹氧比56%以内，底吹氮氩切换对终点钢水氮质量分数影响较小，当切换时间节点为吹氧比高于56%时，终点钢水氮质量分数增幅较大。
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  连铸结晶器石英水口蚀损机理分析

  刘明华，董小明，唐成伟，宋传文，张晓秋

  中国冶金. 2019, 29(5): 66-69.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180329

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  在前人研究的基础上，总结了石英水口制备工艺、选用以及在钢水浇铸过程的作用。针对本厂下线石英水口的状况，通过测量下线水口断面尺寸，分析了钢水成分、保护渣和水口对中等因素对石英水口蚀损的影响，得知石英水口蚀损主要有内部扩颈和外部缩颈两种形式，其中以保护渣侵蚀造成缩颈为主，平均速率为15.86 mm/h。水口在使用过程中如果未良好对中，会造成水口薄厚不均，影响水口正常使用。针对上述问题提出了在保证水口对中的前提下，改变石英水口浸入金属液面深度来延长其使用寿命的方法。
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  大方坯凸辊轻压下试验

  区洪辉

  中国冶金. 2019, 29(5): 70-73.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180350

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  通过对现有的轻压下与重压下的研究现状和现场生产出现的情况进行分析，提出采用凸辊进行轻压下的方案，并在大方坯连铸机上进行试验。采用凸辊在大方坯连铸机轻压下试验表明，凸辊替代平辊轻压下能有效解决铸坯内部偏析问题，并未产生内部裂纹，低倍组织并未出现缩孔与疏松的情况。凸辊替代平辊轻压下能降低约30%压下力和电机扭矩，为轻压下能力不足的大方坯连铸机轻压下改造提供指导。
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  65Mn热轧带钢开裂缺陷分析及控制

  卞皓

  中国冶金. 2019, 29(5): 74-78.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180401

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  针对65Mn热轧带钢在生产过程中出现的开裂缺陷，从成分分析、检测、原理、试验几个完整的方面进行研究，主要包括化学成分检验、金相分析、开裂断口扫描、显微硬度检测及轧后冷却方式试验对比。结果表明，马氏体相变产生的内应力超过了带钢的抗拉强度是导致65Mn带钢表面开裂的主要原因。针对该问题，通过增加侧喷吹扫能力、提高层冷冷却均匀性、避免堆冷轧后冷却工艺等措施，避免了带钢发生局部过冷及马氏体相变，解决了65Mn热轧带钢的开裂缺陷，满足了下游用户的应用需求。
节能环保
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  利用转炉焚烧可燃物工业垃圾机制创新与治理

  吕凯辉

  中国冶金. 2019, 29(5): 79-82.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10069356.20180221

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  随着全民环保意识增强，国家对环保越来越重视，福建泉州闽光钢铁有限责任公司积极研究探讨企业工业垃圾处置路径，利用转炉焚烧处理企业可燃物工业垃圾。这对于回收资源和减轻社会负担、降低环境风险具有重要的意义。其具有污染小、无害化彻底、烟气粉尘排放浓度低于国家排放标准等优势，减少了二噁英前体物的生成，有效遏止了二噁英类有毒物质的产生和排放，符合垃圾处理无害化、减量化和资源化处理原则。