2020年, 第30卷, 第10期　刊出日期：2020-10-15

  

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技术综述
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  亚包晶微合金钢连铸板坯角部横裂纹研究进展

  袁航, 杨树峰, 王田田, 李京社

  中国冶金. 2020, 30(10): 1-8.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200128

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  亚包晶微合金钢由于具有较强的裂纹敏感性,在生产中角部横裂纹缺陷频发,为了揭示亚包晶微合金钢角部横裂纹形成原因,从产生机理及生产条件出发,综述了亚包晶微合金钢连铸坯角部横裂纹的影响因素及相应的控制措施,得出铸坯角部横裂纹的内因在于钢中化学成分及凝固组织演变特点,外因是实际生产过程中的结晶器参数、二冷参数及设备条件等。未来控制角部横裂纹技术的发展方向主要在倒角结晶器的优化以及铸坯角部控冷双相变技术的精确控制及理论完善上。
专题研究
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  高钛焊丝钢CaO-Al₂O₃基专用保护渣熔化特性分析

  朱立光, 张晓仕, 王杏娟, 康爱元, 杨斌, 肖鹏程

  中国冶金. 2020, 30(10): 9-16.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200167

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  高钛焊丝钢连铸过程中结晶器内钢渣界面反应严重,首先对存在严重钢渣界面反应现象的A钢种进行了凝固特性分析。设计一种低反应性的高钛焊丝钢专用的CaO-Al₂O₃渣系保护渣。通过相图计算保护渣的基础组分w(CaO)/w(Al₂O₃)=1.0,Na₂O质量分数为8%,MgO质量分数为3%,CaF₂质量分数为4%~6%,B₂O₃质量分数为4%~10%,SiO₂质量分数为4%~12%,TC质量分数为8%~10%。利用熔点熔速测定仪和旋转黏度计等设备重点研究了保护渣的熔化特性。得出适宜组分的CaO-Al₂O₃基高钛焊丝钢专用保护渣,熔点为1 037~1 129 ℃,熔速为64~79 s,黏度(1 300 ℃)为0.325~0.554 Pa·s。
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  冶炼工艺对GH4145合金显微组织和力学性能的影响

  刘猛, 李爱民, 张欢欢, 闫森, 赵朋, 杨树峰

  中国冶金. 2020, 30(10): 17-21.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200387

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  利用金相检验、力学性能测试和扫描电镜分析等手段研究了不同冶炼工艺和热处理制度对GH4145合金显微组织、拉伸性能和高温持久缺口敏感性的影响。结果表明,经固溶加时效处理后电渣重熔冶炼的GH4145合金棒材平均晶粒度尺寸小于真空自耗重熔冶炼的GH4145合金棒材。随固溶温度升高,合金晶粒尺寸增大,电渣生产的合金晶粒度拐点温度为1 100 ℃,高于自耗冶炼的拐点温度1 050 ℃。自耗生产的试验合金γ'强化相平均尺寸比电渣生产的试验合金要小,且合金棒材的抗拉强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率均明显高于电渣生产的合金棒材。固溶温度升高,自耗生产GH4145合金持久性能变差,存在明显缺口敏感,而相同热处理制度下,电渣生产的GH4145合金光滑缺口持久寿命明显提高,无缺口敏感性。
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  复合脱氧方式对LG700钢中夹杂物的影响分析

  肖爱达, 梁亮, 周剑丰, 谢世正, 张波, 汪雄

  中国冶金. 2020, 30(10): 22-27.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200068

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  为了研究钢中夹杂物的影响因素,采用两种不同的脱氧方法研究了合金加入顺序对LG700钢复合脱氧过程中夹杂物的影响。其中,方法Ⅰ为先加Al合金再加Si-Mn合金;方法Ⅱ为先加Si-Mn合金再加Al合金。通过对钢中氧氮含量及显微夹杂物进行分析,对脱氧产物生成过程进行推断。研究结果表明,转炉脱氧时合金加入顺序对钢水全氧含量不会有明显影响,但采用先加Si-Mn合金脱氧时,钢水中氮含量明显低于先加入Al脱氧的钢水;合金加入顺序对转炉初生夹杂的尺寸和成分均存在影响,导致其长大和去除速度存在差别,从而使得钢水中夹杂物的尺寸、成分以及粒径分布存在区别。根据试验结果,在采用方法Ⅱ脱氧时,更有利于钢中生成的Al₂O₃-MnO-SiO₂复合夹杂而被去除,从而降低钢中大尺寸夹杂物数量。
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  非对称控流结构中间包流场一致性的物理模拟

  李小松, 唐海燕, 胡群, 蒋宪勋, 孙志明, 何涛

  中国冶金. 2020, 30(10): 28-35.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200096

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  国内某钢厂使用的两流板坯连铸中间包因受固定位置排渣口的限制,包内控流装置采用左右不对称布置。生产实践发现,排渣口侧的水口对应铸坯大型夹杂物含量高、热轧卷探伤合格率低,疑与中间包流场的一致性有关。为此,采用1∶3.5的水模型对中间包流场进行了模拟研究,并基于流体动力学原理对其控流效果进行了优化。结果表明,原型中间包两个水口的滞止时间差高达36 s,钢液在排渣口侧的1号水口形成短路流,因而导致两流铸坯洁净度的差异。经水模优化后,方案F1下两流平均停留时间标准差和滞止时间标准差分别可降到0.12和0.35 s,明显改善了中间包内两流浇铸流动特性的一致性,且死区比例较原型降低8.87%、平均停留时间延长了30 s。
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  中间包等离子加热工业试验

  刘涛, 赵梦静, 杨树峰, 李京社, 陈永峰, 王存

  中国冶金. 2020, 30(10): 36-40.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200083

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  控制中间包内钢水温度变化是提高生产率和产品质量的有效方法之一。中间包等离子加热能够弥补浇注过程中钢水温降,稳定钢水温度,提高铸坯质量。对某厂中间包等离子加热进行工业试验研究。采用三中空石墨电极等离子加热装置对中间包内钢水进行加热。通过两组中间包等离子加热试验,探究等离子加热对中间包内钢液温度变化和钢液成分及夹杂物特征的影响。结果表明,等离子加热中间包内钢水升温效果明显,升温速率可实现0.8 ℃/min,同时也能够使钢水温度保持稳定;等离子加热后中间包内钢水全氧含量下降,氮含量基本不变,碳含量略有升高;加热后钢液中夹杂物的数密度明显降低,分别下降了7.43%和19.68%。中间包等离子加热可稳定中间包内钢液过热度,促进了氧化物夹杂的上浮去除,提高了铸坯质量。
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  平整机组伸长率窜高形成机理及其控制技术

  徐烨明, 张青树, 白振华

  中国冶金. 2020, 30(10): 41-48.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200080

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  双机架平整机组在生产过程中,伸长率不稳定甚至出现窜动,不但直接影响成品带钢的机械性能,而且会降低轧制过程的稳定性,甚至会导致断带与堆钢,已经成为困扰平整轧制的一大瓶颈问题。为此,以某1 420 mm双机架平整机组为研究对象,在介绍了伸长率窜动的具体表现形式,详细分析了轧制压力、张力以及轧制速度等影响伸长率窜动的可能因素的基础上,从实际轧制工况入手锁定导致伸长率窜动的主要因素,研究产生窜动的成因与机理,提出相应的治理措施,并将其应用到生产实践,取得了良好的使用效果,因平整工序而造成的伸长率波动超过20％的情况从技术应用前的15%下降到0.215%,基本杜绝了因伸长率窜动而引起的断带问题。
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  载荷对高氮不锈钢和304不锈钢磨损行为的影响

  史学红, 李彦鑫, 侯向东, 郝赳赳

  中国冶金. 2020, 30(10): 49-53.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200123

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  以高氮不锈钢(18.8%Cr-12.6%Mn-4.5%Ni-0.55%N)和304不锈钢为研究对象,利用沙盘磨损试验机在不同载荷下进行干摩擦磨损试验,通过场发射扫描电镜(SEM)分别对试样磨损表面进行观察。结果表明,在低、中和高载荷下,高氮不锈钢的耐磨性均优于同条件下的304不锈钢,高氮不锈钢的耐磨性分别为0.48、0.30和0.22 h/g,而304不锈钢的耐磨性分别为0.44、0.25和0.18 h/g。在低载荷下,304不锈钢的磨损机制主要为犁削和凿削,随着载荷的增加,磨损机制变为塑性变形和微切削;对于高氮不锈钢,在低载荷下磨损机制为犁削和微切削,随着载荷的增加,磨损机制为微切削。在高载荷(100 N)下,304不锈钢和高氮不锈钢的XRD图谱显示基体组织仍为单相奥氏体,说明未发生明显的马氏体转变。
生产技术
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  莱钢高炉解剖软熔带含铁炉料特性分析

  罗霞光, 张建良

  中国冶金. 2020, 30(10): 54-59.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200079

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  基于莱钢2007年120 m³生产高炉科学解剖研究内容,系统分析了含铁炉料在软熔带位置物化属性。结果表明,高炉软熔带呈不规则倒V形分布,软熔层矿石还原度由低温侧向高温侧逐渐增加,其中烧结矿的还原度由40%~70%增加至80%~95%,球团矿的还原度由40%~50%增加至70%。软熔层低温侧烧结矿金属化率为20%~45%,球团矿的金属化率为10%~20%,在高温侧烧结矿的金属化率为70%~95%,球团矿的金属化率约为50%~70%。含铁炉料在软熔带区域发生了剧烈的还原反应,其中烧结矿金属化率增加的幅度大于球团矿的主要原因为烧结矿的还原性好于球团矿的还原性。矿相分析表明软熔带中球团矿已没有Fe₂O₃、Fe₃O₄存在,铁主要以FeO和金属铁存在,在软熔带区域存在被还原生成中空的铁壳球团矿。
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  超高牌号无取向硅钢降钛工艺研究及改进

  薛利强, 潘振东, 吕令涛, 张海涛, 张霞, 王建昌

  中国冶金. 2020, 30(10): 60-64.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200063

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  通过分析研究超高牌号无取向电工钢35W230冶炼过程中[Ti]的来源和变化趋势,确定了冶炼过程中[Ti]含量升高的主要因素,即渣中(TiO₂)还原成为[Ti]进入钢水,和硅铁合金中杂质Ti元素进入钢水。同时确定了影响渣中(TiO₂)含量的主要因素,即铁水[Ti]含量和转炉铁矾土加入量。通过选择[Ti]质量分数约为0.02%的低钛铁水,并降低转炉铁矾土加入量至300 kg/炉,与铁水[Ti]质量分数约为0.04%、铁矾土用量约600 kg/炉相比,成品[Ti]质量分数从0.004 43%降低到0.002 58%。在此基础上,进一步优化了RH铝脱氧工艺,钢水脱碳时,加铝预脱氧至0.02%~0.03%,加入硅铁进行脱氧和合金化,利用钢水中的氧去除硅铁合金带中的[Ti],再加入铝丸和电解锰,最终使钢水中的[Ti]质量分数达到了0.002 10%。铸坯全氧质量分数试验炉次为0.001 1%,与正常炉次0.001 0%相差不大。性能上铁损P15/50降低了约0.07 W/kg,磁感J5000提高了0.004 T。
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  钢液成分对钙处理夹杂物改性效果的影响

  李超, 李建新, 姜静宇, 音正元, 张飞, 刘占礼

  中国冶金. 2020, 30(10): 65-70.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200100

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  钙处理是解决铝镇静钢水口结瘤问题的常用手段。通过热力学计算和工业试验研究了钢液成分对钙处理夹杂物改性效果的影响。FactSage热力学计算表明,在一定温度下,钙处理夹杂物改性效果与钢液中氧、硫相对含量密切相关。氧含量一定时,一定范围内的硫含量越高,平衡时夹杂物能达到的最大液相率越小,喂钙量的工艺窗口越窄;硫含量一定时,一定范围内的氧含量越高,平衡时夹杂物能达到的最大液相率越大。工业试验中,对中间包取样,低氧高硫炉次钢中典型夹杂物主要相是高熔点镁铝尖晶石和CaS复合夹杂物,高氧低硫炉次钢中典型夹杂物主要相是低熔点钙铝酸盐。工业试验分析结果与理论计算的趋势一致。
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  材料成分对热镀锌钢板性能及表面质量的影响

  魏宝民, 何召龙, 王孝建, 骆俊廷, 白振华

  中国冶金. 2020, 30(10): 71-75.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200101

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  针对以往热镀锌板以碳作为强化元素的碳锰设计中易出现成品带钢板面不良的缺陷,以及采用超低碳钢添加微合金元素强化时成本较高的问题,以厚度规格为0.3 mm、强度为320 MPa的典型薄带热镀锌产品为研究对象,研究了成分对成品热镀锌钢板质量的影响;并在成本控制的前提下,通过碳与磷成分的组合优化,提出了一套以碳锰设计为基础、兼顾产品质量的成分综合优化方案。将综合优化方案应用到某钢铁企业的生产实践后,生产出了强度为320 MPa以上、表面无色差等缺陷的镀锌薄板产品,满足了家电裸用的要求,且给企业创造了较大的经济效益,具有进一步推广应用的价值。
有色冶金
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  不同渣型缓冷制度下铜渣的热场仿真与分析

  张恒星, 衷水平, 陈杭, 王俊娥, 吴星琳, 简勇章

  中国冶金. 2020, 30(10): 76-83.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200062

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  为了明晰不同渣型缓冷制度下铜渣温度分布,以ANSYS有限元软件为基础,建立3D模型,对其进行热场仿真研究,得出闪速炉和转炉铜渣缓冷制度下温度分布。结果表明,闪速炉和转炉铜渣前期温度下降比较缓慢,此后温度下降速度增加,在水冷前2 h内温度下降速度达到最大,随后下降速度减缓。在初期0 h时,渣包温差达到851.51 ℃,此时渣包承受热应力最大,影响渣包使用寿命,需对渣包进行预热处理。在冷却水缓冷初期2 h内,铜渣温度下降速度快,为了使含铜颗粒充分聚集,需减缓降温速度。在冷却水缓冷2~50 h阶段,铜渣已经凝固,应增加降温速度,减小渣缓冷时间,节约生产成本。
节能环保
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  城市垃圾焚烧飞灰添加到烧结工艺的影响

  范建峰

  中国冶金. 2020, 30(10): 84-86.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200176

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  垃圾焚烧飞灰为城市垃圾焚烧烟气净化系统和余热回收系统中收集而得到的残余物,其产生量约为垃圾焚烧量的3%~10%。因为飞灰中含有多种重金属和二噁英而被列为危险废物。本试验将焚烧飞灰添加到铁矿石烧结工艺中,研究了飞灰的添加对烧结工艺的影响。烧结试验结果表明,添加飞灰后,提高了残留在烧结矿中的Cl、S、K和Na等元素的含量,烧结成品率有所下降,转鼓指数略有变化;但添加飞灰后,烧结矿成品的还原强度指数、低温还原粉化指数、耐磨指数等指标有明显的提高。同时,添加飞灰烧结后,烧结尾气中的二噁英、SO₂、Cl、K、Na等元素含量也明显增加。
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  CODS溶剂脱除高炉煤气中有机硫性能考察

  魏振浩

  中国冶金. 2020, 30(10): 87-91.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200111

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  为了研发脱除高炉煤气中有机硫的技术方法,以便优化利用钢铁厂的高炉煤气,降低高炉煤气用户的烟气硫含量,达到国家超低排放建议,以钢厂高炉煤气为原料,考察了高效复合脱硫有机溶剂(CODS)脱除有机硫和硫化氢的性能,对CODS溶剂的吸收工艺条件进行了优化,并分析了高炉煤气中有机硫的脱除机理。试验结果表明,在CODS溶剂浓度为45%、气液比(V_g/V_L)为180、操作温度为45 ℃的优化工艺条件下,净化气中的H₂S和有机硫浓度分别为2.4和15.8 mg/m³,总硫量为21.0 mg/m³,达到国家超低排放建议的同时又兼顾经济性。
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  含钢渣的低熟料混凝土耐久性及水化机理研究

  汪坤, 李颖, 张广田

  中国冶金. 2020, 30(10): 92-97.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200085

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  研究了不同钢渣掺量对C40低熟料胶凝材料混凝土的碳化、电通量、抗冻等耐久性的影响,结果表明,钢渣掺量为15%时,混凝土碳化深度最小,抗碳化等级为T-Ⅳ;抗氯离子渗透和抗冻性能在钢渣掺量为10%时最佳,分别达到Q-Ⅴ和F275等级。采用XRD、IR和SEM等手段分析了10%钢渣掺量的低熟料胶凝材料水化机理,结果表明,胶凝体系主要水化产物是水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt);水泥熟料和钢渣先后水化,产生的OH^-维持体系的碱性环境,使矿渣中的硅(铝)氧四面体逐渐解离,在SO^2-₄的共同作用下形成C-S-H凝胶和AFt;矿渣和钢渣的水化相互促进,使胶凝体系在后期仍然产生大量水化产物,为混凝土后期强度和密实度的提高起到了重要作用。
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  迁钢球团烟气超低排放关键技术集成与应用

  刘建辉, 范正赟, 程华, 赵士奇, 郭子杰, 甄令

  中国冶金. 2020, 30(10): 98-102.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200464

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  针对迁钢球团工序在实施烟气超低排放改造过程中面临的问题,提出了球团半干法提效技术耦合SCR高效脱硝的一体化污染物脱除工艺。通过工业试验进一步优化脱硫剂种类,开发出了以消石灰为脱硫剂的高效脱硫超低排放工艺;同时利用流体仿真技术,开发出与工艺相适应的导流板和整流器,实现了SCR脱硝装置内的流场和温度场的均匀化和氨逃逸的控制,最终实现了球团工艺烟气颗粒物排放浓度、SO₂排放浓度和NO_x排放浓度分别小于5、25和40 mg/m³的实绩,长期稳定满足超低排放要求。
冶金科技英才
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  翟俊

  翟俊

  中国冶金. 2020, 30(10): 103-103.

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冶金科学技术奖
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  包钢高镁低硅含氟熔剂性球团矿的开发与应用研究

  邬虎林、赵殿清、边美柱、郝志忠、罗果萍、付国伟、黄雅彬、曹立刚、白晓光、吕志义

  中国冶金. 2020, 30(10): 104-104.

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  项目简介：本项目属于钢铁行业炼铁技术领域。本项目通过基础理论及试验研究，取得了在包钢球团工艺配加90%白云鄂博铁精矿生产还原膨胀率控制在20%以内的熔剂性球团矿的技术成果。项目提出生产高镁低硅含氟熔剂性球团矿是实现大幅提高白云鄂博铁精矿在球团工艺配比的最佳技术路线，并提出工业生产熔剂性球团矿的优化配料方案及高炉冶炼熔剂性球团的合理炉料结构。在年产120万t、240万t链篦机回转窑工艺进行了高镁低硅含氟熔剂性球团矿的生产工业实践，在2 200 m/3高炉进行了配加37%熔剂性球团矿冶炼的工业实践，提高了白云鄂博矿的资源利用价值，为大高炉冶炼含镁熔剂性球团矿提供了宝贵经验，促进了炼铁的绿色化生产，经济和社会效益显著。
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  260 t/h超大型干熄焦高效稳定运行技术开发与应用

  杨庆彬、张福明、朱长军、杨春政、薛立民、马小京、王贵题、张效鹏、闫焕敏、陶维峰

  中国冶金. 2020, 30(10): 105-105.

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