2020年, 第30卷, 第11期　刊出日期：2020-11-15

  

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技术综述
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  关于热轧宽带钢行业高质量发展的思考和建议

  陈程, 安成钢, 李文远

  中国冶金. 2020, 30(11): 1-5.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200175

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  回顾了近十年来中国热轧宽带钢行业在产量规模、品种质量、装备水平、新工艺新技术新模式推广应用等方面取得的进步,针对目前行业在产能过剩、品种档次、智能制造、绿色发展等方面存在的问题,建议要继续深入推进供给侧结构性改革,推动产能布局优化,并通过做好市场研究判断、提升研发创新能力、推动智能制造、服务型制造、推广应用生命周期评价等提升行业竞争力,最终实现高质量发展。
专题研究
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  干熄焦系统中硫化物产生及其变化规律

  徐荣广, 关少奎, 黄海龙

  中国冶金. 2020, 30(11): 6-10.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200224

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  通过热解试验及建模分析,对干熄焦系统中硫化物产生原因及其变化规律开展了研究。焦炭残余挥发分和焦炭烧损是干熄焦系统中硫化物的主要来源,且存在硫化物的平衡浓度(S_e)。采用热重质谱联用仪对生焦进行热解分析,推测焦炭残余挥发分主要成分是H₂。通过建模分析,当不考虑焦炭残余挥发分的影响时,硫化物的平衡浓度仅与导入空气中O₂含量、焦炭中的硫和碳含量有关。当烧损量一定时,存在一特定值,当S_r(残余挥发分中硫的体积分数)大于该值时,S_e随V_r(单位时间内在干熄系统内释放的焦炭残余挥发分体积)增大而增大;当S_r小于该值时,S_e随V_r增大而减小。对某干熄焦循环气体中SO₂浓度进行了检测,检测值低于不考虑残余挥发分时的理论值S⁰_e,推测该干熄焦系统中残余挥发分的存在降低了干熄焦系统中S_e。
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  结合数据追溯与数值模拟的高炉布料制度优化

  王振阳, 戴建华, 江德文, 张建良, 杨天钧

  中国冶金. 2020, 30(11): 11-15.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200249

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  高炉布料制度需要依据炉况状态适时调整。布料器旋转角度与环数的组合调整方式使布料矩阵的选择具有多种方式,角度与环数的具体调整幅度也存在选择空间,这将增加高炉上部调剂的主观性和随机性,不利于高炉的稳定顺行。为解决上述问题,提出一种结合高炉历史数据追溯与数值模拟的布料制度优化方法,通过对高炉近三年的数据进行分析,以炉况稳定性为依据优选出部分布料矩阵,而后利用数值模拟手段,对基于上述矩阵条件的料层分布进行图形可视化和特征参量定量化,进一步对比分析优选结果。优选矩阵以及所对应的特征信息可构成布料矩阵备选库,这将增强矩阵调整的可靠性和选用依据,并固化矩阵使用选项,有助于促进高炉稳定顺行。
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  轴承钢的长寿命化设计

  吕皓天, 杨亮, 陈浩, 崔一南, 付悍巍, 张弛

  中国冶金. 2020, 30(11): 16-22.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200300

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  轴承是工业机械中应用最广泛的部件之一,长期以来其服役寿命一直被滚动接触疲劳(RCF)寿命所制约。轴承钢对轴承的性能起着至关重要的作用,实现其长寿命化设计是提高轴承RCF寿命的关键环节。基于对国内外最新进展的分析总结,提出了提高冶金质量、创新热处理工艺和开发新型轴承钢的长寿命化设计方法,希望能为国内的轴承领域研究提供一些理论基础。
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  20CrMnTi齿轮钢冶炼全流程的夹杂物分析

  许国方, 张雪良, 杨树峰, 李京社, 白旭旭

  中国冶金. 2020, 30(11): 23-28.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200107

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  为明确冶炼过程齿轮钢中非金属夹杂物的演变行为,实现齿轮钢中夹杂物特性的有效控制和提高产品质量,以20CrMnTi齿轮钢为研究对象,通过对LF-VD-CC工艺齿轮钢生产过程的取样分析,利用扫描电子显微镜对冶炼过程不同阶段的夹杂物成分、形貌、尺寸和数量等特性进行系统分析研究。结果表明,LF进站时,夹杂物主要为脱氧产物Al₂O₃-(MnS)和少量的镁铝尖晶石夹杂物;LF化渣后至精炼末期,由于渣/钢反应和耐火材料侵蚀带入的MgO和CaO等,导致夹杂物转变为Al₂O₃-MgO-MnS-CaS和Al₂O₃-MgO-CaO;VD精炼过程中夹杂物的类型基本不变,但从VD破空到铸坯过程,Al₂O₃-MgO-CaO夹杂物基本消失,试样中的夹杂物类型主要为Al₂O₃-MgO-MnS-CaS和TiN-MnS夹杂物。
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  国内外2205双相钢连铸坯凝固组织及碳偏析分析

  申文君, 成国光, 侯雨阳

  中国冶金. 2020, 30(11): 29-34.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200216

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  以国内外两家先进不锈钢生产企业的2205双相不锈钢连铸方坯为研究对象,对比分析了其相应的凝固组织特征和宏观碳偏析分布。研究发现,国外2205连铸坯凝固组织柱状晶较为发达,柱状晶比例为76%,宏观碳偏析总体较低;而国内2205连铸坯等轴晶占主要部分,等轴晶比例为58%,存在严重的中心碳偏析。通过进一步对比国外样品柱状晶区和等轴晶区的致密度得出,柱状晶区平均致密度为0.89,高于等轴晶的0.84,高致密度的凝固组织对降低宏观偏析有利。因此,为了获得较为均匀的连铸坯成分和较低的宏观偏析度,合理的柱状晶和等轴晶比例非常重要。
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  T型结晶器电渣重熔复合轧辊渣池热电场的数值模拟

  邓鑫, 崔阳

  中国冶金. 2020, 30(11): 35-40.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200226

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  针对自耗电极环形焊接、T型结晶器抽锭电渣重熔制备复合轧辊的过程,利用ANSYS软件,建立了三维有限元模型,对渣池中的电位、电流密度和温度场的分布,以及电极位置变化的影响进行了数值模拟。计算过程采用热电耦合法,并考虑了电场的集肤效应。模拟结果表明,集肤效应的最强位置和最大电流都集中在自耗电极的表面;高温区在自耗电极和辊芯之间;电极位置的变化对渣池的电流密度分布影响比较大,当自耗电极与辊芯的距离增加10 mm时,渣池内最高温度降低20 K,上层渣池的平均温度有所提高。最后对数值模拟结果进行试验验证。
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  SWRCH45K冷镦钢非金属夹杂物生成及演变行为

  王强, 朱航宇, 孙剑, 段永卿, 韩鹏龙, 薛正良

  中国冶金. 2020, 30(11): 41-46.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200147

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  为了研究SWRCH45K冷镦钢在精炼和连铸过程中夹杂物形成和变化规律,在相关工序取钢样和渣样,采用SEM-EDS检测了钢中夹杂物形貌和成分,并结合夹杂物自动分析仪统计了夹杂物数量和尺寸分布。结果表明,LF精炼达到了较好的脱硫和脱氧效果,但钙处理后软吹流量过大造成钢水二次氧化,钢中夹杂物、氮和氧含量有所升高。LF进站时以Al₂O₃系和MgO-Al₂O₃系夹杂为主,在精炼渣的作用下,夹杂物转变为CaO-Al₂O₃系和CaO-MgO-Al₂O₃系。钙处理后,夹杂物中MgO含量明显降低,CaO含量升高,到中间包工序时钢中夹杂物已基本处于低熔点区。铸坯中夹杂物数量较少,主要为Al₂O₃-CaS、CaO-Al₂O₃-CaS和MgO-Al₂O₃-CaS夹杂物。
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  Nb-V、Nb-Ti对重型热轧H型钢强韧性的影响

  汪杰, 吴保桥, 张建, 夏勐, 陈辉

  中国冶金. 2020, 30(11): 47-52.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200194

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  随着大型桥梁、高层建筑、海洋石油平台等的建设需求不断增加,翼缘厚度80 mm以上的重型热轧H型钢具有可观的市场前景。受其生产设备及工艺的影响,80 mm厚重型热轧H型钢的强韧性提升难度极大,微合金成分体系设计无疑是有效的突破点之一。对Nb-V、Nb-Ti成分体系对重型热轧H型钢强韧性的影响进行了对比研究。结果表明,Nb-Ti与Nb-V微合金化试验钢晶粒尺寸相当,但Nb-Ti微合金化试验钢的铁素体体积分数比Nb-V低约8%;Nb-Ti微合金化试验钢屈服强度、抗拉强度比Nb-V低30 MPa,-40 ℃低温冲击值比Nb-V低127 J;第二相粒子为Nb(C,N),分布均匀,随着合金元素添加量的增加,第二相析出数量增加,质点半径增大。
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  热轧无缝钢管壁厚精度控制策略与方法

  吕庆功, 许文婧, 秦子

  中国冶金. 2020, 30(11): 53-59.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200156

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  热轧无缝钢管壁厚精度取决于生产工艺和装备水平,同时也与质量控制策略和方法密切相关。针对热轧无缝钢管的典型三工序变形工艺,基于生产实践和试验数据对无缝钢管壁厚精度的控制策略与方法进行了应用研究。研究表明,热轧无缝钢管壁厚精度沿着三个变形工序具有遗传性;甄选有效控制因素且建立控制因素、影响特点与壁厚精度指标的对应关系,是实施壁厚精度控制的工艺基础;控制点设置不足且各控制点之间没有建立数据关联,是热轧无缝钢管壁厚精度控制水平受到局限的重要原因之一;控制图在热轧无缝钢管壁厚精度控制中的应用还有较大挖掘空间,将控制图与在线自动检测和智能分析技术相结合是重要发展方向。
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  基于核主成分分析的热连轧断带故障诊断

  武凯, 孙彦广, 张琳

  中国冶金. 2020, 30(11): 60-65.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200195

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  热连轧生产过程中经常出现设备和质量故障,为了快速确定故障原因并排除故障,需要对生产过程开展监控以及对故障进行诊断。基于热连轧生产过程采集的数据,采用核主成分分析法对热连轧轧制过程中精轧机组相关数据进行监控,并对断带故障进行诊断。先使用平方预测误差(SPE)统计量监控生产过程,再基于核主成分分析绘制出各变量贡献率图,最后依据贡献率大小找出造成故障的主要影响变量。与主成分分析法相比,采用核主成分分析法更为高效和准确。基于核主成分分析的热连轧断带故障诊断可节省故障分析时间,为热连轧生产过程调整和故障排除提供依据,具有重要的理论意义和实际应用价值。
生产技术
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  邯钢高炉低烧比炉料结构的优化

  陆亚男, 霍红艳, 高远, 吴胜利

  中国冶金. 2020, 30(11): 66-71.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200192

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  鉴于环保压力的影响,高炉应减少烧结矿的使用,多使用相对清洁的球团矿和块矿进行高炉冶炼。为配合酸性炉料的大比例加入,需要提高烧结矿的碱度。然而,随着烧结矿碱度的提高,高炉炉内压差升高,透气性恶化,高炉相应生产质量指标难以提升。为了避免烧结矿碱度过高所带来的问题,提出了新的技术思路,即将烧结矿中碱性熔剂取出直接加入高炉,选择适宜的球团矿种类、适宜碱度的烧结矿配加一定量的石灰石与一定比例块矿组成高炉炉料结构。研究结果表明,与综合炉料中直接加入碱度为2.3的烧结矿相比,外配石灰石的方式所组成的综合炉料熔滴性能更优,炉料透气性得到了改善。在熔滴性能满足高炉要求的情况下,通过外配石灰石的方式,炉料结构中烧结矿比例可以降低至47%左右。
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  基于混料设计的高炉喷吹煤配煤结构优化研究及应用

  刘文文, 齐渊洪, 李昊堃, 史永林

  中国冶金. 2020, 30(11): 72-76.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200151

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  为解决太钢高炉喷吹煤配煤成本和煤粉质量相悖的问题,运用混料设计中极端顶点法进行试验设计,建立多指标响应优化模型。结合太钢煤种性能特点,以无烟煤、清徐煤、府谷煤、兰炭粉作为混料的4种因子,将混合煤的配煤成本、固定碳含量、挥发分、灰分、硫分和发热量等指标进行优化分析。在当前价格体系下的研究结果表明,当无烟煤、清徐煤、府谷煤、兰炭粉的比例为18∶36∶34∶12时,配煤成本和煤粉质量综合效益最优。本研究应用于太钢配煤现场生产中,取得煤粉固定碳质量分数高于72%、燃料比降低10 kg/t、配煤成本降幅显著的效果。
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  高炉冶炼精准开炉工艺技术研究及其应用

  林安川, 邱贵宝, 张晓雷, 吴仕波, 陈涛

  中国冶金. 2020, 30(11): 77-84.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200217

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  主要对高炉精准开炉工艺的应用进行了深入研究。基于炼铁基础理论,集成了标准化、精准化的开炉作业流程、开炉冶炼进程中合理参数选择及控制等共性关键操作技术。应用于昆钢某1 080 m³高炉的生产实践表明,可实现开炉期各个阶段相关联冶炼参数的协调发展,对开炉期过程内的复杂计算、过程处理及冶炼进程进行系统、有效控制。实现了在开炉头次铁出尽后的2~5个冶炼周期内喷煤、富氧,达到开炉6天利用系数大于3.10 t/(d·m³)、w([Si])稳定在0.40%~0.65%、燃料比小于550 kg/t的目标,显著缩短冶炼进程、降低开炉成本。
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  高级别管线钢夹杂物控制研究

  袁天祥, 张丙龙, 刘延强, 朱荣, 张宏艳, 田志红

  中国冶金. 2020, 30(11): 85-93.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200160

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  针对管线钢夹杂不合的问题,提出了管线钢夹杂物控制目标为Al₂O₃-CaS系固态夹杂物,并系统研究了钢液成分对此类夹杂物生成的影响与定量关系。研究结果表明,钙处理后Al₂O₃-CaS夹杂物存在两种形成机理,通过调整Ca、S、T[O]成分可实现对不同类型夹杂的精确控制。随着钢中Ca/T[O]质量分数比的增加,夹杂物中Al₂O₃含量显著降低;当Ca/T[O]质量分数比小于0.5时,钢中夹杂物主要以Al₂O₃夹杂为主;当Ca/T[O]质量分数比介于0.5~1.5之间时,夹杂物主要以Al₂O₃-CaS复合夹杂物为主;当Ca/T[O]质量分数比大于1.5时,夹杂物主要以CaO-CaS复合夹杂物为主。工艺优化后,高级别管线钢夹杂物初检不合格率由3.12%降低至1.54%,高级别管线夹杂物评级全部不大于1.5的比例由90%提高至95.4%。
冶金科技英才
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  潘宏涛

  中国冶金. 2020, 30(11): 97-97.

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冶金科学技术奖
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  基于阶梯配铝的钒铁强化冶炼及分离关键技术与应用

  孙朝晖, 杨兵, 余彬, 熊开伟, 潘成, 张林, 景涵, 张巍, 杜光超, 梁彬

  中国冶金. 2020, 30(11): 98-98.

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  基于铸轧全流程的轧机振动协同控制技术及推广应用

  闫晓强, 丁毅, 孙志辉, 田俊, 吴索团, 胡玉畅, 李光辉, 裴令明, 张义方, 吴海彤

  中国冶金. 2020, 30(11): 99-99.

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