中国冶金

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现代高炉高风温关键技术问题的认识与研究

张福明, 银光宇, 李欣

中国冶金. 2020, 30(12): 1-8.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200211

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提高风温可以有效降低高炉燃料消耗,促进高炉生产稳定顺行,是绿色低碳炼铁技术的重要发展方向之一。研究了热风炉热量传输过程和传热特性,通过传热学机理的研究解析,阐述热风炉加热面积与风温之间的关系,提出提高热流通量以改善热风炉传热的观点。研究了热风炉理论燃烧温度、拱顶温度和风温之间的关系,介绍了利用低热值高炉煤气和回收热风炉烟气余热,通过耦合预热和能量梯级利用的技术方法,实现高风温的技术创新及实践。提出了实现热风炉智能化操作的技术要素,论述了合理控制拱顶温度和抑制NO_x大量生成的工艺方法,以及有效预防热风炉炉壳晶间应力腐蚀的技术措施。指出实现低热值煤气的高效利用和高值转化,提高风温、降低燃料比和CO₂排放,是未来高炉炼铁的关键共性技术。

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一种基于深度神经网络的烧结料层透气性预报模型

赵小青, 卜象平, 刘颂, 刘二浩, 王丰, 吕庆

中国冶金. 2020, 30(12): 9-17.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200250

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为了保证整个烧结生产过程的顺利进行,通过对承钢2号烧结厂数据库中的数据进行采集、整合和预处理,运用相关性分析筛选出与料层透气性相关的重要特征变量,基于深度神经网络算法建立料层透气性预报模型,以即时为现场操作人员提供科学的操作指导。通过测试并与随机森林模型、支持向量机模型进行性能对比,结果表明,深度神经网络具有很好的预测效果,可实现对料层透气性的精准预测,对优化烧结现场的操作效果具有很好的指导意义。

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B₂O₃对高铝渣稳定性的影响

郭江, 李荣

中国冶金. 2020, 30(12): 18-21.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200303

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为了明确B₂O₃对高Al₂O₃渣稳定性的影响,基于现场高炉渣的实际成分,通过熔体物性测定仪、扫描电镜、红外光谱仪分析了B₂O₃对高Al₂O₃渣黏度和基础玻璃微观结构的影响。结果表明,随着B₂O₃含量的增加,炉渣黏度降低;当炉渣温度低于1 360 ℃时,炉渣随着B₂O₃的增加稳定性增强;炉渣温度为1 216 ℃、B₂O₃质量分数为2.0%时,炉渣的稳定性最好。随着B₂O₃含量的增加,炉渣不断玻璃化,当B₂O₃质量分数为2.0%时,炉渣微观结构完全是玻璃态结构,表现为假性酸性渣的性质;随着B₂O₃含量的增加,[Si-O-Al]键断裂,[AlO₆]八面体结构振动峰增加,炉渣的稳定性越来越好。

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吹气孔直径对钢包模型内流动的影响

赵根安, 张立峰, Alberto N. Conejo, 段豪剑, 周海忱, 董佳鹏

中国冶金. 2020, 30(12): 22-27.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200281

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采用相似比为1∶10的水模型研究了钢包底吹氩系统中吹气孔直径对钢液流动的影响,通过测量钢包中心面的速度场,得到流体流动随吹气孔直径的变化规律。研究结果表明,吹气孔直径在1~3 mm范围内,随吹气孔直径增加,气柱、液面和包壁附近的流体速度减小,整个钢包内速度场分布更均匀。随吹气孔直径增加,涡心坐标从(0.12,0.12)向(0.12,0.10)和(0.12,0.09)变化,涡心向上移动,横向移动不明显。随着吹气孔直径的增加,底部产生的气泡直径变大,混匀时间有所减小。

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20CrMnTi齿轮钢中TiN夹杂物的特征与分布

李尧, 成国光, 鲁金龙, 孙军

中国冶金. 2020, 30(12): 28-34.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200259

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为了研究含钛齿轮钢中TiN夹杂物的析出与控制,利用扫描电镜对20CrMnTi齿轮钢两个端淬试样中TiN夹杂的分布与形貌进行了观察,通过夹杂物自动分析系统统计了试样中TiN夹杂的尺寸、数量,建立了数学模型,对试样中TiN夹杂的析出与长大进行了计算。结果表明,较高钛含量的试样凝固过程中TiN析出更早,析出量也更大,由于析出了更多数量的TiN夹杂,从而使得析出TiN夹杂的最终尺寸更小,当TiN夹杂的数量密度由37.28增加为58.65个/mm²时,TiN平均尺寸由2.33减小为1.49 μm。通过在凝固过程中为TiN夹杂提供充足数量的氧化物颗粒作为析出核心,提高异质形核率,从而增大TiN的析出数量,就可以降低析出TiN的整体尺寸,这为含钛齿轮钢中TiN夹杂物的控制提供了一种新的思路。

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连铸坯皮下气泡缺陷成因及控制

王田田, 杨树峰, 李京社, 郭皓, 袁航, 张福君

中国冶金. 2020, 30(12): 35-43.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200234

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皮下气泡是连铸坯常见的质量缺陷,严重影响钢材的质量及使用性能。通过对国内部分钢厂生产的连铸坯皮下气泡的缺陷情况进行总结分析,发现一氧化碳气泡缺陷和氩气泡缺陷占很大比例。其次,总结概述了连铸坯皮下气泡缺陷的分布特点,气泡被捕获的机理以及不同类型气泡缺陷的形成原因,发现脱氧不良、水口吹氩工艺、电磁搅拌以及过热度等均会对皮下气泡缺陷造成影响。为降低铸坯皮下气泡缺陷产生的不良影响,提出了控制连铸坯皮下气泡缺陷的有效措施,以期为实际生产提供参考。

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X射线断层扫描技术在铸坯质量检测上的应用

雷勋惠, 张立峰, 杨文, 姜东滨, 张献光

中国冶金. 2020, 30(12): 44-51.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200258

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为研究工业生产中连铸坯的质量,利用X射线断层扫描技术(CT)对连铸坯进行了宏观和微观质量的检测。主要对IF钢铸坯表层中的大颗粒夹杂物与气泡、微合金钢角部横裂纹以及重轨钢中心疏松进行了检测,并进行了三维重构。重构结果得到连铸坯内弧表层大尺寸夹杂物的三维形貌及数量、角裂纹的三维形貌和连铸坯中心疏松的三维形貌及致密度,这为连铸坯表面质量和内部质量的评价提供了参考。由CT分析结果可知,重轨钢连铸坯中心缺陷体积分数为0.33%,平均面致密度为96.6%。

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强化机制对高强度桥梁钢Q500qE屈强比的影响

武凤娟, 杨浩, 曲锦波

中国冶金. 2020, 30(12): 52-58.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200270

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通过化学成分设计以及TMCP过程控制研究了不同的强化机制对高强度桥梁钢Q500QE屈强比的影响。结果表明,通过增加固溶元素Mn、Cr的含量和降低析出强化元素Nb的含量,可有效降低屈强比。晶粒细化有利于强度和韧性的提高,但对屈强比不利。相比之下,相变强化是实现高强度和低屈强比的最佳途径。热轧后采用分段冷却工艺可获得铁素体+贝氏体的双相组织。通过调整铁素体和贝氏体相的比例和硬度,可有效控制屈强比。

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固溶处理对冷轧Cr-Mn-N奥氏体不锈钢组织性能的影响

侯向东, 李彦鑫, 史学红, 郝赳赳

中国冶金. 2020, 30(12): 59-64.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200302

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对一种节镍型Cr-Mn-N奥氏体不锈钢(Fe-13.8%Cr-11%Mn-0.35%N)的固溶处理工艺进行研究,设计固溶温度为800~1 100 ℃,保温时间为10、20和30 s,冷却方式为水冷和空冷。结果表明,试验钢经过900 ℃保温30 s水冷后,综合力学性能最佳,其中断后伸长率为47.7％,抗拉强度为1 023 MPa,屈服强度为540 MPa,强塑积为48.8 GPa·%。当固溶温度为800 ℃时,塑性提升并不明显,主要由于该温度仍处于敏化温度区间,导致含铬碳化物析出于奥氏体晶界,这对试样的塑性具有不利影响。根据EBSD的统计结果,经过900 ℃保温30 s后,试样组织中晶粒十分细小且均匀,平均晶粒尺寸约为1.4 μm;而提高固溶温度会导致晶粒粗化,1 000 ℃保温30 s后试样平均晶粒尺寸约为2.1 μm,1 100 ℃保温30 s后平均晶粒尺寸约为9.2 μm。

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深冷处理对NM500耐磨钢性能与磨损行为的影响

程志彦, 郑留伟

中国冶金. 2020, 30(12): 65-71.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200410

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以一种自行设计的NM500级别耐磨钢为研究对象,利用冲击磨损试验,分析了深冷处理对其组织性能和磨损行为的影响。结果表明,NM500耐磨钢经深冷处理后,抗拉强度、硬度和冲击韧性均有提高,在淬火+深冷+回火处理后,最佳的综合力学性能可达抗拉强度1 910 MPa、硬度523HB、冲击韧性24.3 J/cm²,此时试验钢组织主要为马氏体,有Nb和Ti的碳化物析出。深冷处理通过残余奥氏体向马氏体转变,减少了不稳定相的含量,提升了试验钢的力学性能,从而使淬火+深冷+回火处理后的试验钢具有更高的耐磨性,此时的磨损机制以磨粒磨损为主,磨损形貌主要为犁沟、犁皱。而未经深冷处理的淬火+回火处理试验钢磨损机制以黏着磨损为主,磨损形貌主要为剥落坑和切削。

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太钢6号高炉碱金属的平衡与控制

刘文文, 齐渊洪, 焦克新, 李昊堃

中国冶金. 2020, 30(12): 72-76.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200253

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针对太钢6号高炉入炉碱负荷及焦比升高的现状,通过对高炉原燃料及支出项的碱金属进行平衡计算,得出太钢高炉碱负荷主要来源于烧结矿,而绝大部分碱金属经炉渣排出炉外。为减少高炉碱负荷和在炉内的富集量,进行排碱优化工作,寻求适合太钢高炉排碱的炉渣成分。研究结果表明,碱度对炉渣排碱能力影响最大,其他因素依次为温度、MgO含量、Al₂O₃含量。结合太钢高炉生产实际,排碱期间炉渣碱度控制在1.10~1.15范围时,高炉排碱和脱硫的综合效果较好。同时,调整烧结混匀矿和高炉炉料结构及定期排碱作业,给高炉降焦比提供一定空间。

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低碳含碲硫易切削钢的研究与实践

邹虎, 王东兴, 陈永峰, 赵文渊

中国冶金. 2020, 30(12): 77-81.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200269

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通过合理的化学成分、钢水全氧含量、w(Mn)/w(S)、w(Te)/w(S)及加热温度的设计与控制,成功开发出一种环保型含碲硫1214Te易切削钢,并进行了工艺实践。通过金相显微镜、扫描电镜、能谱仪对1214Te盘圆及1215MS盘圆硫化物夹杂进行观察分析发现,1214Te轧材中硫化物夹杂多数呈纺锤形或椭球形, 1215MS轧材中硫化物夹杂多数呈长条状。在相同切削条件下,1214Te轧材的断屑效果优于1215MS轧材,且切削加工后的1214Te轧材表面粗糙度降低。

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硅镇静钢钢包顶渣结壳原因分析及控制措施

韩少伟, 刘风刚, 朱良, 韩凯峰, 刘春阳, 冀建立

中国冶金. 2020, 30(12): 82-86.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200294

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针对硅镇静钢生产过程中出现的钢包顶渣结壳问题,从炉渣成分、熔点、黏度及相组成等方面研究对比了常规炉次及异常炉次。结果表明,异常炉次的炉渣碱度较低,凝固过程中析出了大量镁铝尖晶石且出现聚集现象,导致炉渣黏度增大,钢包顶渣结壳,而常规炉次炉渣碱度较高,炉渣物相中未发现镁铝尖晶石。为将所有炉次炉渣成分控制在合理范围,基于炉渣组成及来源进行了炉渣碱度预测,制定了根据转炉终点氧含量加入小粒白灰的措施,通过工业试验验证,有效避免了钢包顶渣结壳。

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张力辊表面处理工艺的应用分析

雷国财

中国冶金. 2020, 30(12): 87-91.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200251

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为提高张力辊辊面性能,分别采用在辊面电镀硬铬、HVOF喷涂WC-12Co、HVAF喷涂WC-12Co三种工艺对张力辊辊面进行强化处理,并对随辊试样进行分析。发现镀铬层内部存在一定的微裂纹,硬度达到900HV_0.3;HVOF制备的涂层孔隙率为2.3%,涂层硬度1 100HV_0.3;HVAF制备的涂层孔隙率为0.6%,涂层硬度1 400HV_0.3;三种工艺制备的最终辊面粗糙度Ra均能满足上机使用要求,镀铬辊使用6个月后,辊面粗糙度下降严重,而WC涂层辊面的粗糙度保持相对稳定。

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酸轧联合轧制装备技术提升的创新与实践

薛庆斌, 李跃军, 张海东

中国冶金. 2020, 30(12): 92-98.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200631

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面对新的市场环境,酸轧联合机组已成为众多客户的首选装备,是衡量企业装备技术水平高低的核心生产线。结合用户对冷轧装备的关注点,解决“建设成本和生产成本降低”与“产品质量提升”两方面矛盾。依托理论分析和工程实践经验,以酸轧联合轧制速度提升为突破点,重点解决影响产品高精度、高表面质量、装备高稳定性和低能耗等环节装备限制因素,展开技术创新,并不断在新的工程实践中进行应用和检验,实现了用户对国产化装备水平的充分认可。

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添加剂降低烧结烟气中CO含量的试验行为

程扬, 李杰, 杨爱民, 朱金伟, 崔宇韬, 袁玉宝

中国冶金. 2020, 30(12): 99-104.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200274

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针对烧结烟气中CO质量分数高的问题,采用烧结杯试验的方法,配加不同种类的添加剂,研究了添加剂对烧结烟气中CO质量分数及其对烧结矿冶金性能的影响规律。试验结果表明,配加1号~4号添加剂后,烧结烟气中的CO质量分数较基准样分别降低了29.60%、27.44%、17.30%、14.98%。其中,起强化烧结与氧化作用的1号添加剂和催化氧化作用的2号添加剂效果较佳;配加添加剂在降低烧结烟气中CO质量分数的同时可以改善烧结矿冶金性能;特别是配加1号、2号添加剂后,烧结矿转鼓指数较基准样分别提高了3.00%、1.66%,成品率较基准样分别提高了2.55%、3.08%。

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GB/T 10184对于煤粉与高炉煤气混烧锅炉性能计算的适用性及改进分析

江文豪, 张学超, 余波

中国冶金. 2020, 30(12): 105-111.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200283

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目前,国内钢厂自备电厂主要依据GB/T 10184—2015《电站锅炉性能试验规程》对煤粉与高炉煤气混烧锅炉进行性能测算,然而,该规程中的计算分析模型主要基于常规燃料,并未考虑到高炉煤气的特殊性质,故不宜直接用于煤粉与高炉煤气混烧锅炉。针对煤粉与高炉煤气混烧锅炉不同于常规锅炉的特征,从燃料成分换算、燃烧计算、入炉煤量求解、排烟温度取值、污染物排放浓度折算等方面入手,在GB/T 10184—2015的基础上对煤粉与高炉煤气混烧锅炉性能计算模型中有别于常规锅炉的几个要点进行分析,并提出了相应的改进方案,结果可为混烧锅炉的性能测试提供参考,具有一定的实用意义。

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烧结全过程节能减排智能控制方法分析

于晗, 赵满坤, 潘志成, 于宏兵, 曹玉鑫, 李英杰

中国冶金. 2020, 30(12): 112-118.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200651

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研究提出了烧结全过程节能减排大气污染物治理的模式和方法,根据物质流和能源流节点特征把烧结工序分成烧结源头系统、过程系统、末端处理系统。采用“双平衡”约束方法进行深度置信网络进行配料-成矿预测模型的训练,实现源头配料的智能控制,通过调整优化燃料配比,从源头上降低燃料消耗及污染物排放。基于深度神经网络进行了风箱负压和温度预测耦合模型的构建,降低了烧结过的程电能消耗。根据源头和过程污染物产生的信息调节末端脱硝还原剂使用量,最终建立了烧结全过程的节能减排智能辅助诊断决策系统。该系统在应用中固体燃料消耗降低18.9%,电能消耗减少21.9%, NO_x减少排放43.6%,SO₂减少排放14.0%,颗粒物减少20.1%,节能减排效果显著。

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魏进超

中国冶金. 2020, 30(12): 119-119.

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超大跨径悬索桥用1 960 MPa主缆钢丝及索股成套技术研究与产业化

中国冶金. 2020, 30(12): 120-120.

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高品质临氢化工用特厚钢板关键技术与装备的开发及应用

中国冶金. 2020, 30(12): 121-121.

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2020年, 第30卷, 第12期　刊出日期：2020-12-15

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