2020年, 第30卷, 第4期　刊出日期：2020-04-15

  

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技术综述
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  铁合金煤气处理技术进展

  宋灵灵, 易红宏, 唐晓龙, 赵顺征, 解锡舟

  中国冶金. 2020, 30(4): 1-5.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190446

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  铁合金是钢铁行业的重要组成部分,近几年在钢铁行业的带动下,铁合金产业也获得了一定的发展。生产铁合金会产生大量煤气,其主要成分包括烟尘、CO和CH₄等温室气体,不仅破坏生态环境,同时威胁人类健康。铁合金煤气存在高温、气量大、烟尘浓度高和粒径小等特性。因此,其煤气净化比较困难、复杂。随着国家对环保问题的日益重视,铁合金煤气的回收与净化成为铁合金行业发展的重点与难点。介绍了铁合金煤气净化技术的发展历程,铁合金煤气湿法净化及干法净化的几种典型工艺,以及净化技术的发展趋势。
专题研究
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  焦肥煤配比对顶装和捣固焦性能的影响

  马超, 李东涛, 赵鹏, 郭德英, 刘洋, 徐荣广

  中国冶金. 2020, 30(4): 6-11.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190443

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  为了解顶装焦和捣固焦在性能指标上的差异,利用300 kg试验焦炉研究了不同焦肥煤配比对顶装焦和捣固焦性能的影响规律。研究发现,焦肥煤配比由30%提高到60%,捣固炼焦可以改善焦炭冷热强度,且改善作用逐渐减弱;焦炭镶嵌结构体积分数逐渐升高,而同性结构体积分数逐渐降低;焦炭平均孔径逐渐升高,气孔率逐渐降低。焦炭的反应后强度随镶嵌结构体积分数的增大呈现升高趋势,而反应性随各向同性总和ΣISO体积分数的升高而升高。相同配煤结构情况下,捣固焦平均孔径偏低,气孔壁厚度增加,气孔率低约20%。
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  某钢厂常用4种铁矿粉烧结基础特性

  田硕, 王艺慈, 罗果萍, 任强, 柴轶凡, 宋巍

  中国冶金. 2020, 30(4): 12-17.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190471

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  以提高某钢厂烧结矿质量为目标,对烧结矿质量影响较大的铁矿粉高温特性进行了研究。利用FactSage 7.1热力学软件计算出铁矿粉在1 280 ℃、碱度为3.0时产生的液相量和液相黏度指数,并以热力学计算为基础采用TSJ-2型红外线快速高温烧结炉进行4种铁矿粉基础特性测定试验。试验结果表明,A、D 两种铁矿粉同化温度较高,同化性较差;C 种铁矿粉同化性较好,B种铁矿粉同化性最好。当试验温度为1 280 ℃、碱度为3.0时,A 和D两种铁矿粉的液相流动指数较低;C种铁矿粉的液相流动指数较好,B 种铁矿粉的液相流动指数最好。由FactSage 7.1热力学软件计算得出,A铁矿粉液相量为51.46%、黏度为0.031 Pa·s,B铁矿粉液相量为77.8%、黏度为0.032 Pa·s,C铁矿粉液相量为66.64%、黏度为0.035 Pa·s,D铁矿粉液相量为70.66%、黏度为0.044 Pa·s,根据流动性指数公式得出结果与试验结果相一致。
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  含硼矿粉制备球团矿的特点及应用方法

  田筠清, 青格勒, 张彦, 赵路遥, 杨涛

  中国冶金. 2020, 30(4): 18-22.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190438

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  为了研究含硼矿粉在球团矿中的应用,通过系列试验对含硼铁矿粉在制备球团矿中的特点及应用方法进行研究。研究表明,硼铁精粉的微观颗粒形貌适宜成球,生球性能指标较高。由于硼铁精粉在550～700 ℃之间发生吸热反应,预热球抗压强度随着含硼铁精粉配比增加而降低,因此在使用链篦机—回转窑工艺生产球团矿时,需适当提高预热温度及延长预热时间,以减少由于预热球强度低而进入回转窑后易碎导致的回转窑结圈问题。含硼球团矿抗压强度随硼铁精粉配比增加而降低,需要根据硼铁精粉配加量选择合适的焙烧制度,以保证球团矿质量。含硼球团矿具有较为优良的冶金性能。
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  非调质钢中夹杂物生成热力学

  张志刚, 任英, 成功, 段豪剑, 张月鑫

  中国冶金. 2020, 30(4): 23-30.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190459

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  为了研究非调质钢中非金属夹杂物的演变规律和生成条件,实现对钢中夹杂物的精准控制,揭示了非调质钢冶炼全过程非金属夹杂物的形貌和成分转变。初始钢中夹杂物主要为镁铝尖晶石夹杂物,随着冶炼反应的进行,钢中逐渐出现部分含有CaO和CaS的夹杂物,同时还伴有MnS析出相生成。系统地通过热力学计算了1 873 K下一元脱氧钢中Al、Ti、Mg和Ca与O的平衡关系,二元脱氧钢中Al-Mg、Al-Ti、Al-Ca和Al-Mg-Ca脱氧夹杂物的生成区域。可为非调质钢脱氧过程脱氧剂的加入、钢液中溶解氧含量的控制以及非调质钢中不同夹杂物的生成和控制提供理论指导。
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  电磁场对连铸保护渣流变特性的影响

  刘克, 曾义君, 韩毅华, 杨帆, 朱立光

  中国冶金. 2020, 30(4): 31-36.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190422

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  采用自制的电磁场中保护渣黏度测试装置和HF-201型黏度仪,分别对有、无磁场时保护渣的流变特性进行试验研究,并通过Scigress分子动力学模拟研究有、无磁场时连铸保护渣的微观结构,分析保护渣流变特性与微观结构之间的关系。结果表明,在电磁场作用下,连铸保护渣黏度增大,转折温度升高,而其Si-O键长不发生变化,键长为0.162 5 nm,但Si与O的结合能力增强;施加磁场后,熔渣中四配位Si、桥氧以及复杂结构单元Q³的含量增多,熔渣网络结构聚合度增大且复杂、稳定。
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  铝合金平轧过程中端部自动剪切方法的开发和应用

  许磊, 蒋婷, 陈卫嘉

  中国冶金. 2020, 30(4): 37-40.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190452

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  基于金属的流动规律,铝合金铸锭在轧至100~150 mm厚度时会在头尾两端部发生“张嘴”现象,需要在重型剪处切除。目前,重型剪操作员依靠目测结果来确定剪切的长度,剪切效率较低。当剪切长度不合适时,将造成较大的浪费。利用工业CCD摄像机所拍摄的轧件侧面图像信号、金属检测器及旋转编码器信号进行数学建模,分别计算出轧件切除两端部时所对应的旋转编码器读数,并通过控制锥形辊道的速度将轧件自动运送至预先计算好的位置进行端部剪切。采用该自动控制方法,既可以提升剪切效率,避免二次剪切,又能精准控制剪切长度,提升成品率。
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  胎圈钢丝中间热处理的工艺参数优化

  贾春扬, 储少军, 曾国镇

  中国冶金. 2020, 30(4): 41-45.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190440

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  为减少胎圈钢丝拉拔生产过程中的断丝现象,提高加工性能和最终产品质量,研究了加热温度、铅浴温度和淬火速度等工艺参数对胎圈钢丝性能的影响。结果表明,当φ3.5 mm钢丝的热处理线速度为18 m/min、钢丝出线温度为940 ℃左右时,可得到均匀一致的奥氏体组织,并能在铅槽处理中进一步分解获得要求的索氏体组织,使中间道次钢丝达到最大抗拉强度,有利于减少后续道次的拉拔断丝现象。此工艺下的钢丝在拉拔后,在完成奥氏体均匀化后晶粒没有继续长大,既保证了钢丝组织的均匀,也防止了钢丝抗拉强度的降低。
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  渐变式电压、电流电渣重熔工艺分析

  于文涛, 卢华兴, 张雅文, 边卓伟, 徐猛, 杨万强

  中国冶金. 2020, 30(4): 46-50.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190487

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  为了研究渐变式电压、电流电渣重熔工艺对铸锭组织性能的影响,以45号钢为试验原料,采用低倍腐蚀、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、拉伸力学试验等手段,对比了传统电渣工艺与参数渐变工艺对铸锭凝固组织及性能的差异。结果发现,重熔阶段先逐步降低过程电压,待电压降到一定值后,再逐步降低电流,直至结束熔炼,可以减小铸锭柱状晶组织与铸锭轴线的夹角,使铸锭组织倾向于定向凝固,提高铸锭轴线方向的抗拉强度。此外,通过该工艺获得的凝固组织中铁素体量降低,珠光体中层片结构得到明显细化。
生产技术
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  M₂₃C₆析出相对节镍型奥氏体不锈钢冷轧表面裂纹的影响

  吴海林, 樊雷, 杨剑洪, 钱学海, 王碧, 罗静

  中国冶金. 2020, 30(4): 51-56.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190470

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  为找出生产的节镍型奥氏体不锈钢冷卷表面裂纹形成原因,通过光学显微镜、扫描电镜对表面裂纹进行检测分析并结合热处理试验及热力学软件JMatPro进行分析计算研究。检测分析发现裂纹处晶界存在大量的析出相,据此推测析出相是导致钢材冷轧形成表面裂纹的主要原因。模拟连续退火工艺开展热处理试验,结果表明正常退火工艺无法完全消除热轧工序钢卷晶界处聚集的大量析出相。计算研究该成分体系下奥氏体不锈钢的平衡相图,结合能谱及透射电镜衍射斑点分析,结果表明M₂₃C₆碳化物的沉淀温度范围为500～925 ℃,钢卷从高温缓慢冷却下来会析出M₂₃C₆碳化物,析出鼻温区为850～900 ℃。以此结合实际工艺流程对减少钢卷中M₂₃C₆碳化物析出提出了可能的措施。
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  高温合金离心铸造生产过程能源管理系统设计及实现

  徐杰明, 龙海燕, 裴勤, 金蕾, 王璨

  中国冶金. 2020, 30(4): 57-63.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190447

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  为提高离心铸造企业的能源管理水平和能源利用效率,对高温合金离心铸造生产过程进行能源管理系统的设计研究。通过分析高温合金离心铸造生产过程的能耗特点,提出数据采集、数据存储、数据分析及数据应用的4层架构的能源管理系统。在对所需采集的数据进行分析的基础上,提出相应的能耗数据采集硬件配置方案和实时数据采集方案。同时,开展了熔炼炉单位耗能分析、关键工序能耗平衡分析等,提出相应的能耗数据节能优化方案。在此基础上,对能源管理系统的功能架构进行设计,并基于B/S功能架构对能源管理系统进行开发及应用,实现了高温合金离心铸造生产过程数据的采集、监测和能耗优化。
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  无取向电工钢热轧楔形问题分析与控制

  董强, 张建水

  中国冶金. 2020, 30(4): 64-68.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190490

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  电工钢板形质量要求严苛,无取向电工钢热轧生产中存在的较大楔形,给冷轧等后工序生产带来了严重的困难,成为制约电工钢产品质量的重要因素。首先通过中间坯断面形状测量统计、红外热像观测和轧辊磨损测量等方法对电工钢热轧楔形问题进行分析,然后通过基于电工钢实际材料模型的有限元仿真分析来料楔形、轧辊不均匀磨损和单相区以及两相区温度不均匀分布等因素对轧后带钢楔形的影响。分析结果发现,来料楔形在后续对称轧制条件下可减小但很难完全消除;工作辊磨损倾斜对楔形的影响比支撑辊更大;横向温度倾斜对楔形的影响最大,较小的横向温差即引发巨大楔形,两相区轧制时横向温度倾斜引发的楔形比单相区大。基于以上研究,针对性地提出无取向电工钢楔形控制措施,并分析控制效果。

节能环保
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  邯钢烧结机冷却系统改造与余热发电效果提升

  赵军凯, 侯健, 姜林

  中国冶金. 2020, 30(4): 69-73.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190453

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  分析了邯钢炼铁厂435 m²烧结机余热发电存在的问题,指出环冷机漏风率高、余热回收率低是制约余热发电系统运行效果的关键因素。通过环冷机水密封改造、上罩全密闭改造、受料点直接取热、取热点前移、余热风量优化、密封材质改进等方法,余热发电率提高25%,环冷机漏风率由35%降至5%,年新增发电量1 440万kW·h,新增创效800余万元。结果表明,强化环冷机密封,优化风量配置是提高余热发电率的重要手段。
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  基于干法除尘灰返回转炉的应用实践

  王少军, 周朝刚, 蒋朝敏, 王书桓, 艾立群, 陈虎

  中国冶金. 2020, 30(4): 74-78.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190497

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  为了提高冷固球团返回转炉中的利用效率和降低冶炼原料成本,分别对除尘灰原料和生产工艺、冷固球团的生产以及冷固球团在转炉的应用实践3部分内容进行分析。研究结果表明,干法除尘灰含铁量较高,其中粗灰的含铁量最高可以达到89.94%,可选用淀粉胶作为生产冷固球团的黏结剂;冷固球团成型的关键之一是加入适量的水进行消化,实际生产中应控制加水量为5%~7%、消化时间为8~12 h。通过实践证明,冷固球团加入转炉后具有明显的冷却和化渣效果。通过冷固球团的使用效果研究表明,冷固球团能减少副原料消耗和提高金属使用率,一年可以增效益4 903.64万元。