2020年, 第30卷, 第5期　刊出日期：2020-05-15

  

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技术综述
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  废弃SCR脱硝催化剂资源化利用研究进展

  李强, 陈铁军, 李奇勇, 王明珠, 李士龙

  中国冶金. 2020, 30(5): 1-10.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190544

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  废弃SCR脱硝催化剂是一种危险废物,同时又含有多种有价成分。通过分析国内外废弃催化剂资源化利用的主要方法、原理、途径及优缺点,得到能够充分回收钒钨钛资源的有效方法主要为废弃SCR脱硝催化剂浸出-浸出液净化分离回收钒钨-浸出渣酸洗焙烧回收钛,其中浸出过程比较适合采用碱式焙烧-水浸法;浸出液净化分离过程比较适合采用化学沉淀法或溶剂萃取结合化学沉淀法。此外,展望了废弃SCR脱硝催化剂资源化利用的研究方向。
专题研究
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  钢包保温层优化及应用

  张利民, 朱立光, 张利军, 肖鹏程, 刘增勋

  中国冶金. 2020, 30(5): 11-16.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190510

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  原复合反射绝热板热导率系数值较大,钢包包壳温度较高,在使用过程中钢水温度损失大;而新型气凝胶绝热板是以纳米材料为主,主要材质为SiO₂气凝胶,具有导热系数低、耐高温、密度小、抗压强度高等优越性能。某钢厂120 t钢包保温层用新型气凝胶绝热板替代原复合反射绝热板的效果表明,钢包包壳表面温度平均下降59～73 ℃;通过两种钢包包壳温度计算得出,在生产中,钢包每周转一次,可节省钢水温损9.88 ℃,钢水温降速率降低0.11 ℃/min;通过实测LF炉软吹结束钢水温度及铸机开浇时钢水温度,钢水温降速率降低0.12～0.13 ℃/min,实际钢水温降速率与钢包包壳节省温度计算的钢水温降速率基本吻合,成本下降2.7元/t(钢),取得了良好的试验效果,为新型气凝胶绝热板在钢厂其他保温设备上的应用提供了重要的参考价值。
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  高品质弹簧钢精炼过程氧化物夹杂的控制

  汤伟, 杨俊, 刘青, 王晨

  中国冶金. 2020, 30(5): 17-22.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200072

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  研究了采用LF-VD-CC精益窄窗口控制工艺路线时,合适的脱氧、造渣、合金及夹杂物控制等技术对钢水洁净度的影响。结果表明,采用本工艺能够生产出全氧质量分数低于0.000 8%、Ti质量分数低于0.001 8%、Al_s质量分数低于0.002 2%的高品质弹簧钢;将精炼顶渣中Al₂O₃质量分数控制在不超过5%时,能够有效实现氧化物夹杂的低熔点化和塑性化;精炼过程中,熔点进入1 600 ℃等温线以内的氧化物夹杂在不断长大,并且通过上浮去除,而残留于钢中的夹杂物不仅熔点低、变形性能好,而且尺寸细小,对疲劳性能的影响较小。
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  连铸板坯凝固末端大压下改善铸坯内部质量

  杨恩蛟, 姜敏, 侯泽旺, 王新华

  中国冶金. 2020, 30(5): 23-28.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190506

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  探讨了单对辊凝固末端大压下对连铸板坯内部质量的影响。研究中,分析检测了不同拉速条件下Q345D连铸坯低倍组织特征,并对铸坯中心疏松进行了定量测量。结果表明,采用大压下能够有效改善连铸坯的内部质量。拉速为0.70 m/min时,大压下15 mm相比轻压下时铸坯在宽度1/2位置、1/4位置处的中心疏松体积均明显降低。轻压下时铸坯宽度1/2、1/4位置处的中心疏松体积分别为1.73×10^-7、2.68×10^-7 cm³/g;大压下15 mm时铸坯宽度1/2、1/4位置处的中心疏松体积分别为5.33×10^-8、-1.84×10^-8cm³/g。轻压下、大压下15 mm时连铸坯中心碳偏析均较轻,但后者相对稍重,最大值分别为1.176、1.282;轻压下与大压下条件下,铸坯宽度1/4位置中心碳偏析均高于宽度1/2位置。特别地,大压下15 mm时,铸坯宽度1/2位置、1/4位置处,连铸坯中心靠外弧侧出现负偏析,最大负偏析值为0.916。
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  终轧温度对高氮奥氏体钢组织和力学性能的影响

  李晓源, 时捷, 孙挺

  中国冶金. 2020, 30(5): 29-34.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200070

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  通过加压冶炼、控制轧制方式获得氮质量分数为0.59%的Mn18Cr18N钢板,研究了终轧温度对高氮奥氏体钢组织和力学性能的影响。结果表明,在再结晶区轧制并且终轧温度为970 ℃的钢板,组织为奥氏体等轴晶和部分孪晶,强度较低,塑性、冲击韧性较好;终轧温度为910 ℃的钢板,大部分组织为变形奥氏体晶粒,有少量再结晶晶粒,随着终轧温度降低钢板强度升高,塑性和冲击韧性降低;在未再结晶区轧制并且终轧温度为780 ℃的钢板,组织为变形严重的奥氏体晶粒,强度最高,塑性、韧性最低。所有试验钢有晶界析出的Cr₂N相,降低终轧温度和减缓轧后冷却速度,会增加Cr₂N相的析出。
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  热轧带钢残余应力相关板形缺陷机理分析及攻关措施

  昝现亮, 王凤琴, 刘子英, 李飞, 郭薇, 缪成亮

  中国冶金. 2020, 30(5): 35-41,64.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190515

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  对残余应力相关板形缺陷归纳统计,按产生机理划分为瓢曲与翘曲两大类问题,侧弯与C翘分别是瓢曲和翘曲典型代表缺陷。侧弯与浪形存在相互对应关系,分析显性浪形、隐性浪形控制现状,发现精轧存在人工修改目标凸度设定值现象;建立平整机三维有限元模型,对比分析不同凸度带钢平整后横向应力分布情况,采用“小凸度+空过平整”措施,侧弯平均值从15.2降低至4.97 mm。因下支撑辊传动,带钢变形区存在搓轧区导致带钢上下表面应力差,导致C翘缺陷产生,这种现象通过动态显性有限元分析进一步得到验证,对比分析工艺参数,开展试验设计(DOE),通过工艺参数优化,C翘平均值从27.6降低至10.5 mm。
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  超快速加热对冷轧IF钢组织和力学性能的影响

  韩建胜, 温鹏宇, 罗海文

  中国冶金. 2020, 30(5): 42-46,69.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190499

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  超快速加热工艺由于高效和经济的优点而受到广泛的关注,为了研究该工艺对冷轧IF钢组织和性能的影响,设计了两类超快速加热工艺——直接加热和预热工艺,特别地与连续退火工艺进行了比较。与870 ℃保温270 s的连退样品相比,以200~500 ℃/s加热至870 ℃可明显细化IF钢晶粒,采用500 ℃/s超快速加热能够明显提高屈服强度,如抗拉强度可达约300 MPa,而伸长率依然保持在约43%。相比于直接加热,在引入400 ℃的预热段后晶粒可进一步细化,同时由于回复消耗存储能导致再结晶温度显著提高;然而,预热超快速加热工艺会产生{110}<110>织构,并降低了γ织构强度,导致在拉伸变形过程中容易发生减薄进而导致颈缩提前,因而降低了塑性。
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  热拔工艺对高氮无镍奥氏体不锈钢线材开裂的影响

  宁小智, 邢长军, 雍岐龙, 翁建寅

  中国冶金. 2020, 30(5): 47-50,75.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190514

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  在开发一种高氮无镍奥氏体不锈钢线材时,热拔线材表面出现了大量的裂纹。通过金相、扫描电子显微分析和能谱检测,对其开裂原因进行研究。发现线材的表面裂纹基本垂直于拉拔方向,裂纹在表面产生,之后向线材内部发展。线材表层存在着大量的富Cr和N的氮化物析出,沿晶析出的析出相,会导致孔洞形成,这些孔洞相连,形成微裂纹,最终导致沿晶开裂。通过加长加热区、提高拉拔速率保证了线材表面温度,避免了表面裂纹的产生,获得了质量满足要求的高氮无镍奥氏体不锈钢线材,并最终给出了建议的热拔工艺。
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  钢渣中钙镁离子的选择性浸出行为

  梁柱, 李佳, 李鹏, 闫炳基, 国宏伟

  中国冶金. 2020, 30(5): 51-57.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200033

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  钢渣富含大量的碱性氧化物,是CO₂矿化的潜在廉价原料。以乙酸作为浸出剂,探究了钢渣颗粒粒度、浸出温度、时间、固液比和乙酸浓度对钢渣中主要元素钙、镁、铁、硅溶出行为的影响。试验结果表明钢渣颗粒粒径的降低、乙酸浓度的提高均能有效促进钙、镁离子的浸出,同时也发现延长浸出时间反而会带来铁、硅离子浸出率的降低。在乙酸浓度为1 mol/L、浸出温度为80 ℃、浸出时间为90 min、固液比为1∶20的条件下,能够实现钢渣中钙、镁离子的选择性高效浸出,其最高浸出率达到了92%和52%,而铁离子、硅离子为29.5%和15.9%。浸出渣的物相分析表明经乙酸浸出后滤渣中主要的物相为RO相与磁铁相,这意味着乙酸酸浸不仅能够高效浸出钙、镁,其浸出液能够作为CO₂间接矿化的原料,而且浸出后得到的滤渣中富含含铁相,可以作为优质的炼铁原料。
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  含硫易切削模具钢高温热塑性行为探讨

  陈登国, 廖桑桑, 徐李军, 仇圣桃, 冯小明

  中国冶金. 2020, 30(5): 58-64.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190481

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  为研究易切削模具钢高温热塑性,利用热膨胀仪分析了该材料在不同冷速下的微观组织转变规律及相变点,并绘制了CCT曲线;利用Gleeble-3800试验机模拟研究材料高温拉伸断裂行为,结合断口形貌分析材料热塑性规律。试验结果表明,该材料高温热塑性存在明显的3个区域,分别为第3脆性区、韧性区和第1脆性区。试验钢在950~1 150 ℃范围内变形性能最优,为高温塑性区;950 ℃以下为第3脆性区,断口形貌为韧窝和解理,且随着变形温度的升高,韧窝数量增多,伸长率增加,直至950 ℃拉伸后断口形貌基本上全为韧窝;1 300 ℃及以上为第1脆性区,伸长率随变形温度升高而下降。提高冷却速率,会增加冷却过程中奥氏体内部的热应力,导致在相同温度下变形时伸长率较低冷却速率时小。
生产技术
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  鞍钢新4号高炉优化生产实践

  张立国, 范振夫, 刘宝奎, 邵思维

  中国冶金. 2020, 30(5): 65-69.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190461

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  针对鞍钢新4号高炉燃料消耗较高的问题,通过建立三元碱度模型,采取差异分位布料方法进行炉料的合理搭配,实施以中心为主、适度疏松边缘的布料模式,用以改进炉料的还原效果;下部调剂以控制风量为主,采取压力匹配模式,并优化鼓风动能和风口面积的计算,获得适宜的回旋区形式,活跃炉缸。与此同时,采取合理控制渣皮厚度、软熔带形式以及炉渣碱度等不同措施,在控制形成合理操作炉型基础上,应用不同可视化手段并构建数据平台,强化对高炉运行过程的监控,使得高炉顺行状态有较大程度改善,取得了日产量增加476 t、燃料消耗下降20 kg/t以上的良好效果,实现了新4号高炉提产增效的目的。
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  250 t钢包RH精炼脱碳动态控制实践

  刘彬, 陈永洪, 杨龙川, 汤海明

  中国冶金. 2020, 30(5): 70-75.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190478

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  为了提高RH脱碳效果,缩短RH精炼周期,从热力学和动力学理论上对RH脱碳进行分析,从实践上对RH脱碳处理进行动态控制工艺优化。吹氧加铝升温工艺优化后,超低碳钢成品碳合格率从94%左右提高到100%,RH处理10 min即可把碳脱到0.002%左右,与工艺优化前对比,成品碳质量分数从0.001 5%～0.002%降低到0.001%～0.001 4%。研究了压降对脱碳速率的影响,结果表明,压降速度越快,脱碳速率越高,预抽真空可以提高脱碳效率和获得更低的终点碳含量。研究了脱碳结束时氧含量与脱碳终点碳含量的关系,结果表明,脱碳结束时氧质量分数在0.025%～0.035%范围内,能满足脱碳终点碳质量分数小于0.002%的要求。
节能环保
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  梅钢三烧结节能环保生产实践

  杨全武

  中国冶金. 2020, 30(5): 76-82.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190427

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  梅钢三烧结建设投产于2004年,随着运行年限的增加,其原有装备条件及技术水平逐步不适应目前的能源环保要求。近几年,三烧结厂结合自身的发展需求,通过技术设备升级改造,采用节能环保新技术,如主抽变频技术、竖冷炉技术、循环流化床脱硫技术以及臭氧氧化脱硝技术等,使三烧结的节能环保水平得到了大幅提升,能耗水平下降到45.6 kg/t,烧结烟气经处理后排放指标SO₂浓度小于35 mg/m³、NO_x浓度小于50 mg/m³,粉尘浓度小于10 mg/m³,达到超低排放指标要求。
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  高炉渣干法轮式粒化半工业试验

  万新宇, 严定鎏, 高建军, 张俊

  中国冶金. 2020, 30(5): 83-87.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190503

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  设计了高炉渣干法粒化轮式粒化器和炉渣竖式冷却器,并开展了600 kg/h规模的干法轮式粒化半工业试验。研究了轮式粒化器转速、雾化冷却水量等关键参数对炉渣粒化颗粒粒径分布、球形度、颗粒玻璃体含量等结果的影响,掌握了高炉渣干法轮式粒化设备的最佳运行参数,为后续工业试验提供了良好基础。试验结果表明,粒化器转速为1 400 r/min、冷却水量为40 L/h时,粒化颗粒的球形度良好,94%以上粒径均小于5 mm,玻璃体含量大于95%。
冶金科技英才
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  周小舟

  周小舟

  中国冶金. 2020, 30(5): 88-88.

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  首席工程师，是宝钢股份武钢有限公司目前最年轻的教授级高工和首席工程师，进入武钢工作18年，一直从事冷轧及涂镀生产工艺质量和技术研发工作。
  2002-2007年作为项目组负责人，组织完成了武钢二冷轧彩涂机组技术谈判、招标引进、施工建设和安装调试工作，这条全球最先进的彩涂机组成为了中国历史上的标志性项目。
冶金科学技术奖
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  大型热轧板带工程绿色高效建造技术研究与应用

  秦夏强,魏尚起,宋赛中,谢非,代景艳,齐麟,刘光明,史卫东,孙剑,刘民业,陈雷,金辽东,张振宇,徐冰,张婷

  中国冶金. 2020, 30(5): 89-89.

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  本项目属于冶金工程建设领域。
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  高效低耗安全不锈钢混酸废液资源化再生利用关键技术及装备

  臧中海,赵金标,高俊峰,姜海洪,丁煜,项秉秋,叶理德,赵海,王晋,王军,张勇,欧燕,吴宗应,郭金仓,路万林

  中国冶金. 2020, 30(5): 90-90.

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  本项目涉及钢铁企业不锈钢混酸酸洗废液处理。