2020年, 第30卷, 第7期　刊出日期：2020-07-15

  

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专家论坛
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  钢铁流程工业智能制造的目标与实现

  姚林, 王军生

  中国冶金. 2020, 30(7): 1-4.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200053

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  智能制造代表制造业未来发展趋势,是实施中国制造业强国的主攻方向,也是钢铁工业转型发展建设钢铁强国的必由之路。通过对工业智能制造原理、钢铁智慧工厂构成、钢铁流程大数据和钢铁生产价值链重塑四个方面对钢铁企业智能制造进行描述,提出了钢铁企业智能制造的主要目的是实现生产流程间系统价值链的塑造,实现价值最大化。
技术综述
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  中国钢化联产发展现状与前景展望

  郭玉华, 周继程

  中国冶金. 2020, 30(7): 5-10.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190617

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  中国是一个钢铁生产大国,也是一个油气资源相对不足、煤炭资源相对丰富的国家。基于中国能源结构的实际情况,结合钢铁行业和化工行业的发展现状,讨论了钢铁生产各个工序煤气的发生与使用情况,并对钢铁流程副产煤气合成化工产品的现状与潜力进行了分析,指出了存在的问题。结合分析结果,提出了未来可再生能源廉价制氢发展达到一定阶段,钢铁联合企业可以通过“以氢固碳”实现钢铁生产大规模减少CO₂排放的目标,提升其清洁能源转化与高附加值化工产品生产的社会功能。最后,对未来中国钢化联产的发展提出了建议。
专题研究
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  不同因素对布料溜槽的磨损影响价值分析

  任学平, 贾翊伟

  中国冶金. 2020, 30(7): 11-15,40.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190602

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  大型高炉布料溜槽所处工作环境恶劣,输料时间较长,且受多种因素影响,其磨损情况非常严重。通过建立基于离散元仿真的溜槽磨损数学模型,研究某钢铁企业大型布料溜槽的磨损情况,找出布料溜槽的主要磨损部位。利用该模型分析不同的溜槽倾角、物料粒径和物理特性等影响因素,以探究溜槽磨损的规律。研究结果表明,溜槽的主要磨损是冲击磨损区,磨料磨损区较轻,并且随着溜槽倾角增加,物料粒径、硬度增大,尖角边缘过多均增加其平均磨损深度。本研究为减少溜槽磨损方面的结构改进和正确使用提供一定的参考。
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  氧煤燃烧熔分炉熔渣喷溅数值模拟

  魏志芳, 赵凯, 孔征, 张巧荣, 师学峰, 石焱

  中国冶金. 2020, 30(7): 16-22.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200020

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  针对氧煤燃烧熔分炉在熔炼过程中的喷溅行为,采用Fluent软件中VOF多相流模型耦合Realizable k-ε湍流模型进行数值模拟,利用水模试验加以验证,对熔分炉熔渣喷溅过程进行研究,探究不同工艺参数(流量、倾角、直径和浸没深度)对喷溅高度的影响。结果表明,熔渣喷溅由残余部分动能的气泡逸出破碎产生;随着氧枪流量的增大,其喷溅高度不断增加,流量为0.28 kg/s时喷溅达到3.13 m;倾斜角度增加造成喷溅高度先增加后减小,倾角为-10°时喷溅高度最大为3.07 m;增加氧枪直径,喷溅高度先增大后减小,在直径为30 mm时喷溅最高为3.09 m;减小氧枪浸没深度有利于降低喷溅高度,当浸没深度为150 mm时,喷溅高度约为3.075 m。
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  真空感应炉内流槽控流装置优化模拟

  汪易航, 李静远, 杨树峰, 李京社

  中国冶金. 2020, 30(7): 23-27,55.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200031

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  通过数值模拟和物理模拟相结合的方式对真空感应炉内流槽进行研究,在厂内原型控流装置上改变挡墙挡坝的位置以及数量,比较不同控流装置条件下流槽内部流体流动状态和夹杂物去除效果。结果表明,原型控流装置下流槽死区比例较大,达到了14.12%,RTD曲线峰值浓度较高,边部区域流迹线稀疏,流体流动状态较差,导致夹杂物去除率较低;在原型方案上增加1组挡墙挡坝,死区比例较原型方案降低了6.71%,平均停留时间增加了4.9 s,夹杂物去除率增加。这是由于增加了挡墙挡坝后流体能够通过挡坝到达流槽边部区域,有效降低边部死区体积,提高了夹杂物上浮概率。
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  模铸和电渣M2高速钢中碳化物的演变行为及对比

  梁伟, 李晶, 闫威, 史成斌, 张杰

  中国冶金. 2020, 30(7): 28-34.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190601

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  为了优化高速钢生产工艺、控制钢中碳化物,研究了不同冶炼工艺和加工工序下M2高速钢中碳化物的演变行为。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析以及热力学计算等方法,对模铸和电渣重熔M2高速钢中碳化物的类型、形貌、面积分数和分布进行研究和对比。结果表明,模铸M2高速钢锻造、轧制、盘圆和拉丝成材过程中网状碳化物得到破碎,但仍存在不规则一次碳化物,各工序下碳化物面积分数为4.96%、4.54%、5.05%和5.08%。电渣M2高速钢锻造后网状碳化物交叉处堆积比较严重,且比相同工序下模铸M2高速钢的面积分数高。国内某厂家和日本不二越的电渣M2高速钢二次锻造材中碳化物面积分数分别为5.47%和5.33%。M2高速钢锻造坯中碳化物为M₆C、MC、M₇C₃。存在于基体中的尺寸大、形状不规则的M₆C和MC对后续加工和成品材会产生不利影响。
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  γ/γ′共晶相对GH4720Li合金耐腐蚀性能的影响

  孟令胜, 段方震, 安腾, 史玉亭, 曲敬龙, 杜金辉

  中国冶金. 2020, 30(7): 35-40.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200095

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  采用电化学测试方法研究了γ/γ′共晶相对GH4720Li合金耐腐蚀行为的影响,利用光学显微镜和原子力显微镜分析了腐蚀前后的微观组织和相间电位。结果表明,GH4720Li合金中γ/γ′共晶相是由Al、Ti元素偏聚形成。电化学测试结果、原位腐蚀观察以及原子力显微镜测试结果均显示γ/γ′共晶相会导致该合金的耐腐蚀性能下降。GH4720Li合金γ/γ′共晶相中γ′相的耐蚀性元素质量分数低和连续分布是耐蚀性下降的根本原因。
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  配分温度对于Q&P钢成形性的影响规律

  李俊生, 何方

  中国冶金. 2020, 30(7): 41-45.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200027

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  利用扫描电镜、连续退火模拟试验机和成形试验机研究了配分温度对Q&P钢组织和成形性能的影响,结果表明,不同的配分温度会使得Q&P钢获得不同的残余奥氏体体积分数,当配分温度为300~450 ℃时,残余奥氏体的体积分数为8.79%~12.19%,次应变相同的情况下,FLC曲线的单向应变区主应变最大提升0.09,双向应变区主应变最大提升0.05,平面应变区主应变提升不显著。配分温度主要通过影响残余奥氏体体积分数使FLC曲线位置发生变化,残余奥氏体体积分数的增加提高了Q&P钢的成形性能。
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  铝带热连轧头部变厚度轧制工艺和应用

  许磊, 蒋婷, 李晓辉

  中国冶金. 2020, 30(7): 46-49.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200064

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  带卷头部压伤是影响铝合金热轧带卷成品率的主要质量缺陷之一。为了有效控制该缺陷的产生,首先分析其产生的原因和机理,确定了采用穿带时依次改变各机架辊缝对带卷头部进行变厚度轧制的解决方案,建立了变厚度轧制的工艺数学模型,可实时计算各机架辊缝的调整量和调整速度,以达到增大带卷头部与内圈卷面间接触面积、减少带卷头部压伤缺陷的目的。在生产现场采用该方法后,头部压伤的不良比例由之前的5%降至1%左右,同时可以提高卷取机的最大允许卷取厚度。
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  42CrMo4热轧板表面氧化铁皮掉粉缺陷分析及控制

  赵楠, 尹振兴, 裴新华, 殷胜

  中国冶金. 2020, 30(7): 50-55.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200034

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  针对精冲钢42CrMo4热轧板表面氧化铁皮掉粉缺陷,通过金相组织、物相检测、成分检测、生产关联性因素分析等手段,研究了其氧化铁皮成分、形貌、结构特征及其演变,讨论了热轧关键工艺参数控制与氧化铁皮形成的关系。研究结果表明,传统生产工艺中,掉粉缺陷热轧板的氧化铁皮厚度不均匀,厚度变化范围为10~19 μm,其中FeO质量分数较高,达26.9%;当采用“高温快轧”配合“低温卷取”工艺可有效控制氧化铁皮的厚度及结构,抑制热轧板表面的氧化铁皮掉粉缺陷。当出炉温度为1 190 ℃、终轧温度为860 ℃、穿带速度高于5.5 m/s、卷取温度为540 ℃、采用前段冷却、加大轧后冷却速度,可基本解决氧化铁皮掉粉缺陷。
生产技术
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  强力混合强化微细粒精矿烧结的工艺试验分析

  李强, 贺淑珍, 季志云, 吴明, 金蔚, 李静华

  中国冶金. 2020, 30(7): 56-60.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20190576

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  为了研究强力混合工艺对微细粒精矿粉烧结的作用,针对太钢微细粒精矿为主的烧结原料结构,系统开展了强力混合对制粒效果、烧结指标影响的研究。结果表明,与传统圆筒混合、制粒工艺相比,强力混合因强化了水分的分散和物料混匀,适宜制粒水分明显降低,混合料制粒效果明显改善,制粒强度提升,有利于减少粉尘排放量。对于太钢原料结构而言,适宜的强力混合-制粒工艺流程为圆筒混合+强力混合+圆筒制粒,烧结速度和利用系数大幅提升,烧结效果得到改善。
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  钢中氮含量对含硫齿轮钢硫化物影响的试验

  印传磊, 林鹏, 张洪才, 翟万里, 杨丽梅

  中国冶金. 2020, 30(7): 61-67.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200013

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  某钢厂齿轮钢20CrMnTi(质量分数/%:0.17~0.23C,0.17~0.37Si,0.80~1.00Mn,0.025~0.035S,0.004~0.08Ti,1.10~1.25Cr)的生产工艺流程为90 t LD-LF-RH-CCM-150 mm×150 mm方坯连铸。通过热力学计算得到钢中的MnS和TiN均在液相线和固相线之间析出。试验研究钢中含不同氮含量情况下,钢中硫化物和氮化钛具有相互结合的变性效果。试验结果表明,当钢中氮质量分数约为0.005 5%时,TiN优先于MnS析出,钢中更多的硫化物夹杂以氮化钛为形核核心,形成硫化锰和氮化钛复合夹杂物,从而改善A类夹杂物尺寸和形貌,A类夹杂物呈短小、均匀分散分布态势,按GB/T 10561评定达到1.5级。

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  转炉轴承钢非金属夹杂物来源分析

  梁佰战

  中国冶金. 2020, 30(7): 68-72,77.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200009

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  从转炉出钢到连铸各个关键工序,采用示踪的方法系统研究了淮钢长流程(转炉-精炼-真空处理-连铸-轧制)生产的轴承钢中非金属夹杂物来源,重点对精炼、真空处理、连铸3个关键工序钢液中非金属夹杂物情况进行取样分析。结果表明,淮钢长流程生产的轴承钢非金属夹杂物类型为氧化铝、钙铝酸盐、镁铝尖晶石和二氧化硅,非金属夹杂物主要来源于精炼内生、二次氧化和精炼搅拌卷渣或连铸钢包下渣,其中大颗粒非金属夹杂物主要来源于钢包卷渣或连铸钢包下渣,大颗粒非金属夹杂物类型主要为铝酸钙。
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  冷轧超深冲搪瓷用钢DC06EK产品开发

  王乐, 陈晓潇, 张冲冲

  中国冶金. 2020, 30(7): 73-77.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200035

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  为提升产品的档次和效益,通过科学的、经济的成分设计以及合理的冶炼、热轧、酸轧、连续退火全流程工艺控制,成功开发出了屈服强度小于140 MPa、平均塑性应变比大于2.30、抗鳞爆敏感系数TH大于6.7 min/mm²的冷轧超深冲搪瓷用钢DC06EK产品。微观组织分析表明,DC06EK中含有均匀、等轴的铁素体组织,以及大量细小的、弥散分布的TiS、TiN等第二相析出粒子,由此保证了钢板兼有优良的成形性能和抗鳞爆性能。工业试用的结果进一步证实了该产品具有大批量推广入市的广阔前景。
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  连退机组二次断带预警模型及治理技术

  肖至勇

  中国冶金. 2020, 30(7): 78-81.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200045

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  针对连退机组出现的二次断带问题,充分考虑机组设备及生产工艺特点,对二次断带现象和其出现的原因进行了分析,进而提出二次断带预警模型。在此基础上提出二次断带治理技术,通过此技术可以在机组清洗段发生一次断带后防止后续带钢出现二次断带并逃逸至连退炉内,大大减少了故障处理时间。将其应用到生产实践,取得了良好的使用效果,二次断带次数减少为原来的1/4,具有进一步推广应用的价值。
冶金科技英才
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  侯新梅

  中国冶金. 2020, 30(7): 82-82.

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冶金科学技术奖
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  双速比强力启停式飞剪的研发与应用

  中国冶金. 2020, 30(7): 83-83.

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  微合金钢板坯表面无缺陷连铸新技术研发与应用

  中国冶金. 2020, 30(7): 84-84.

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