2021年, 第31卷, 第1期　刊出日期：2021-01-15

  

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技术综述
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  中国大盘卷轧机生产线的现状与特点

  马靳江

  中国冶金. 2021, 31(1): 1-8.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200338

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  介绍了大盘卷产品的特点和中国大盘卷轧机生产线的现状,对大盘卷生产线的主要技术特点、卷取机至收集工序的主要工艺设备等进行了分析,探讨中国大盘卷产线取得的进步和存在的不足,并指出钢铁行业要结合中国智能制造、工业化进程和建筑行业施工方式等的发展变化,加强关注各种大盘卷产品的市场需求和技术进步。
专题研究
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  基于矿相结构与冶金性能的酸性球团质量综合评价

  邸航, 王永红, 杜屏, 冯根生

  中国冶金. 2021, 31(1): 9-13.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200345

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  针对中国高炉冶炼沿用的“高碱度烧结矿+酸性球团+块矿”的炉料结构,立足于化学成分、微观矿相结构、物理性能及冶金性能,从多角度对5种进口酸性球团矿的质量进行综合评价。结果表明,北美酸球物理性能相对较好,转鼓指数分别为95.67%、95.55%;巴西酸球还原后的抗压强度普遍偏低,分别为282.8、347.6 N。巴西酸球主要以条状赤铁矿存在,铁相中不规则分布较多的孔洞;北美的K型高硅酸球矿晶发育良好;欧洲的U型酸球矿晶发育较差,赤铁矿结晶断裂严重,形成大量不规则气孔。巴西酸球还原膨胀指数较高,分别为24.21%、18.05%;V型酸球和C型酸球软化熔融区间适宜,料层对煤气流阻力较小,有利于还原气流顺行,冶金性能相对突出。因此,北美的C型酸球良好的冷态强度有利于长途储运,还原状态下的C型酸球膨胀系数较低且仍能保持较高的热态强度,熔融状态下的料柱对高炉煤气流阻力较小,符合中国高炉冶炼的炉料要求。
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  基于数值模拟的五流感应加热中间包流场优化

  肖红, 徐辉, 何浩, 李伟红, 易兵

  中国冶金. 2021, 31(1): 14-19.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200286

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  中间包配置感应加热器后的结构与原型中间包结构差异较大,不宜使用常规添加挡墙、挡坝或稳流器的方式优化流场。针对国内典型5流通道式感应加热中间包分流过热度高及边部流和中间流的温差大等问题,设计了改进方案,并通过数值模拟方法研究了不同结构的流钢通道对中间包流场和温度场的影响。结果表明,带有变径的分口式流钢通道的结构最佳,依此优化后的中间包各流间温差仅为1~2 ℃,各流示踪剂浓度的标准差仅为0.03,死区体积分数为16.6%,既保证了各流间钢液的均匀性,也有利于夹杂物上浮去除,改善了中间包冶金效果。
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  基于KPLS与SVM的热连轧板凸度预测

  姬亚锋, 宋乐宝, 原浩, 刘光明

  中国冶金. 2021, 31(1): 20-24.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200353

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  热连轧作为典型的流程工业过程,具有多变量、强耦合、过程非线性的特点,轧制机理非常复杂。针对传统方法难以获得准确的数学模型从而导致板形质量预测精度较低的问题,采用基于数据驱动的核偏最小二乘 (KPLS) 方法以有效处理工艺参数和质量指标之间的非线性关系,以此为基础,建立了基于KPLS结合支持向量机(SVM)的板凸度预测模型,并采用粒子群优化算法 (PSO) 优化支持向量机参数,进一步提高热连轧板凸度预测精度。预测结果表明,96.86%的板凸度预测值绝对误差小于5.5 μm,整体具有较高的预测精度,对实现板形质量精确控制、提高热轧产品质量具有重要意义。
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  线能量对V-N-Ti和Nb-Ti船板焊接接头组织性能的影响

  师仲然, 赵庆凯, 刘登辉, 王天琪, 柴锋

  中国冶金. 2021, 31(1): 25-30.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200323

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  为了验证实验室研究结果,研究了100 kJ/cm线能量对V-N-Ti和Nb-Ti船板焊接接头组织和性能的影响规律。试验结果表明,2种船板钢屈服强度、抗拉强度和伸长率相当,V-N-Ti钢-40 ℃冲击功显著高于Nb-Ti钢;2种成分钢板焊接接头热影响区-20 ℃冲击功相当,而V-N-Ti钢焊缝金属冲击功显著低于Nb-Ti钢;V-N-Ti钢粗晶热影响区(CGHAZ)组织为铁素体和贝氏体且其热影响区域较窄,Nb-Ti钢粗晶热影响区组织为贝氏体和少量的晶界铁素体。
生产技术
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  气基竖炉直接还原炼铁流程重构优化

  于恒, 周继程, 郦秀萍, 上官方钦

  中国冶金. 2021, 31(1): 31-35.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200313

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  直接还原铁比较纯净、成分稳定,是电炉炼钢的优质原料。中国焦化行业产生大量焦炉煤气,适宜发展以焦炉煤气为还原气的竖炉直接还原炼铁流程,现有工艺主要有Midrex工艺和HYL-ZR工艺。为了解决Midrex工艺和HYL-ZR工艺所存在的问题,通过流程功能分析,提出气基竖炉直接还原重构优化流程,主要工序包括焦炉煤气压缩、TSA预处理、PSA脱碳、PSA提纯CH₄、富氢气加热、竖炉直接还原炼铁等。该流程不仅净化焦炉煤气,而且可分离CH₄,使还原气中H₂与CO的比例达到8,并省去CH₄重整环节,提高炉内直接还原效率。该流程前端与焦化工序连接,后端与电弧炉连接,不仅有利于钢铁联合企业资源优化配置,而且可以生产天然气,提高能源利用效率。
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  42CrMo钢大尺寸夹杂物的来源与控制

  印传磊, 翟万里, 蒋栋初, 惠增杰, 马庆丰, 张益民

  中国冶金. 2021, 31(1): 36-41.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200287

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  针对42CrMo合结钢轧材超声波探伤合格率低的问题,利用扫描电镜等设备对探伤不合样品进行分析,发现探伤不合样品中有直径为100 μm左右的球形夹杂物或者尺寸为1 000 μm左右的长条形夹杂物。通过钢液内生夹杂和生产过程接触的原辅料的分析比对,认为大尺寸夹杂物主要由于外来夹杂进入钢液中,最终造成轧材探伤合格率低。通过增加硅钙线用量、钢包浇铸后期不下渣、浸入式水口侵蚀速率小于1.5 mm/h、结晶器液位波动不大于 ± 3 mm和恒定拉速浇铸等控制方式,减少了钢中外来大尺寸夹杂,提高了钢液洁净度,使探伤合格率提高到97.5%以上。
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  70钢小方坯芯部质量优化

  周滨新, 张康晖, 马建超, 李强

  中国冶金. 2021, 31(1): 42-45.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200295

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  建立小方坯连铸凝固传热模型,通过测温和射钉试验校核模型,模型计算结果与测温和射钉试验结果间的相对误差分别为0.1%和0.64%,说明模型能够有效反映小方坯连铸的凝固传热情况。提高拉速后,铸坯的中心偏析和疏松加重。为优化高拉速下连铸坯的中心质量,依据模型计算结果及前人安装经验,将末端电磁搅拌安装装置由原来距离结晶器弯月面6.4 m处调整到6.9 m处。最终连铸坯低倍试样中疏松和偏析点减少,碳偏析度范围由0.90~1.15优化为0.95~1.08,连铸坯芯部质量得到明显改善。
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  加热炉自动燃烧系统的研究与应用

  高月, 陈丽娟, 赵帅, 王泽举

  中国冶金. 2021, 31(1): 46-51.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200305

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  自动燃烧是未来轧钢加热炉发展趋势。1 580 mm生产线4号加热炉于2017年投产,为提高加热炉自动控制水平,实现全自动燃烧,开发了脉冲式燃烧程序和板坯温度自动控制模型。通过脉冲燃烧,实现了炉膛温度的快速响应以及良好的板坯长度温度均匀性;通过温度控制模型功能优化,对每一类钢种都制定了最优升温曲线,实现了板坯温度的自动控制。叙述了1 580 mm产线4号加热炉脉冲燃烧系统及模型控制模块的主要功能,提出了用于一些程序优化的方法,这对提高板坯的加热质量和降低能源消耗具有明显的效果。
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  模糊神经网络融合建模方法及其在轧制力控制中的应用

  邱华东, 田建艳, 王书宇, 菅垄, 刘咸贺, 韩高鹏

  中国冶金. 2021, 31(1): 52-58.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200347

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  针对目前热轧中神经网络控制模型不能满足一些特殊轧制规律钢种精度要求的问题,在深入研究现有热轧模型建立与优化的基础上,结合模糊控制技术,提出在神经网络的基础上建立基于模糊规则补偿模型的融合建模方法。针对两类特殊钢种的特性,详细阐述了基于模糊规则补偿模型的建立及实际应用过程,并根据实际生产经验给出建模中规则库的建立过程。实际生产过程应用结果表明,所提出的模糊神经网络融合建模方法可以有效提高轧制力计算精度和厚度控制精度,从而提高热轧带钢产品质量。
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  邯钢桥梁用耐候钢Q345qDNH的开发及应用

  孙毅, 李冠楠, 刘彬, 亢庆锋, 柳风林, 李静

  中国冶金. 2021, 31(1): 59-63.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200352

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  为解决桥梁因钢大长期暴露于阳光、大气、水等介质中而使用寿命短,不能适应当代铁路运输发展的需要的问题,急需开发升级换代的桥梁用耐候钢。详细介绍了邯钢参照国家桥梁钢标准GB/T 714—2015,设计4种成分桥梁耐候钢Q345qDNH,进行实验室轧制,得出对应性能和金相组织,并对4种试验钢进行周浸试验,找到各试验钢的耐腐蚀等级。通过对不同成分试验钢性能、金相组织、耐腐蚀等级综合分析,确定桥梁用耐候钢Q345qDNH熔炼成分;通过热模拟制定合理的轧制、冷却工艺参数,成功开发了各项性能优异的桥梁用耐候钢Q345qDNH。
有色冶金
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  锑铋渣低温熔炼新工艺研究

  高晓婷, 卢苏君, 欧晓健, 张鹏, 孙戈, 詹欣

  中国冶金. 2021, 31(1): 64-67.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200344

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  为了解决锑铋渣传统冶炼工艺过程中存在的工艺流程长、高盐废水排放量大、铋产品品位低等问题,提出采用低温熔炼的新工艺处理锑铋渣,并开展了实验室小试研究。研究结果表明,低温熔炼新工艺可用于处理锑铋渣,能有效实现锑铋的分离,生产出铋质量分数大于77%、锑质量分数小于3%的高铋合金;在熔剂率为30%,还原剂率为3%,保温时间为60 min,反应温度为1 050 ℃的最佳工艺条件下进行低温熔炼,铋金属的直收率达到99%以上,锑金属的脱除率达到95%以上;低温熔炼工艺流程短,金属直收率高,能有效解决锑铋的分离问题,为含铋废渣的资源化利用提供的良好的思路。对低温熔炼的后续工艺进行了展望,提出了一条绿色、经济、清洁的锑铋渣生产铋金属的工艺。
节能环保
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  升温法SCR脱硝结构流场优化设计

  张文志

  中国冶金. 2021, 31(1): 68-74.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200327

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  为了解决低温条件下SCR脱硝效率过低以及催化剂磨损问题,采用升温法SCR脱硝技术,通过数值模拟方法,优化烟气混合器、导流及喷氨系统,使得速度相对标准偏差、浓度相对标准偏差、温度偏差、速度偏转角以及压降等性能指标都满足设计要求,有效地保证了脱硝效率及高温烟气对壁面的烧伤,减轻了烟气对催化剂表面的冲刷。同时,结合工程项目实际运行状况,与模拟工况进行温度和压降对比分析,证明了升温法SCR仿真分析技术的可靠性,实际运行结果也经过第三方检测,完全满足排放要求。
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  钢渣-锰渣复混肥的制备、结构与性能

  王昭然, 于巧娣, 李灿华, 李雁翎, 吴文斌

  中国冶金. 2021, 31(1): 75-80.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200336

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  为探索钢渣、锰渣多行业大宗固废耦合利用的可行之路,利用锰渣与钢渣的水化性能制备了钢渣-锰渣复混肥,并使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、荧光X射线(XRF)、紫外线分光光度计、电感耦合等离子发射光谱仪等方法对复混肥的微观结构、物相、成分、浸出毒性及其他物理化学性能进行分析。结果表明,复混肥中钢渣、锰渣最佳质量比为9∶1,其堆积密度为1.019 g/cm³,表观密度为1.942 g/cm³,吸水率为15.23%,筒压强度为2.28 MPa,内部具有疏散毛细孔结构,主要物相为硅酸盐类、水合硅酸盐类、水合磷酸盐类、石英和硅酸二钙。该复混肥具有较高的Si、Ca、Fe、Mg等利于植物生长的中量元素和微量元素,其有效硅质量分数为18.876%,且毒性检测符合国家肥料检测标准。
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  不锈钢生产中含铬固体废弃物的回收利用

  郭育良, 金会心, 王伟杰

  中国冶金. 2021, 31(1): 81-85.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200299

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  不锈钢行业每年会产生大量含铬固废。未来中国对铬资源有着极大的需求,需要大量进口铬资源。回收不锈钢废料中的铬资源不仅能缓解中国对铬资源的需求,对环境保护也有积极的意义。目前对含铬不锈钢废料的解毒处理方法以还原有毒Cr⁶⁺为主,主要包括干法还原法、湿法还原法和固化法。微晶玻璃是含铬不锈钢废料综合利用的方法之一,具有解毒彻底、处理量大等特点,是未来的重点发展方向,有着良好的应用前景。
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  烧结燃料清洁化对NO_x减排影响的中试试验

  于宏兵, 王通, 于晗, 潘志成, 金玉生, 曹玉鑫

  中国冶金. 2021, 31(1): 86-92.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20200680

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  钢铁烧结工序是典型的高能耗、高物耗和高污染工序,烧结脱硝成为钢铁行业发展的最主要的难题,从源头削减NO_x的产生是有效解决方案之一。为此,建立烧结杯中试试验系统,采用清洁燃料替代的方法进行氮氧化物源头减排的研究。试验筛选出石蜡、低氮煤、甲醇3种低氮物料分别与无替代烧结NO_x进行排放比较,同时比较了烧结过程的增温速率、高温水平、高温持续时间;分析了在满足烧结热量和温度需求情况下,NO_x的减排效果以及变化规律和机理,综合分析3种物料或燃料替代减低NO_x的效果。试验结果表明,用低氮煤替代50%焦粉,NO和NO_x平均浓度分别为63.4和99.7 mg/m³,分别降低44.8%和43.9%;用石蜡替代10%焦粉,NO和NO_x平均浓度分别为48.5和76.7 mg/m³,分别下降57.8%和56.8%。从降低NO_x浓度效果来看,石蜡优于低氮煤。用甲醇替代10%焦粉和20%焦粉,虽然都有一定降低NO_x的效果,但是增温效果不能满足烧结的温度和热量要求,不适合作为替代的清洁燃料。
冶金科技英才
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  马立峰

  马立峰

  中国冶金. 2021, 31(1): 93-93.

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  王厚昕

  王厚昕

  中国冶金. 2021, 31(1): 94-94.

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冶金科学技术奖
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  大型转炉洁净钢高效绿色冶炼关键技术

  中国冶金. 2021, 31(1): 95-95.

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  迁钢钢铁生产全流程超低排放关键技术研究及集成创新

  中国冶金. 2021, 31(1): 96-96.

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