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《钢铁研究学报》2017年29卷4期(摘要+全文下载)

2017-04-14 钢铁研究学报 钢铁研究学报 钢铁研究学报


脉冲电磁场凝固组织细化和均质化技术研究与应用进展

张云虎1,2,3,仲红刚1,2,3,翟启杰1,2,3

(1. 省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室, 上海 200072;2. 上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室, 上海 200072;3. 上海大学材料科学与工程学院, 上海 200072)

摘要:由于金属凝固过程中选分结晶的作用,不可避免地会出现成分不均匀现象。连铸过程中由于强制冷却,这种成分不均匀现象更为严重。这不仅影响了铸坯和铸锭后续加工性能,并影响了最终产品质量和性能的均匀性和稳定性。研究和生产实践表明,细化凝固组织是解决成分不均匀性的有效手段。脉冲电磁场因能耗低、施加方便、细晶效果显著,近年来得到了广泛关注,有望成为冶金界广泛应用的凝固组织细化和均质化技术。分别介绍脉冲电流、脉冲磁场和脉冲磁致振荡3种脉冲电磁场凝固组织细化和均质化技术的研究现状和应用进展。

关键词:细化晶粒;均质化;凝固;脉冲磁致振荡;脉冲电流;脉冲磁场

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160375

(2017, Vol. 29, No. 4, p249-260)

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承钢高炉喷吹用煤的等离子高温热解性能

陈树军1,2,吕庆1,3,白瑞国2,李燕江3

(1. 东北大学冶金学院, 辽宁 沈阳 110004;2. 河北钢铁集团承钢分公司, 河北 承德 067102;3. 华北理工大学冶金与能源学院, 河北 唐山 063009)

摘要:利用电弧等离子体高温热解装置、多功能气相色谱仪和扫描电镜(SEM)对承钢高炉喷吹煤种进行高温热解实验,研究了配煤和添加助燃剂后煤粉的热解率、热解气体产率、热解气体组成的变化规律。结果表明,配煤和添加助燃剂都能提高煤粉的热解率和气相产物的产率,当烟煤配比在60%(质量分数)时,配煤方案的热解率最高为55.17%,添加助燃剂能够继续强化配煤的热解性能。热解气体中CO和H2的含量随烟煤配比和助燃剂增加而增加,小分子烃类物质的产量减少,残渣颗粒表面出现大量不规则形状的突起,并伴有较多的裂纹、空隙和大量的孔状结构,进而提高煤粉在高炉风口区域的高温热解性能。

关键词:高炉喷煤;高温热解;等离子体;热解率;固体残渣

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160169

(2017, Vol. 29, No. 4, p261-265)

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还原气氛下渣-锍两相平衡反应

张俊,何鹏,沈鹏飞,高建军,王锋

(钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室, 北京 100081)

摘要:通过考察还原气氛下熔渣与锍相之间的平衡情况,研究了渣-锍两相反应的影响因素及机理,探讨了还原产物的分配规律。结果表明,熔渣碱度提高有利于锍相还原反应的进行,添加CaS抑制锍相的还原。由于锍相成分及密度不同出现分层现象,造成锍相在熔渣中的夹杂损失。CaS与金属铁具有互斥性,当熔渣中CaS质量分数超过0.9%之后,渣相中几乎没有金属铁的存在;在选取的实验条件下,CaS在渣、锍两相的平衡分配比维持在0.5左右。

关键词:还原气氛;熔渣;锍;CaS

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160183

(2017, Vol. 29, No. 4, p266-271)

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煤粉燃料球团生产中链篦机结渣物成因分析

范建军1,郭宇峰2,臧龙1,王磊1

(1. 太原钢铁(集团)有限公司技术中心, 山西 太原 030003;2. 中南大学资源加工与生物工程学院, 湖南 长沙 410083)

摘要:对以煤粉为燃料的链篦机-回转窑法铁矿球团生产中链篦机预热段生成的结渣物进行了XRD、显微结构及扫描电镜能谱分析,发现其矿相组成主要是铁氧化物以及少量含镁铝固溶体。为查明链篦机结渣物形成机理,开展了温度及煤灰残碳量对结渣物形成影响的模拟焙烧试验。结果表明,焙烧物的物相中有含残碳的煤灰,其物相组成、显微结构与实际结渣物组成物相类似,证实链篦机喷煤补热燃烧过程中煤灰中的残碳可使结渣混合物体系生成含亚铁相的硅铝酸盐类低熔点化合物,是导致链篦机结渣物形成的主要原因。

关键词:链篦机-回转窑;球团;煤粉;结渣物;残碳

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160178

(2017, Vol. 29, No. 4, p272-280)

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IF钢开浇阶段铸坯洁净度分析

陈霄1,包燕平1,李任春2,陈军利2,李太全2,王睿1

(1. 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室, 北京 100083;2. 邯郸钢铁集团有限责任公司, 河北 邯郸 056015)

摘要:由于IF钢生产过程中对开浇阶段铸坯质量判定不明确,因此在利用时容易导致产品质量问题而增加生产成本。通过对头坯不同位置进行取样,研究IF钢开浇阶段铸坯沿拉坯方向的洁净度变化。实验结果表明,IF钢开浇阶段铸坯中大型夹杂物主要来源于结晶器卷渣和中间包中来不及上浮的脱氧或二次氧化产物;从距离头坯头部2.5m位置开始,由结晶器卷渣所引入的大型夹杂物含量接近正常坯水平;距离头坯头部7.5m位置处开始N含量与正常坯含量基本持平, 簇状Al2O3夹杂物数量及尺寸接近正常坯水平;距离头坯头部8.5m位置处开始全氧质量分数保持在20×10-6左右。

关键词:IF钢;头坯;洁净度;拉坯方向

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160155

(2017, Vol. 29, No. 4, p281-286)

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八流一体式中间包的钢液流动特性分析

王晓英1,2,俞占扬3,颜慧成2,仇圣桃2

(1. 东北大学冶金学院, 辽宁 沈阳 110819;2. 钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心, 北京 100081;3. 辽宁科技大学材料与冶金学院, 辽宁 鞍山 114051)

摘要:以单流中间包停留时间分布曲线(RTD曲线)组合模型为基础,充分考虑中间包各流流量对流动特性的影响,提出一个适合多流中间包的RTD曲线分析模型。该模型使中间包各流所对应的短路流、活塞流、混合区及死区的体积分数之和为100%,有效避免了传统组合模型所导致的各流股对应区域的体积分数之和偏大(超过100%)的情况,使之符合客观物理现实。模型选用短路流、活塞流、混合区及死区体积分数的标准差,进行各流流动一致性判断。以此为理论依据,采用水模拟实验,结合正交设计实验方法,确定八流一体式中间包控流装置的最佳组合为:低孔挡墙+低挡坝+盆式湍流抑制器。

关键词:多流中间包;RDT曲线;控流装置;流动特性;分析模型

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160172

(2017, Vol. 29, No. 4, p287-293)

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钢包初始状态对帘线钢夹杂物的影响

赵昊乾1,2,王昆鹏3,赵铮铮1,2,孟耀青1,2,逯志方1,2

(1. 邢台钢铁有限责任公司技术中心, 河北 邢台 054027;2. 河北省线材工程技术研究中心, 河北 邢台 054027;3. 北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083)

摘要:运用Aspex Explorer扫描电镜对比了3种不同初始状态钢包冶炼条件下的帘线钢盘条中夹杂物成分、变形性能以及数量密度等,指出不同初始状态的钢包对帘线钢精炼渣成分和成品[Al]含量的影响。结果表明,同等条件下,分别使用冶炼过Si、Al-Si以及Al脱氧钢的钢包冶炼帘线钢时,精炼渣碱度、渣中Al2O3含量和成品[Al]含量均呈上升趋势,对应精炼渣碱度分别为0.95、1.1、1.4,渣中Al2O3质量分数分别为7.0%、11.0%、15.0%,成品[Al]的质量分数分别为7×10-6、13×10-6、16×10-6。采用冶炼过Al、Al-Si脱氧钢的钢包冶炼的帘线钢盘条夹杂物数量密度分别为0.96、1.20个/mm2,夹杂物中Al2O3平均质量分数分别为25.9%、31.8%,夹杂物塑性差,轧制后长宽比平均值分别为5.6、5.1。采用冶炼过Si脱氧钢的钢包冶炼的帘线钢盘条中夹杂物数量密度为0.79个/mm2,夹杂物中Al2O3平均质量分数为15.0%,为塑性夹杂物,轧制后长宽比均值为11.3。实验证明,冶炼帘线钢不宜使用初态为Al脱氧或者Al-Si脱氧的钢包。

关键词:脱氧工艺;钢包状态;帘线钢;夹杂物

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160182

(2017, Vol. 29, No. 4, p294-298)

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1750mm冷连轧机弯辊力模型研究与设定

陈金山1,王君1,曹勇2

(1. 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室, 辽宁 沈阳 110819;2. 宝钢不锈钢有限公司, 上海 200431)

摘要:针对1750mm冷连轧机组的设备特点,计算并分析了弯辊力对成品带钢板形的影响规律。深入研究了带钢宽度、带钢入口厚度、中间辊横移量、带钢凸度、单位轧制力、轧辊辊径和轧辊凸度等因素对最优弯辊力的影响。通过统计分析和理论计算,利用Origin软件进行多元回归拟合,最终建立了冷连轧过程最优弯辊力预设定模型。采用新模型设定计算弯辊力的最大偏差低于5.67%,成品带钢的板形标准差平均值降至1.83IU。实践证明,该弯辊力模型具有较高的板形控制精度和较好的板形控制稳定性。

关键词:冷连轧;弯辊力;板形;模型;凸度

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160209

(2017, Vol. 29, No. 4, p299-304)

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基于改进遗传算法优化Elman网络的板形识别方法

毕志敏,王焱

(济南大学控制科学与工程学院, 山东 济南 250022)

摘要:针对目前的板形缺陷识别方法精度不高、识别速度慢的问题,根据Elman神经网络模型可以反映系统动态特性,而且可以逼近任意非线性函数的特点,提出了一种利用改进的遗传算法优化Elman神经网络,使其泛化能力强、学习速度快、识别精度高,并建立板形缺陷模式识别模型的方法。为了验证该方法的识别能力,在隐层节点数与学习次数相同的条件下,分别与遗传算法优化的Elman网络和BP网络模型进行板形识别仿真对比分析。试验结果表明,改进遗传算法优化的Elman神经网络模型对板形缺陷识别精度高于BP网络等模型,并且具有收敛速度快的优点。

关键词:改进遗传算法;Elman神经网络;板形缺陷识别

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160313

(2017, Vol. 29, No. 4, p305-311)

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冷轧镀锌板典型表面质量缺陷成因及控制措施

田亚强,王安东,宋进英,郑小平,赵定国,陈连生 

(华北理工大学教育部现代冶金技术重点实验室, 河北 唐山 063009)

摘要:采用SEM、EDS等试验手段,研究了冷轧镀锌板典型的表面质量缺陷形貌及缺陷部位元素分布特征。结果表明:油脂类物质残留可导致冷轧镀锌板表面漏镀缺陷,氧化铁颗粒压入引起表面黑点缺陷,机械划伤可造成表面线状缺陷,保护渣卷入致使镀锌板表面出现孔洞缺陷。阐述了镀锌板各类表面缺陷的形成机理,并提出了相应缺陷的控制处理措施。

关键词:镀锌板;漏镀缺陷;黑点缺陷;线状缺陷;孔洞缺陷

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160221

(2017, Vol. 29, No. 4, p312-316)

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核包壳管用HT9钢的600~1000℃空气氧化行为

赵蒙蒙1,张程煜1,李丽华1,唐睿2,陈乐2

(1. 西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室,陕西 西安 710072;2. 中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室,四川 成都 610213)

摘要:HT9钢在核反应堆包壳管中具有巨大的应用前景。在失水事故下,包壳管材料的温度将远高于600℃。为此,研究了HT9钢600℃以上的空气氧化行为。用增重法测定其氧化动力学曲线,利用SEM、EDS和XRD分析氧化产物的形貌、成分和结构。基于对氧化动力学与氧化产物的分析,探讨其氧化机制。结果表明:在600~1000℃范围内随着温度的升高和时间的延长,HT9钢氧化程度增加;氧化层呈双层结构,内层为(Fe,Cr)2O3,外层是Fe2O3;不同温度的氧化动力学遵循不同的规律,氧化过程主要受铁离子和铬离子的扩散共同控制。

关键词:HT9钢;空气氧化;氧化动力学;氧化层

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20140276

(2017, Vol. 29, No. 4, p317-322)

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防护型车用超高强钢的焊接性及焊接工艺

张海军1,李潭2,王晶琦3,李丹彤2

(1. 陆军车船军事代表局驻北京地区军事代表室, 北京 100021;2. 北京汽车研究总院, 北京 101399; 3. 陆军车船军事代表局驻广州和柳州地区军事代表室, 广东 佛山 528000)

摘要:常规工艺大都采用奥氏体、铁素体不锈钢焊丝焊接来避免出现焊接裂纹等缺陷,然而采用这类焊丝焊接的接头抗拉强度和硬度会大幅降低,使得车辆的防护性能也随之降低甚至失效。为了使超高强钢焊接接头的强度和¡ 56 36334 56 20449 0 0 2777 0 0:00:13 0:00:07 0:00:06 4445¬åº¦è¾¾åˆ°è¾ƒé«˜çš„使用要求,针对超高强钢(抗拉强度1500MPa以上)的焊接性及焊接工艺进行了研究。通过理论分析,选取了与母材组织匹配的超低碳马氏体不锈钢焊材,制定了与之匹配的工艺方法及参数,使得焊接后接头与母材组织均为马氏体组织,且有效消除了焊接裂纹等缺陷,从而实现了焊接接头抗拉强度达到母材抗拉强度的70%以上,硬度与母材硬度相当的目标。在试验过程中,采用最经济的MAG焊焊接方法和较容易控制的预热温度,较为经济地满足了工业化生产应用。

关键词:焊接性;超高强钢;MAG焊;预热;马氏体

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160219

(2017, Vol. 29, No. 4, p323-328)

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钢的晶界区弹性模量计算

张海龙1,高怡斐1,徐庭栋2

(1. 钢铁研究总院钢研纳克检测技术有限公司, 北京 100081;2. 钢铁研究总院高温材料研究所, 北京 100081)

摘要:基于弹性作用应力引起的非平衡晶界偏聚理论模型和动力学方程,在Misra和Shinoda的试验结果基础上计算多晶体材料钢的晶界区弹性模量。对郑磊的文章参数选择进行修正并重新计算,求得883K下2.6Ni-Cr-Mo-V钢的晶界区拉伸弹性模量为3.50MPa;同时基于非平衡晶界偏聚和贫化的模型,分别计算773K下某钢晶界区的拉伸和压缩弹性模量,所得结果为1.395和1.076MPa,与2.6Ni-Cr-Mo-V钢的计算结果在数量级上是一致的,进一步证明非平衡晶界偏聚和贫化的理论模型作为晶界区弹性模量的计算可靠性。

关键词:晶界;弹性模量;晶界偏聚

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160408

(2017, Vol. 29, No. 4, p329-334)

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J Iron Steel Res Int

创刊:1994年,月刊

主编:田志凌 教授

收录:SCI、EI

影响因子:0.784(SCI-JCR,2015)

钢铁研究学报

创刊:1981年,月刊

主编:干勇 院士

收录:中文核心

影响因子:0.763(中文核心,2015)

报道范围:

1. 冶金工艺与金属加工

冶金工业节能环保、冶金资源综合利用、炼铁、炼钢、连铸、铸造、凝固、锻压、轧制及后续热处理、冶金物理化学、钢铁冶金新工艺等。

2. 材料科学与技术

金属基材料,涵盖但不限于:先进钢铁材料、高品质特殊钢、高温合金、新一代金属间化合物、金属功能材料、粉末冶金材料、结构用钛合金、功能与结构复合型材料、非晶与高熵合金、金属纳米材料等的基础研究,腐蚀、焊接、摩擦磨损、疲劳断裂等性能研究。


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