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《钢铁研究学报》2017年29卷7期(摘要+全文下载)

2017-07-05 钢铁研究学报 钢铁研究学报 钢铁研究学报


近年稀土钢研究进展与加速研发新思路

朱健1,2,黄海友1,2,3,谢建新1,2,3

(1. 北京科技大学材料先进制备技术教育部重点实验室, 北京 100083;2. 北京科技大学新材料技术研究院, 北京 100083;3. 现代交通金属材料与加工技术北京实验室, 北京 100083)

摘要:通过对近几年来稀土钢发展相关文献的调研,统计了稀土相关论文、专利增长数量和应用领域分布,分析了稀土钢的研发进展。结果表明,无论是基础研究还是应用领域拓展,稀土钢近年来都得到迅速发展,稀土电工钢和稀土TWIP钢成为最热门的研发钢种,但稀土添加工艺等关键技术的不足,以及有待发展的稀土钢研发方法,延缓了稀土钢的发展与应用。稀土钢生产实践表明各种稀土添加工艺中连铸结晶器喂线法是钢铁连铸生产最有效的稀土添加方法,稀土电渣重熔工艺对生产重大装备制造用大型铸件具有重要应用价值。介绍了有关引入材料基因组工程先进研究理念,发展高通量计算与模拟、高通量制备与表征研究方法,建立稀土钢数据库,加快稀土钢研发的新思路。

关键词:综述; 稀土; 钢; 材料基因组; 高通量

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20170028

(2017, Vol. 29, No. 7, p513-529)

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各因素对离心高炉渣纤维性能及成纤效果的影响

龙跃1,2,杜培培1,2,张良进1,2,李智慧1,2,3,张玉柱1,2

(1.华北理工大学冶金与能源学院, 河北 唐山 063009;2.华北理工大学现代冶金技术教育部重点实验室, 河北 唐山 063009;3.东北大学冶金学院, 辽宁 沈阳 110819)

摘要:针对高炉熔渣离心成纤热态实验,分析了高炉熔渣离心成纤的机理。同时研究了酸度系数和离心辊转速对高炉渣纤维直径和渣球含量的影响,分析了温度和转速对成纤效果的影响。结果表明,随着酸度系数的增大,高炉渣纤维直径和渣球含量逐渐增大;而随着转速的增大,纤维直径和渣球含量逐渐减小。熔渣滴落温度保持在1290~1420℃,四辊转速为1号40Hz、2号40Hz、3号50Hz、4号60Hz时,成纤效果较好。

关键词:高炉渣; 矿渣棉; 酸度系数; 渣球含量

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160238

(2017, Vol. 29, No. 7, p530-535)

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制粒准颗粒堆积行为的数值模拟

黄小波1,薛正良1,王炜1,吕学伟2

(1. 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室, 湖北 武汉 430081;2. 重庆大学材料科学与工程学院, 重庆 400044)

摘要:制粒准颗粒的粒度组成是影响烧结生料层透气性的主要因素之一。通过配料操作、制粒工艺优化等措施能够在一定程度上调节制粒后准颗粒的粒度分布。为探讨准颗粒级配模式对烧结生料层床层结构的影响规律,对制粒准颗粒在烧结杯内的堆积行为进行了数值仿真。首先,在实验室条件下对1种烧结混合料进行了变含水量的常规制粒实验,实验结果表明:调节制粒含水量可以显著地改变准颗粒群的粒度组成,生料层透气性也随之得到调整。随后,基于刚性球体颗粒模型,运用离散单元法对准颗粒群的堆积行为进行了数值仿真。研究发现:准颗粒的级配模式对烧结杯堆积床层的模拟空隙率有显著的影响,在颗粒不发生显著塑性变形时,仿真所得的稳态空隙率与实验所得的生料层透气性指数有很好的线性正相关关系。

关键词:制粒颗粒; 颗粒粒度分布; 离散单元法; 透气性

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160275

(2017, Vol. 29, No. 7, p536-543)

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高炉出铁过程中铁水非稳态流动对炉缸炉底侵蚀的影响

袁辉,金焱,薛正良,王炜,罗霄,程常桂

(武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室, 湖北 武汉 430081)

摘要:基于有效容积为1750m3的高炉炉缸在实际生产过程中受损状况,利用Fluent软件VOF方法建立高炉炉缸出铁过程的非稳态数学模型,探究铁水流动对炉缸侵蚀的影响。结果表明,死料柱沉底时底部压力较大;剪应力在出铁口的底部、炉缸炉底与死料柱边缘的交线处较大。死料柱浮起时底部所受压力比沉底小,炉底中心的压力较小,而边缘位置则出现负压,剪应力在炉底中心、出铁口的底部等位置较大。无论死料柱沉底与否,出铁口附近的炉壁剪应力在垂直方向上距离出铁口越近则越大,而且出铁口下侧的剪应力高于上侧的剪应力。

关键词:炉缸; 数值模拟; 机械冲刷; 出铁口

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160294

(2017, Vol. 29, No. 7, p544-550)

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包晶钢连铸保护渣固渣膜粗糙度影响因素

龙潇,何生平,王谦

(重庆大学材料科学与工程学院, 重庆 400044)

摘要:在包晶钢板坯连铸过程中,保护渣固渣膜结构及其性能对减少铸坯表面纵裂起至关重要的作用。采用改进型水冷铜探头获取不同保护渣熔融温度、不同探头浸入时间下的固渣膜。同时采用接触测试、光学显微镜及SEM观察的方法检测、评价保护渣渣膜表面(与水冷铜壁接触面)的粗糙度,并揭示了该渣系条件下保护渣渣膜粗糙度的形成与渣膜结晶(液渣凝固结晶及固渣膜玻璃层中玻璃转变结晶)的关系。研究结果表明,保护渣渣膜粗糙度随凝固时间增长无明显变化。液渣温度对生成渣膜的粗糙度有较大影响,提高液渣温度能明显提高渣膜粗糙度。并且,渣膜表面粗糙度的形成与渣膜结晶过程无明显因果关系,而与渣膜凝固中于固渣膜表面形成的开放气孔有关。

关键词:保护渣; 固渣膜; 粗糙度; 气孔; 结晶

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160283

(2017, Vol. 29, No. 7, p551-555)

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薄带厚度对Fe-C合金气-固脱碳反应的影响

程荣1,艾立群1,李亚强1,洪璐阔2,李强1

(1. 华北理工大学冶金与能源学院, 河北 唐山 063009;2. 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:为了研究薄带厚度对Fe-C合金薄带气-固脱碳反应的影响,实验采用初始碳质量分数为4.20%,厚度分别为0.6、1.0、1.5和2.0mm的Fe-C合金薄带作为原料,在Ar-H2-H2O弱氧化气氛条件下进行气-固脱碳反应。结果表明,不同厚度薄带的脱碳速率均随着脱碳时间的延长而降低,薄带越薄脱碳速率越快,碳在薄带内部向反应界面的扩散是整个脱碳反应的限制性环节;通过对实验数据的拟合得到脱碳时间、薄带厚度和脱碳量三者的经验公式,同时对脱碳规律进行了数学的描述,得出不同厚度薄带的脱碳反应均近似于一级反应。提出了可明显改善脱碳效果的分段加热脱碳法,采用该种方法,厚度为1.5mm的薄带在50min内其碳的质量分数可由初始的4.20%脱除到0.39%。

关键词:脱碳; 厚度; 限制性环节; 分段加热法

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160322

(2017, Vol. 29, No. 7, p556-561)

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X100管线钢在含SRB的近中性土壤溶液中的腐蚀行为

胥聪敏,张璇,罗立辉,杨东平

(西安石油大学材料科学与工程学院, 陕西 西安 710065)

摘要:采用电化学技术、表面分析技术和失重法,研究了X100管线钢在有/无SRB的近中性土壤溶液中的腐蚀过程与行为。结果表明,X100管线钢在有/无SRB的近中性土壤溶液中的腐蚀均属于中度腐蚀,SRB的活动与代谢影响了X100钢的腐蚀行为,随着腐蚀时间的增加,SRB可在X100钢表面形成由微生物膜与腐蚀产物结合在一起的更加致密的结合膜,对腐蚀传质有一定的阻碍作用,进而减缓了X100钢的腐蚀;而无菌时X100钢表面的腐蚀产物比较疏松,厚度不均匀,对钢基体的保护作用差,导致X100钢在无菌溶液中的腐蚀速率大于有菌时,说明SRB具有减缓X100管线钢腐蚀的作用。不含SRB时X100钢的腐蚀产物主要为铁的氧化物(α-FeO(OH)和Fe3O4),含SRB时腐蚀产物主要为铁的氧化物和铁的硫化物(Fe3O4和FeS)。

关键词:X100管线钢; 近中性土壤溶液; 硫酸盐还原菌(SRB); 腐蚀行为

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160291

(2017, Vol. 29, No. 7, p562-569)

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Ce对2.9%Si-0.8%Al无取向硅钢夹杂物变质的影响

李娜1,2,陆勤阳1,王永强3,朱正海1,2,项利4,仇圣桃4

(1. 安徽工业大学冶金工程学院, 安徽 马鞍山 243002;2. 安徽工业大学冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室, 安徽 马鞍山 243002;3. 安徽工业大学材料科学与工程学院, 安徽 马鞍山 243002;4. 钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心, 北京 100081)

摘要:研究了添加单一稀土元素Ce后2.9%Si-0.8%Al无取向硅钢中夹杂物的变质机理。依据冶金热力学理论计算了Ce添加后,钢液中可能生成的夹杂物种类,分析了各种夹杂物存在的稳定性和相互转化的条件。在此基础上,利用SEM、EDS研究了Ce对无取向硅钢中夹杂物数量、尺寸、形貌及类型的影响。结果表明:适量的Ce显著降低了无取向硅钢中微细夹夹杂物(小于1μm)的数量,增加了粗大夹杂物(2~5μm)数量;Ce使AlN、Al2O3等夹杂物变性为球状的CeO2S2+AlN、CeS+CeAlO3和CeS+Al2O3等复合夹杂物,有效抑制了钢中MnS的析出。

关键词:铈; 无取向硅钢; 夹杂物; 变质

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20170054

(2017, Vol. 29, No. 7, p570-576)

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低温取向硅钢初次再结晶动力学模型及织构演变

黄祥斌,鲍思前,赵刚,徐洋,宋娜娜,刘兵兵

(武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室, 湖北 武汉 430081)

摘要:研究了低温取向硅钢在625~850℃的等温退火过程,根据Avrami方程建立了其初次再结晶动力学模型,并利用EBSD技术对初次再结晶织构演变过程进行了分析。结果表明:当退火温度为850℃时保温5s即可发生完全再结晶;而在625℃下保温1.7h以上再结晶才能进行完全。当退火温度在625~700℃时,Avrami指数n在0.82~0.89之间,当退火温度在750~850℃时,n值在1.25~1.27之间,相对应的再结晶激活能QRX分别为239.3、160.4kJ/mol。初次再结晶早期主要发生在高储存能的γ纤维织构上,而中后期则主要发生在低储存能的α纤维织构上。初次再结晶完成后织构类型主要是以{111}<112>组分为主的γ织构、{114}<418>织构及少量分布在次表层的Goss织构。

关键词:低温取向硅钢; 初次再结晶; 动力学模型; 激活能; 织构

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160293

(2017, Vol. 29, No. 7, p577-582)

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高强度船体钢淬火工艺下截面组织与性能均匀性

杨婷,苏航,罗小兵,柴锋,张正延

(钢铁研究总院工程用钢所, 北京 100081)

摘要:采用SEM、TEM、EBSD等方法研究了35mm规格船用高强度钢淬火态的截面微观组织特征及精细结构,对其截面不同位置力学性能的对应关系进行了分析。结果表明,35mm淬火态钢板的截面效应明显,距离表面小于8mm时,截面硬度随着距表面距离的增大而减小;在8~17mm范围内,截面硬度处在一个稳定的下平台;在17~18mm范围内,截面硬度出现峰值。心部的抗拉强度和屈服强度均较钢板表面降低了40MPa以上,且心部-80℃冲击功稳定性比表面差。显微组织、板条宽度、有效晶粒尺寸、位错密度等的差异是表面性能优于心部的主要原因。钢板心部大量硬质MA岛存在、中心偏析带及大量非金属夹杂物导致硬度峰值和低温冲击性能的不稳定。

关键词:高强度船体钢; 截面效应; 力学性能; 显微组织

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160287

(2017, Vol. 29, No. 7, p583-589)

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基于磁导率检测技术的应力集中和疲劳损伤检测

杨梅芳,任尚坤

(南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室, 江西 南昌 330063)

摘要:磁导率检测技术是依据探头闭合磁路中感应电压与磁通量的变化率成正比的电磁感应原理来检测试件磁导率变化的评价方法。此种方法高精度检测构件某区域与磁导率相关的各种变化,如应力集中、疲劳损伤、老化蜕变等。从磁路欧姆定律出发,推导分析了检测方法和检测原理。以Q235钢和45号钢为例,从试验上研究了检测信号随拉应力、 拉力残余应力和疲劳损伤程度的变化关系。试验发现, 依据磁导率检测技术,可有效测量铁磁材料试件所处的应力状态, 判断构件曾经受过的最大应力。依据应力作用后的残余应力,测量构件曾经受过的最大应力具有更高的检测灵敏度。 试验结果表明, 对疲劳损伤的检测灵敏度低于对应力集中的检测灵敏度; 对低碳钢Q235的疲劳损伤检测灵敏度大于对中碳钢45号钢的检测灵敏度。

关键词:无损检测; 磁导率检测; 拉应力; 残余应力; 疲劳损伤

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160296

(2017, Vol. 29, No. 7, p590-595)

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多频电涡流法测量连铸坯壳厚度的方法

王志春,张楼成,袁小健

(内蒙古科技大学信息工程学院, 内蒙古 包头 014010)

摘要:以连铸结晶器内的45号钢薄板坯为研究对象,采用有限元软件ANSYS建立多频电涡流测多层板厚度模型。采用激励频率优选法选择2个最优频率对传感器线圈进行激励,研究固液相区板层总厚度不变,凝固坯壳层厚度变化以及固液相区板层和凝固坯壳厚度层同时变化的2种情况下传感器输出信号规律。通过Matlab对数据进行拟合和对拟合进行残差分析。研究结果表明:多频测量坯壳厚度的激励频率可以通过频率优选法进行选取,同时坯壳厚度变化与电压幅值呈现出良好的线性关系,通过残差图也可以看出各个采样点的拟合情况良好。

关键词:激励频率优选; 多频测量; 残差图

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160247

(2017, Vol. 29, No. 7, p596-602)

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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:0.836(SCI,2016)

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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