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钢铁
钢铁

翁宇庆

月刊

0449-749X

gangtiebianjibu@163.com

010-62182345

100081

北京海淀区学院南路76号

钢铁/Journal Iron & SteelCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊创刊于1954年，是由中国科协主管，中国金属学会主办，我国冶金界历史较长的综合性科技期刊，也是反映钢铁工业的科技成就的主要刊物之一，在国内外享有 较高的声誉。其宗旨是面向生产、结合实际，坚持为钢铁工业生产建设服务，报道钢铁工业的科技成就、生产工艺的技术进步、生产工艺的技术进步、品种质量的改善提高、新技术新产品的开发应用、企业经营管理经验和专业理论应用研究等，以提高钢铁行业科技工作者和干部的科技水平，促进钢铁工业的发展。
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    考虑摩擦因素的辊间法向接触刚度模型

    王瑾彭艳赵向阳王梦寒...
    91-98页
    查看更多>>摘要：随着板带产品不断提高的质量需求,对板带轧机装备精度的要求也日益严格,轧机装备的精度是保证产品质量的基础.板带轧机辊间接触刚度是保证产品质量的基础参数,也是关于轧制过程稳定性的重要参数.当前,轧机辊间接触刚度模型仅考虑辊系弹性变形与受力的关系,而轧辊在其上机服役的周期内,轧辊表面状态不断恶化,辊间接触摩擦状态发生变化,传统辊间接触刚度模型未考虑辊间接触摩擦因素,导致模型不能准确反映轧制过程中随轧辊表面状态对辊间接触刚度的影响.为了对轧机辊间接触刚度进行全面深入的研究,需要建立考虑摩擦因素的辊间接触刚度模型.基于上述问题,以分形理论为基础对轧辊粗糙表面进行建模,通过分析轧辊粗糙表面微凸体接触的变形状态与辊系曲面接触特征,建立了考虑摩擦因素的辊间法向接触刚度模型,并以2 250 mm热轧机为例,研究了分形参数、辊间接触参数与辊系尺寸对辊间接触刚度的影响规律.通过研究发现,分形维数、分形粗糙度与辊间接触刚度的关系分别为正相关与负相关,两者共同指示了轧辊表面越粗糙辊间接触刚度越小.同时,随着辊间接触摩擦因数的增大,辊间接触刚度逐渐减小,辊间接触载荷与辊径越大,辊间接触刚度越大.所建立的模型可为评价轧机装备精度提供参数基础与理论依据.

    接触力学分形理论微凸体辊间接触刚度摩擦因素

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    基于集成特征选择和SVR的热连轧板凸度预测

    王优龙李维刚王永强
    99-107页
    查看更多>>摘要：热连轧板凸度作为评价板形质量的关键指标,具有多变量、非线性、遗传性等复杂特性.传统的热连轧板凸度模型存在机理复杂、理论情况与实际情况存在差异以及模型精度受限等问题.为了解决这些问题,提出了一种基于集成特征选择和支持向量回归的热连轧板凸度预测模型.首先,建立了基于随机森林(Random Forest,RF)、极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)和梯度提升决策树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)的集成学习模型,综合应用这些基学习器可以充分挖掘数据中的特征信息;其次,通过集成学习模型对基学习器得到的特征重要性进行加权融合,并根据融合后的特征重要性排序来筛选最具有信息量的模型输入特征,可有效地降低特征维度;然后,采用灰狼优化算法(Grey Wolf Optimization,GWO)来优化支持向量机回归(Support Vector Regression,SVR)预测模型中的参数,其不仅能够消除传统人工参数选择的主观性和盲目性,还能更好地适应数据的特性;最后,将筛选后的特征输入到参数优化的SVR预测模型中,用于对热连轧板凸度进行预测.使用国内某热连轧厂的实际生产数据进行多组试验验证,试验结果表明,模型的预测绝对误差在15μm内的比例超过99％.该预测模型不仅提高了预测精度,还为热连轧板凸度的精确控制和板形质量的改善提供了有力的指导和支持.为解决复杂热连轧生产中的关键问题,以及提高生产过程的可持续性和效率提供了有益的方法和思路.

    热连轧带钢板凸度集成特征选择灰狼优化算法支持向量机

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    平整过程中异步轧制轧制压力计算模型

    张孝彦张冀王卓白硕...
    108-116页
    查看更多>>摘要：平整过程中由于带钢下表面平整液滴落导致带钢出现上下表面摩擦因数不同的异步轧制现象,使用平整过程的轧制压力模型预报平整异步轧制过程中的轧制压力时精度不高.为此,针对普通工程适用的平整轧制压力模型计算平整异步轧制轧制压力误差较大的问题,提出适用于异步轧制的轧制压力计算方法.考虑到异步轧制的工艺特点与设备的实际工况,首先分析带钢上下表面润滑条件差异性和受力变形情况,建立变形区的平衡方程和单位轧制压力计算方程.其次研究了异步与同步轧制上下轧辊压扁的差异性,根据上下轧辊轧制过程中变形的几何关系和弹塑性力学理论,确定了变形区各参数的计算方法.在此基础上,采用迭代方法提升计算模型精度,建立了适用于平整机组异步轧制过程的轧制压力计算模型,同时给出了带钢上下表面摩擦因数返算方法.最后,为了验证模型的准确性,利用国内某平整机组的设备参数和实际生产过程中的典型规格带钢工艺参数,对比不同润滑条件下本轧制压力模型理论计算值与工程适用的平整轧制压力模型计算值和现场实测数据.结果表明,提出的平整过程中异步轧制轧制压力计算模型能适用于异步轧制情况下的轧制压力计算,与工程适用的平整轧制压力计算模型相比误差减小5％,具有一定的参考价值.

    湿平整异步轧制轧制压力数学模型摩擦因数返算

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    低碳马氏体不锈钢凝固冷却过程中的夹杂物特征

    黄日清任英张立峰
    117-123页
    查看更多>>摘要：低碳马氏体不锈钢有着优良的综合性能,广泛应用于经济和社会发展的各个行业.钢中非金属杂物直接影响低碳马氏体不锈钢的性能,已有研究主要为钢液中夹杂物的生成、去除、改性等控制方法,对于钢液凝固和冷却过程中低碳马氏体不锈钢中夹杂物的相关研究很少.因此,有必要研究低碳马氏体不锈钢凝固冷却过程中的夹杂物特征,为最终低碳马氏体不锈钢产品中夹杂物的控制奠定基础.以S400低碳马氏体不锈钢中夹杂物为研究对象,通过高温共聚焦显微镜试验,以1、10、20和50 ℃/s的不同冷却速率对样品进行冷却,从而研究冷却速率对低碳马氏体不锈钢中夹杂物成分转变的影响.在钢的凝固和冷却过程中,夹杂物中Al2O3含量明显增加,CaO含量略有增加,而MgO和SiO2含量先增加后下降,凝固和冷却过程中温度变化引起的夹杂物与钢基体之间的热力学平衡移动是夹杂物成分转变的主要驱动力.冷却速率为50 ℃/s样品中的夹杂物主要成分为21％Al2O3-12％MgO-35％CaO-29％SiO2.随着冷却速率的降低,夹杂物平均成分中SiO2含量呈降低趋势,Al2O3含量逐渐增加.冷却速率越小,发生转变的有效反应时间就越长,最终夹杂物成分就越接近平衡态成分.当冷却速率较大时,低碳马氏体不锈钢很快从高温区域冷却至低温区域,夹杂物在有效反应时间内的保持时间更短,不利于元素在钢中的快速扩散,导致夹杂物成分发生的转变很小.

    低碳马氏体不锈钢夹杂物热力学计算凝固冷却高温共聚焦显微镜

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    氮化物对齿条钢强度及冲击韧性的影响

    冯赞高海亮脱臣德王振...
    124-131页
    查看更多>>摘要：钢锭冶炼齿条钢时,由于浇铸过程中吸氮,钢中的氮含量偏高,影响钢中固溶硼含量,降低了钢板淬透性,影响了钢板心部性能.为了提高钢锭轧制齿条钢的心部强韧性,通过添加铝或者钛元素消耗钢中的氮,确保钢板中有足够的固溶硼,提高钢板淬透性,增加钢板心部的回火索氏体比例.通过钢板性能与组织对比发现加铝和加钛均能提高钢板的淬透性和强度,加钛的钢板淬透性更好,强度更高,但是钢板的低温冲击吸收能量下降.分析钢板的冲击断口发现钢板中有大颗粒的TiN夹杂物,夹杂物与基体之间或者夹杂物本身就存在裂纹,成为冲击试验的裂纹源,降低了钢板的韧性.对比加铝与加钛钢板中尺寸为2μm以上夹杂物,加钛钢中存在大量的大颗粒TiN夹杂,最大夹杂物尺寸超过15μm,加铝钢板中仍有少量的TiN夹杂,但是TiN夹杂物数量和尺寸变小,同时A1N并未明显增加.对加铝钢板中铝元素与加钛钢板中钛元素进行原位分析对比,发现铝元素为心部负偏析,并且偏聚程度较低,钛元素为心部正偏析,并且钛元素的均匀性更差,存在局部偏聚.热力学计算表明,通过钛元素固氮时,将在凝固前沿析出TiN,析出温度较高;而采用铝固氮时,若铝的质量分数不小于0.08％,AlN在固态中析出,析出温度高于BN,能够保证钢板中的固溶硼含量,确保钢板的淬透性,并控制钢中TiN析出物的尺寸.

    齿条钢AlNTiN冲击韧性原位分析

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    煤矿液压支架用高强钢的焊接性能

    齐祥羽严玲杜林秀
    132-138页
    查看更多>>摘要：为了实现Q550D高强度中厚板的高质量焊接,从而促进其在煤矿液压支架领域的推广应用,采用CO2半自动气体保护焊对煤矿液压支架用550 MPa级高强度中厚板进行了焊接试验,采用金相显微镜观察了焊接接头的显微组织,采用电子背散射技术和透射电子显微镜观察了焊接接头粗晶区的晶体学特征和精细形貌,采用拉伸和冲击试验机测定了焊接接头的综合力学性能.结果表明,焊接接头的屈服强度为655 MPa、抗拉强度为747 MPa、断后伸长率为18.5％,在母材处发生断裂;焊缝、熔合线、熔合线向外1 mm、熔合线向外3 mm和熔合线向外5 mm处的-20 ℃冲击吸收功分别为82、113、106、124和159 J;焊缝、粗晶区、细晶区、临界区和母材各区域的平均硬度值分别为294.07HV、293.18HV、264.67HV、275.02HV和278.49HV.与母材相比,焊缝和粗晶区为局部硬化区,硬化率分别为5.59％和5.27％,细晶区和临界区分别为局部软化区,软化率分别为4.96％和1.25％.高位错密度的针状铁素体板条纵横交错、彼此咬合,可有效阻碍裂纹的扩展,从而改善了粗晶区的力学性能;粗晶区原奥氏体晶粒内部生成的粒状贝氏体、条状贝氏体和针状铁素体的大角晶界比例为72.12％、平均等效亚晶粒尺寸为1.28 μm,高比例大角晶界和小尺寸等效亚晶粒可有效抵抗解理裂纹扩展,是试验钢焊接接头低温冲击韧性优异的主要原因.

    高强钢中厚板焊接性能热影响区气体保护焊

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    孕育处理和保温时间对高镍铬组织和性能影响

    杨宏略肖志霞冯建航陈佳崎...
    139-147页
    查看更多>>摘要：高镍铬铸铁组织中石墨和共晶碳化物的合理匹配,可使高镍铬轧离心复合轧辊具有优异的强度和硬度以及良好的抗热冲击和热裂性.然而当孕育不合理时,碳化物和石墨不仅不会得到有效改善,甚至会形成夹杂物恶化材料性能;同时,在轧辊生产过程中,因铁水冶炼工艺和浇铸工艺的不稳定,导致冶炼后期铁水在中间包中保温时间存在不确定性.基于此,研究了高镍铬铸铁在熔炼后期分别保温3、5和7 h,以及浇注前分别添加质量分数为0.4％、0.8％、1.2％的硅铁孕育剂后,铸态组织中的碳化物和石墨变化机制,比较了不同保温时间和孕育处理对铸铁材料硬度的影响规律.结果表明,随着保温时间的延长,高镍铬铸铁组织中的石墨平均尺寸与体积分数增加,但数量密度减少,共晶碳化物出现明显细化且含量减少;保温3 h的样品经孕育处理后,能够有效促进石墨形核,但延长保温时间后即使提高孕育剂加入量,石墨平均尺寸和数量密度也无明显改善;保温低于5 h时,孕育处理可使共晶碳化物含量减少,但延长保温时间后孕育处理使共晶碳化物含量增加.随着保温时间延长,高镍铬铸铁的硬度逐渐降低;当保温时间大于5 h时,经孕育处理的样品的硬度能提高16HRC.研究表明,在高镍铬铸铁熔炼过程中,保温时间应控制在3 h内,保温过长会导致石墨过度长大并降低石墨数量,此时仍可通过添加质量分数为0.4％～1.2％的孕育剂来增加石墨数量,但保温超过5 h后即使添加孕育剂也无法有效提高石墨数量.

    高镍铬铸铁孕育处理保温时间石墨共晶碳化物

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    《连铸》2024年"高效连铸装备与技术"专刊征稿通知

    147页
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    层间残余应力对带夹层复合板组织性能影响

    金贺荣沈晓龙冯康康张彪...
    148-156页
    查看更多>>摘要：利用层间真空涂覆技术在不锈钢复合板间添加充型夹层会产生层间残余应力,在后续热轧成形过程中可能受层间残余应力影响导致复合板组织与力学性能发生变化.不锈钢复合板层间残余应力由充型夹层凝固过程中层间热应力与相变应力共同作用产生,拟通过轧前热处理对层间残余应力进行消除,采用数值模拟与试验验证相结合的方法制定轧前热处理工艺,通过层间真空压差涂覆、轧前热处理及热轧试验制备消除与未消除层间残余应力的2种不锈钢复合板,利用金相观测、硬度测试、界面能谱扫描及拉伸、剪切等表征及性能测试试验分析层间残余应力对复合板组织性能的影响.研究结果表明,在保证基层、夹层、复层组织不变的情况下,消除层间残余应力的轧前处理工艺为加热至400 ℃,保温3.5 h,缓慢冷却;经过轧前处理,层间残余应力消减了96.3％;相较于未消除层间残余应力的复合板,消除层间残余应力复合板轧后夹层应力显著增强,晶粒细化81.7％,同时,消除层间残余应力能够提升复合板剪切强度13.3％、拉伸强度3.9％、断后伸长率4％及夹层界面显微硬度3.5％.研究内容通过消除层间残余应力提升了带充型夹层复合板的整体性能,可为相关铸造成型构件性能的提升提供理论指导,为工艺进一步推广应用拓展了新思路.

    层间残余应力轧前处理组织性能不锈钢复合板层间真空涂覆

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    钢铁冶金尘泥提锌工艺的研究进展

    吕为建王龙张浩李宗续...
    157-167页
    查看更多>>摘要：钢铁冶金尘泥是钢铁冶炼环节的副产物,其中含有一定量的金属锌资源,采取合理工艺提取钢铁尘泥中的锌,不仅可以降低环境污染,减少锌对冶炼环节的不利影响,促进钢铁企业绿色生产,也可以增加锌资源量.在总结钢铁冶金尘泥的来源、化学成分和物相组成基础上,总结了钢铁冶金尘泥中锌资源的利用现状及处理技术,详细阐述了物理法、火法、湿法、低共熔溶剂浸出法、超声法、微波法、生物法等提锌工艺原理及优缺点.物理法处理具有工艺操作简单、投资和运行成本较低等优点,但处理效率普遍不高,一般只作为火法和湿法工艺的预处理工艺;火法工艺虽然可以大量处理冶金尘泥,但得到的产物纯度不高,存在着高污染和高能耗等问题;与火法工艺相比,湿法工艺需要的资金较少,环境效益更高,具有更高的选择性,更低的能耗和更少的有害气体排放等优点,但也存在着浸出剂浓度高、反应速度慢、设备腐蚀严重等不足.低共熔溶剂浸出法、超声法,生物法等新兴工艺较传统工艺在提锌方面具有一定的优势,但在实际应用中,同样存在一些问题需要完善,有待进一步推广应用.实现新兴提锌工艺与传统处理工艺的有效结合,研发更清洁、更环保的高效提锌工艺是未来钢铁冶金尘泥资源化利用的重要发展方向.

    钢铁冶金尘泥提锌处理工艺综合利用进展

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