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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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    电渣冶金渣系挥发特性研究进展

    邱国兴介光辉杨永坤李小明...
    1-10页
    查看更多>>摘要：电渣重熔是一种利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的净化钢液手段.因为其冶炼产品具有金属洁净、组织致密、成分均匀、表面光洁等优点,广泛应用于高端金属材料制备.为了保证熔渣的导电性,电渣渣系均含有一定CaF2,冶炼过程挥发严重,污染环境;氟化物挥发造成渣系成分波动大进而影响冶炼过程和产品质量.从渣系组成、冶炼环境、热力学和动力学几方面出发,讨论了影响渣系中氟化物挥发的因素,探讨了降低氟化物挥发的有效方法.重点介绍了CaF2、w((CaO))/w((SiO2))、w((CaO))/w((Al2O3))对渣系挥发的影响.降低渣中CaF2含量、增大w((CaO))/w((SiO2))、减小w((CaO))/w((Al2O3))可有效减少渣中氟化物挥发;讨论了利用碱金属氧化物(Li2O、Na2O、K2O)、TiO2、B2O3 代替CaF2 开发低氟渣的可能性.利用Na2O、TiO2、B2O3 等代替CaF2是未来低氟/无氟渣开发的重要方向之一;综述了冶炼温度和环境湿度等对含氟渣系挥发的影响规律.降低冶炼温度、提高升温速率、对渣系预熔和保持干燥均可有效抑制氟化物挥发;基于电渣冶金渣系挥发热力学和动力学研究现状,介绍了炉渣分子离子共存理论计算渣系组元活度的适用性,总结了渣系挥发的动力学机理,归纳了电渣重熔过程中含氟渣挥发的限制性环节.分子离子模型对常见渣系组元活度计算具有很高的准确性,对其他特殊渣系的适用性还有待进一步验证.未来渣系挥发动力学研究应重点关注参与挥发反应的阴阳离子由本体向反应界面传质过程,以及反应生成物的形核、长大、气泡化的过程这2个限制性环节,以减少氟化物挥发.

    电渣冶金渣系CaF2挥发热力学动力学

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    高炉高顶压强化冶炼技术研究与实践

    王新东刘存强刘磊张文强...
    11-19页
    查看更多>>摘要：随着高炉炉顶压力的提高,中国高炉炼铁取得了显著进步,高炉的强化冶炼程度得到了空前提高.高顶压强化冶炼技术已取得共识并被广泛采用,但目前关于高顶压技术系统的理论研究却比较少,且基本上局限于对高炉内煤气体积影响和对煤气流速影响的研究.紧密结合高炉生产实际,系统研究了高顶压对高炉冶炼进程的影响机理,分别阐述了高顶压对高炉冶炼强度的影响、对高炉块状带的影响、对高炉内料柱压差的影响、对高炉内煤气流分布及布料的影响、对高炉风口回旋区及炉缸活跃性的影响、对高炉渣铁排放的影响和对高炉内非铁元素反应的影响.统计了目前高顶压操作下不同立级高炉炉腹煤气指数的实际水平,对高顶压操作下高炉炉腹煤气指数的控制标准提出了修正建议.指出3 000 m3以上高炉、2 000～3 000 m3高炉和1 000～2 000 m3高炉的炉腹煤气指数分别按58～66、58～70和58～85 m/min控制比较合理.上述的高顶压技术理论研究在河钢唐银公司2座1 500 m3高炉的生产实践中得以应用和验证,2座高炉在顺利开炉达产的基础上,通过采取以高顶压、大风量、高富氧、低炉温为主要技术手段的综合强化冶炼措施,高炉冶炼得到有效强化,高炉各项技术经济指标得到快速提升,实现了高顶压强化冶炼技术的成功应用,具有一定的借鉴意义和推广价值.

    高炉高顶压料柱压差强化冶炼炉腹煤气指数

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    磁铁精矿性质对铁矿粉烧结特性的影响机理分析

    朱德庆宋刘刚杨聪聪潘建...
    20-31页
    查看更多>>摘要：磁铁精矿是常用的烧结原料之一,而不同产地的磁铁精矿通常具有不同性质,将其配入烧结混合矿中必然会对烧结过程及烧结矿的质量产生影响.通过烧结杯试验,对比了粒度较细的高镁国产磁铁精矿(DM)和粒度较粗的高硅澳洲某磁铁精矿(AM)对赤铁矿-针铁矿-磁铁矿型混合料的烧结性能及其烧结矿冶金性能的影响,着重从原料性质和烧结矿微观矿相结构角度分析了磁铁精矿性质对铁酸钙生成特性及对烧结矿低温还原粉化性能的影响.结果表明,随着AM矿替代DM矿的比例从0提高到30%,烧结矿转鼓指数从59.87%降低至57.35%,成品率从 63.69%降低至 60.92%,利用系数从 1.49 t/(m2·h)降低至 1.30 t/(m2·h),固体燃耗从 76.62 kg/t升高至78.86 kg/t,还原度指数IR从86.64%降低至83.08%,低温还原粉化指数 IRD>3.15mm从68.69%降低至49.40%.从烧结矿矿相上看,随着AM矿替代DM矿比例的提高,烧结矿中复合铁酸钙含量明显减少,结晶和发育情况变差,从针状向短柱状或板状转变,同时硅酸盐玻璃相和不规则骸晶状赤铁矿含量增加.这是因为粒度较细的DM矿较粒度较粗的高硅AM矿具有更高的自熔性和更优的氧化性,从而有利于生成初生液相,促进核颗粒同化,形成黏结强度高的黏结相.

    磁铁精矿氧化性能混合矿烧结低温还原粉化

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    低品位含钛磁铁矿氢还原-富钛分选的可行性分析

    佟帅艾立群洪陆阔张帅...
    32-38,76页
    查看更多>>摘要：钒钛磁铁矿是一种富含铁、钒、钛的特色矿产资源,综合利用价值高,由于类质同象及微细粒嵌布等因素影响,铁与钛难以实现高效分离并综合利用.结合钒钛磁铁矿自身矿物学特征和理论热力学计算,提出"氢还原-富钛分选"新方法来实现钛铁分离,通过铁氧化物和钛铁氧化异步还原,使得铁氧化物转化成金属铁,而钛铁氧化物基本不还原,利用铁矿物和钛铁矿物存在明显的磁性差异的特性实现高效分离.在本试验条件下,随着还原温度和还原时间的提高,钛回收率降低,铁回收率增加;较高的还原温度和较长的还原时间不利于实现钛铁同步分离.在还原温度为900℃、还原时间为50 min、还原气氛为30%H2+70%Ar(体积分数)、磁选磁场强度电感为0.8 A的条件下,可获得TFe品位为78.32%、回收率为98.12%的铁精矿以及钛品位为20.92%、回收率为33.11%的富钛矿.化学成分分析、X射线衍射(XRD)分析和光学显微镜分析结果均表明钛铁矿物与铁矿物实现了有效的分离,钛在富钛矿中有效富集.最后,对磁选产物的综合利用提出了远景展望,一方面铁精矿可以为高炉或直接还原工艺生产提供原料,不仅可以降低生产成本和铁损,还可以缩短冶炼周期;另一方面,富钛矿可以制备高附加值的FeTi30合金,理论计算均满足要求.这为实现钒钛磁铁矿资源氢还原-富钛分选处理后产物综合利用提供了重要研究方向.

    钒钛磁铁矿氢还原-富钛分选异步还原钛铁分离FeTi30合金

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    还原钒钛磁铁矿磁选尾渣钒钛分离试验

    罗林根庞建明宋耀欣赵志民...
    39-44页
    查看更多>>摘要：针对攀枝花米易某选厂钒钛磁铁矿的特点,拟采用新工艺实现钒钛磁铁矿中Fe、V、Ti高效分离和回收利用.主要工艺过程为钒钛磁铁矿采用氢气还原制备得到还原后的钒钛磁铁矿,经细磨和湿式磁选分离金属铁粉,实现Fe和V、Ti的分离;在固相条件下,经氢气还原后钒钛磁铁矿中的V、Ti大部分富集在非磁性的尾渣中.以还原钒钛磁铁矿磁选分离金属铁后的尾渣为对象,结合湿法冶金和选矿工艺实现磁选尾渣的钒钛分离,具体开展了钠化氧化焙烧的工艺分离提取钒和摇床重选提钒尾渣富集钛试验研究.试验表明,该工艺可以有效地分离提取V和Ti.在磁选尾渣加入质量分数为7%的Na2CO3添加剂,850℃温度条件下进行钠化氧化焙烧-水浸,钒收率最高可达 84.12%;采用 3级循环水浸,可制得钒质量浓度为 22 g/L的钒溶液,经酸性铵盐沉钒工艺制得的V2O5 纯度(质量分数)为98.30%.通过控制摇床冲水量5 L/min可得到产率为41.62%,TiO2品位为75.18%含钛精矿钛收率可达78.54%.磁选还原钒钛磁铁矿分离可提取金属铁粉,实现了铁的回收.提出的钒钛磁铁矿综合利用工艺方案有望实现攀西钒钛磁铁矿铁、钒、钛资源综合利用,该方案可进一步开展更大规模试验研究.

    钒钛分离钠化焙烧酸性铵盐沉钒钒钛磁铁矿综合利用重选磁选

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    氩气泡致管线钢内部缺陷的控制理论与实践

    周禹巨银军王嵘坤李万明...
    45-54页
    查看更多>>摘要：随着石油和天然气工业的快速发展,对管线钢的强度、韧性和焊接性能的要求不断提高.优化连铸过程中的氩气密封工艺对于减少或避免因氩气泡引起的内部缺陷至关重要,对提高管线钢产品质量具有重要意义.以L485M管线钢为研究对象,通过控制连铸结晶器浸入式水口密封氩气的流量和铸机拉速等参数研究了密封氩气流量对管线钢L485M内部缺陷的影响规律,并提出优化的浸入式水口密封氩气流量和拉速以解决氩气泡导致的连铸坯内部缺陷问题.研究表明,浸入式水口密封氩气流量过大时会在浸入式水口内产生氩气泡,易被铸坯凝固前沿捕获导致铸坯内部缺陷的发生,在轧制后形成椭圆扁平状缺陷,分布于距钢板上表面位置;密封氩气流量升高或拉速提高均会导致钢板缺陷发生率的上升,合理的氩气流量和铸机拉速是保证气泡能及时上浮而不进入铸坯的重要参数.规格为260 mm×2 070 mm的L485M管线钢板坯的合理拉速为0.75 m/min,分体式水口的氩气流量不宜大于2.5 L/min;采用整体式水口可有效避免氩气泡造成的铸坯内部缺陷.研究结果对完善管线钢连铸过程的氩气密封工艺理论和提高管线钢产品质量具有重要意义,对其他钢种的浸入式水口密封工艺优化、连铸拉速对氩气泡致钢坯内部缺陷的影响、氩气泡在连铸保护浇铸工艺中的作用行为也具有借鉴意义.

    管线钢内部缺陷探伤合格率氩气泡浸入式水口

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    无氟CaO-Al2O3-TiO2基高钛钢保护渣结晶行为及渣膜可视化

    朴占龙王雁胡桂渊朱立光...
    55-63页
    查看更多>>摘要：高钛钢在浇铸过程中,结晶器内存在钢-渣界面反应现象,导致铸坯表面产生裂纹和缺陷,严重时甚至发生漏钢.为解决高钛钢钢-渣界面反应现象,开发出CaO-Al2O3-TiO2基高钛钢保护渣,该渣系能够抑制钢-渣界面反应的发生,但其与CaO-Al2O3系保护渣主体成分都含有CaO和Al2O3,存在结晶能力强的可能,易导致润滑效果差.为此,深入探究CaO-Al2O3-TiO2基高钛钢保护渣结晶行为,并利用DHTT(双丝设备)设备模拟结晶器内渣膜温度场而实现渣膜可视化研究,通过SEM-EDS解析渣膜矿相结构,为CaO-Al2O3-TiO2 基保护渣的应用提供理论指导.研究结果表明,CaO-Al2O3-TiO2基保护渣临界冷却速率为10℃/s,开始结晶温度为1 350℃,孕育时间为345 s.高温区析出大量交错互锁的亮色条状钙钛矿晶体,低温区析出细小的钙钛矿和BaAl2O4.在结晶器弯月面至结晶器出口处,渣膜中液态渣膜逐渐减薄,结晶态渣膜逐渐增厚,但结晶器出口处仍存在液态渣膜.在结晶器内渣膜一直保持液态渣膜、结晶态渣膜、玻璃态渣膜3层稳定结构,这说明在浇铸高钛钢过程中,CaO-Al2O3-TiO2基保护渣能够发挥控制传热和润滑铸坯的作用.

    高钛钢临界冷却速率孕育时间渣膜结构可视化

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    机理和数据融合的304不锈钢极薄带轧制力模型

    任鹏帆王振华贾燚刘元铭...
    64-76页
    查看更多>>摘要：304不锈钢精密极薄带广泛应用于数码电子、航空航天、医疗设备、汽车制造等高端领域.在冷轧生产过程中,轧制力是一项至关重要的参数,它的设定精度直接影响轧制过程的稳定性以及最终产品的厚度精度.为了提高冷轧304不锈钢极薄带轧制力的预测精度,在森基米尔轧机上针对304不锈钢极薄带进行轧制试验,并据此建立了适用于超薄规格304不锈钢极薄带的动态变形抗力模型,修正了传统Bland-Ford-Hill轧制力机理模型.将修正的轧制力机理模型与遗传算法(GA)优化XGBoost参数相融合构建了高精度GA-XGBoost轧制力预测模型,该模型不仅考虑了轧制力的非线性问题,还将机理与数据相融合来实现轧制力的精准预测.与相同数据集下其他典型机器学习算法所建立的轧制力预测模型进行对比分析,采用相关系数(R2)、平均绝对误差(EMA)、均方根误差(ERMS)和平均绝对百分误差(EMAP)多个指标全方位、多角度对模型的泛化性能进行评价,结果表明,所提出的GA-XGBoost轧制力预测模型的预测结果最为精确,其测试集各指标分别为R2 值为0.984,EMA值为3.040,ERMS值为6.410以及EMAP值为 0.041%.研究结果证明了所提出的机理和数据双驱动的轧制力预测模型的准确性和优越性.该研究为304不锈钢精密极薄带材轧制力的设定提供了一种新思路.

    冷轧304不锈钢极薄带轧制力预测集成学习遗传算法

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    轨道车辆转向架用Q690耐候钢的焊接接头性能

    刘悦郑晓明李秋明杜林秀...
    77-85,106页
    查看更多>>摘要：为了保障Q690高强耐候钢焊接的优质,确保焊接接头拥有出色的韧性,对其性能进行研究以推动其在轨道车辆转向架领域的广泛应用,更好地实现产品的升级换代.采用混合气体(80%Ar和20%CO2)保护焊对轨道车辆转向架用Q690耐候钢进行了10 kJ/cm和20 kJ/cm两种线能量的对焊焊接试验.利用金相显微镜和透射电子显微镜对气体保护焊焊接接头的微观组织进行观察,并运用冲击试验仪和显微硬度计来测定焊接接头各个区域的力学性能,从而研究焊接线能量、组织结构和力学性能之间的相互关系.这些试验结果为理解焊接接头的内部结构和力学性能提供了重要参考,有助于优化焊接工艺和提高焊接接头的质量和性能.结果表明,该气体保护焊接试验采用免焊前预热和焊后热处理措施,焊缝主要由大量纵横交错的针状铁素体和多边形先共析铁素体构成;在线能量为 10 kJ/cm时,焊缝、熔合线、熔合线向外 1 mm、熔合线向外 3 mm处-20℃冲击功分别为 75.2、56.4、69.6、123.4 J,焊接接头的显微硬度为279HV～312HV,粗晶区、细晶区和临界区为局部硬化区;当焊接接头的线能量提高至20 kJ/cm时,显微硬度相较于10 kJ/cm有所降低,增大的线能量会导致焊接接头发生一定程度的软化.V(C,N)析出相会通过促进针状铁素体的形核,使得纵横交错的针状铁素体之间能够更好地咬合,从而有效抑制裂纹的扩展,进而提高材料的冲击韧性.细晶区中均匀分布着大量细小的等轴晶,能够通过细晶强化及高角度晶界韧化机制改善低温冲击韧性.研究结果为制定合理的焊接工艺和轨道车辆转向架用钢的断裂安全评定奠定基础.

    耐候钢气体保护焊Q690焊接接头断口形貌

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    22MnB5和QStE550TM的异种钢接头碳迁移现象分析

    张朋彦张明周磊磊梁恩荣...
    86-95页
    查看更多>>摘要：碳迁移一直是异种钢焊接所需要关注的重点问题,同时碳元素的迁移会导致焊接接头出现力学性能不均匀的情况.通过探究 22MnB5 和 QStE550TM 这 2 种低合金高强钢焊接后的碳迁移现象,为 22MnB5 和QStE550TM的异种钢焊接应用到实际汽车制造中提供理论支持.试验选用H08Mn2Si焊丝,采用钨极氩弧焊(TIG)对QStE550TM钢与22MnB5钢进行连接,并且利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射分析(EBSD)以及电子探针(EPMA)等表征方法研究异种钢接头碳迁移程度以及显微组织,利用万能试验机分析碳迁移现象是否对该异种钢接头的整体力学性能产生明显的影响.结果显示,焊接接头的焊缝区域及两侧热影响区主要由贝氏体组成,其中焊缝区域以大角度晶界为主,并且晶粒大小较为均匀.焊缝区域与热影响区的主要组成相为铁素体,也出现了(Fe,Ni)的第二相析出.22MnB5侧熔合界面存在C元素的偏聚,其增碳层厚度约为70 μm,增碳层的显微组成除了板条贝氏体,还观察到了羽毛状贝氏体与针状铁素体.接头的拉伸性能与弯曲性能良好,拉伸试样的断裂形式均为韧性断裂,位置为QStE550TM侧,弯曲试样经过面弯与背弯试验以后仍然完好并且均未出现裂纹.综合上述分析结果可知,此异种钢接头的碳迁移现象并未明显影响到整体力学性能,而且此接头不需在高温高压等极限环境下服役,因此,使用H08Mn2Si焊丝可以得到符合实际生产应用的异种钢接头.

    异种钢碳迁移夹杂物力学性能显微组织贝氏体

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