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期刊信息/Journal information
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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    世界铁矿主要矿业公司碳减排路径及进展评述

    朱德庆李晓波潘建郭正启...
    1-8页
    查看更多>>摘要：2022年,中国从力拓、淡水河谷、必和必拓、FMG世界4大矿业公司进口铁矿石8.66亿t,占中国进口铁矿石总量的78%.作为中国钢铁工业最重要的铁矿石原料供应商,4大铁矿石矿业公司积极参与钢铁工业脱碳减排的战略.通过介绍4大铁矿石矿业公司的脱碳目标、路径和相应的资金支持计划,阐释矿业公司作为原材料供应商的产品延伸责任、共同推动全球市场和政策对气候变化所采取的行动.矿业公司正聚焦于高品质铁矿资源的开发和通过选矿对低品位铁矿进行提纯等方式为中国钢铁企业提供高品位含铁原料以降低炼铁工艺过程的碳排放.此外,淡水河谷公司通过冷压+干燥工艺生产"绿色压块",以期部分替代传统烧结矿或者球团矿作为炉料,以降低造块过程的碳排放.另一方面,随着中国钢铁工业向更加低碳的短流程电炉炼钢发展,铁矿石矿业公司通过使用氢气或者生物质能结合直接还原技术为钢铁企业提供绿色生铁等方式积极布局这一产业链的变革,代表性的工艺技术包括HYFOR绿色炼铁工艺、Tenored工艺、直接还原+电熔炉冶炼工艺等.另外,也有矿业公司正在寻求由单纯的矿业公司向绿色能源供应公司转变,以期在绿电、绿氢和绿氨等能源项目上有所突破.4大矿业公司的脱碳减排战略及成效将对中国钢铁工业产生深远的影响.

    铁矿石矿业公司脱碳发展趋势高品铁矿直接还原

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    连铸方坯拉坯方向凝固行为与偏析控制研究进展

    侯自兵郭东伟彭治强文光华...
    9-24页
    查看更多>>摘要：连铸方坯是棒线类钢铁产品的主要母材,其宏观/半宏观偏析等缺陷,一定程度反映了铸坯成分分布和组织性能的不均匀,是影响高端钢材质量提升的重要因素.从二维横断面入手对铸坯内部低倍组织进行表征、分析与优化是目前铸坯内部偏析缺陷调控的主要手段;然而,铸坯内部凝固枝晶和中心偏析均具有三维空间形貌和分布特征,导致仅通过二维横断面进行研究可能会存在一定误差;同时,连铸拉坯方向(垂直于横断面)上凝固枝晶与偏析的波动特征能够更直观地反映连铸坯内部组织性能和质量沿长度方向的波动,这也是影响高品质钢连铸坯及后续产品质量稳定性的关键之一.从凝固行为特点、组织波动变化规律、中心偏析控制等3个方面总结讨论近年来连铸方坯拉坯方向的凝固行为与偏析控制研究进展.CET转变是铸坯凝固组织调控的重点,其判定依据及其与偏析相关性的研究表明,拉坯方向上CET位置存在波动性且与中心偏析形貌特征相关.液相穴内非对称流场及温度变化会造成拉坯方向凝固枝晶的波动特征以及凝固终点的周期性波动;同时,实际铸坯以及相关定性定量模型也表明了拉坯方向偏析元素的分布具有波动特征,并可以利用时间序列技术等方法展开解析.中心偏析控制技术的发展明显提升了连铸坯内部质量的均匀性;同时,也可以基于偏析表征方法及遗传行为模型从拉坯方向减少偏析的发生.将来在连铸拉坯方向,可能会对三维凝固机理、各类连铸坯波动特征、表面质量、组织表征、高拉速、智能分析预测与精细化控制等方面开展越来越多的分析.

    连铸方坯凝固组织偏析拉坯方向遗传行为

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    高磷鲕状赤铁矿气基还原及脱磷剂对除磷效果影响

    杨双平刘雅辰王苗刘起航...
    25-33页
    查看更多>>摘要：针对目前高磷鲕状赤铁矿因其矿物组成复杂多样、嵌布粒度细小、SiO2和Al2O3等杂质成分以及磷含量高而无法被有效利用的现状,采用气基直接还原及脱磷剂-磁选工艺研究各工艺参数对还原产物及磁选铁精矿品位及磷含量指标的影响.以氢气为还原剂,配加脱磷剂,对铁品位为46.75%、磷元素质量分数为0.92%的国外某地区的高磷鲕状赤铁矿进行试验研究.试验中,脱磷剂不仅能破坏鲕状结构、抑制含磷矿物的还原,而且对还原过程中铁颗粒的生长起促进作用.在还原温度为1 050℃、保温时间为90 min、碱度为1.2以及H2 流量为200 mL/min的条件下,通过化学成分分析、粒度分析、微观结构分析(包括偏光显微分析和扫描电镜分析),研究脱磷剂种类和用量以及还原产物粒度和磁场强度等不同工艺参数对该矿提铁除磷效果的影响.结果表明,铁精矿在配加脱磷剂后,铁品位和铁回收率均有提高同时磷含量也大幅降低;4种常用脱磷剂CaCO3、Na2CO3、Na2SO4、SiC中,脱磷剂Na2SO4 在提高铁品位和除磷方面效果较佳,脱磷剂Na2CO3 在提高铁回收率方面效果较佳;当还原矿粉粒度小于0.074 mm、磁场强度为 1 000 Gs、Na2SO4 与Na2CO3 的质量比为 9∶7、总质量分数为 16%时,磷质量分数降至0.23%,铁回收率为82.35%.为高磷鲕状赤铁矿除磷提供了一定的理论指导.

    高磷鲕状赤铁矿气基直接还原脱磷剂提铁除磷磁选

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    高炉炼铁炉料中硫的迁移规律

    华建明郑壮游洋吕学伟...
    34-41页
    查看更多>>摘要：钢铁行业的二氧化硫排放量占全国工业总排放量的13.9%,而高炉炼铁过程是钢铁生产中硫排放的重要环节.随着环保要求的日益严格,降低高炉煤气中硫化物的含量显得尤为重要.为了探明高炉冶炼过程炉料中硫化物的演变机理,采用化学分析和XPS方法对高炉炉料中硫的赋存形态及含量进行表征,计算得到高炉硫负荷;并采用热力学平衡计算方法对高炉不同区域硫在渣-金-气三相的分配机制进行研究.结果表明,高炉原料中硫的最大来源为焦炭,占全部硫收入的72.3%,其次煤粉占19.7%,而含铁原料(烧结矿、球团矿和块矿)合计硫质量分数小于10%.焦炭和煤粉中的硫主要以砜类硫、亚砜类硫、噻吩类硫等有机硫和硫化物硫、硫酸盐硫等无机硫形式存在,且焦炭中硫含量高于煤粉.高炉块状带煤气中硫的来源主要是炉料中无机硫的热解、炉料与还原性气氛反应生成的气态H2S和COS,以及软熔带以下区域反应产生的气态硫化物经过炉料吸收后剩余的COS.此外,高炉煤气中COS含量通常高于H2S.高炉软熔带炉料具有良好的吸硫条件,硫主要存在于刚形成的初渣中.炉缸区域硫元素主要存在于炉渣中,其次为铁水,最后才是煤气.随着温度的升高,炉渣的脱硫能力提高,更多的硫从铁水向渣中转移.

    高炉硫化物演变机理热力学计算硫平衡

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    烧结过程智能控制及烧结矿冶金性能预测研究现状

    丁成义常仁德郭胜兰薛生...
    42-56页
    查看更多>>摘要：随着人工智能、物联网等技术的发展,利用大数据、自动化控制等手段来实现烧结过程智能控制及性能预测已经成为智慧炼铁的发展趋势.旨在综述烧结过程智能控制和性能预测研究现状,包括智能点火、料层状态监控、终点控制以及烧结矿性能检测,并通过生产成本、质量、效率、控制和预测的准确率等多角度综合分析不同技术的优缺点.在智能点火方面,详细分析点火工艺关键参数控制的重要性,指出机理分析法、数据驱动、PIDNN控制算法和修正的EID技术等在智能点火方面的应用现状.在料层状态监控方面,从料层温度和漏风监测2个方面展开叙述,在料层温度控制方面,重点分析温度模拟系统、Matcom、VC++以及多线程技术应用的准确率,同时介绍氧气平衡分析法、流体力学、红外热成像技术对烧结机漏风监测的影响.终点控制层面,系统讨论了灰色理论、反向传播神经网络、AdaBoost.RS算法、减法聚类和粒子群优化方法等技术特点和优化建议.烧结矿性能检测领域,涵盖了烧结矿成分在线检测和烧结矿性能预测与控制研究,通过PGNAA、LIBS以及基于DNN和LSTM的在线监测等技术智能分析烧结矿成分,同时介绍机器学习算法和神经网络等技术在烧结矿性能预测与控制方面的应用现状.综合介绍了烧结过程在信息化、智能化以及双碳背景下的发展情况及应用效果,通过系统分析烧结过程控制发展现状及特点,对未来烧结工艺在新形势下的发展脉络进行预测总结,为钢铁企业在烧结智能化研究领域提供理论和应用依据.

    烧结智能控制智能点火终点控制料层监控算法

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    转炉双渣法冶炼炉渣成分、性能及炉温的匹配

    张桢凯赵俊学王泽康毅...
    57-65页
    查看更多>>摘要：在转炉冶炼过程中熔池温度、金属的成分、炉渣的成分等处于不断变化之中,进而引起炉渣性能的变化,对冶炼过程及钢水质量产生重要的影响.双渣留渣工艺是近年受到广泛关注的转炉炼钢新工艺,但对于双渣法冶炼成渣过程中炉渣成分和性能的变化与温度的耦合匹配及其影响缺乏系统的研究.基于某钢厂的条件建立了物料平衡,测算了双渣法工艺留渣量、倒渣量对炉渣成分及脱磷能力的影响;另外,基于双渣成渣过程的生产数据、双渣冶炼相关研究及炉渣性能模型合理选取与测算,对转炉双渣法冶炼过程中熔池温度、炉渣成分、炉渣熔点和黏度、磷容量、磷分配比和硫容量等的变化进行了梳理,对冶炼过程各参数的匹配状况进行了分析,探讨了其对脱磷、脱硫效果的影响,可为该厂双渣法工艺实施及优化提供参考.结果表明,采用双渣留渣法冶炼与常规冶炼相比,渣料消耗和铁损明显降低,企业石灰消耗由 34.07 kg/t降低到 17.04 kg/t,轻烧白云石消耗由 14.07 kg/t降低到8.89 kg/t,脱磷分配比更高,脱磷效果好;同时留渣量及倒渣量的稳定控制对炉渣的性能有重要影响.冶炼初期、脱磷阶段后期和脱碳段前期,仍易出现炉渣熔化温度高于炉温的现象,应注意提枪化渣.此外,转炉双渣法冶炼前期熔池温度相对较低,炉渣的流动性与脱磷能力实现良好匹配是该工艺高效脱磷的关键.

    转炉冶炼留渣双渣脱磷炉渣成分炉渣性能耦合匹配

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    稀土铈对20CrMnTi钢中TiN相析出热力学计算及分析

    王健彭军张芳彭继华...
    66-73,84页
    查看更多>>摘要：TiN夹杂物尺寸和形貌对20CrMnTi齿轮钢产品质量、服役性能均有影响,控制TiN析出尺寸及形貌是提高20CrMnTi钢服役稳定性的关键.利用计算及试验等方法,对添加稀土铈元素前后20CrMnTi钢中TiN夹杂形核行为进行了研究.并对钢中夹杂物形貌、种类、尺寸等进行了表征及统计分析;研究了稀土铈对20CrMnTi钢中TiN夹杂物改质的行为机理.结果表明,热力学计算TiN析出温度为1 744 K.温度为1 873 K时,钢液中无法析出TiN等夹杂物,即TiN只能在钢液凝固过程中析出长大.当钢中钛质量分数大于0.03%时,Ti-N平衡趋于平缓,温度对其析出影响相对较小,并且20CrMnTi钢中析出的TiN易富集长大形成大尺寸含钛夹杂物.加入稀土铈元素后,钢中会形成Ti、O、Ce、Al、N等元素富集的复合相,该复合相棱角收缩,外形为球形或者椭球形状,较TiN、Al2O3-TiN夹杂物尺寸更小.经相鉴定分析可知,该复合相为钢中稀土铈与Al2O3反应生成的CeAlO3,可作为TiN夹杂物的形核核心,形成椭球型的CeAlO3-TiN复合夹杂物,进而达到改质含钛夹杂物的目的.铈元素加入后,钢中含TiN夹杂物总面积并没有减小,但形成了更为细小的含TiN复合相CeAlO3-TiN.因形成尺寸更小的复合夹杂物CeAlO3-TiN,使钢中尺寸大于5 μm夹杂物占比降低了17.2%,细化了钢中含TiN夹杂物,有效减小了钢中TiN夹杂物尺寸,从形貌和尺寸上,达到改质钢中TiN的效果.

    齿轮钢稀土铈微合金化夹杂物形核核心

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    影响复吹转炉钢液碳氧积的机理分析与应用实践

    蔡伟吴巍杨利彬王杰...
    74-84页
    查看更多>>摘要：洁净钢生产是当代炼钢技术发展的主要方向,钢液碳氧积w([C])×w([O])一直是转炉炼钢特别重要的指标,也是冶金科研工作者重点关注的方向.近年来复吹转炉钢液碳氧积屡创新低,业内对碳氧积实际控制水平、钢液检化验数据颇有异议.基于经典碳氧平衡公式,分析了钢液组分对碳氧反应的活度系数影响、乳化区"钢液-气相"反应界面气相组分的热力学影响、钢液温度对碳氧反应平衡的影响、高效底吹冶炼技术和冶炼终点后搅技术对碳氧积的影响,探讨了全要素影响复吹转炉钢液碳氧积的机理和应用实践.研究结果表明,热力学分析复吹转炉钢液碳氧积平衡极限时需分析碳氧活度系数、碳氧反应吉布斯自由能、PCO/(PCO+PCO2)(碳氧反应CO占比)和PCO/(PCO+PAr/N2)(气相组分中CO实际氧分压).脱碳速率较低时PCO/(PCO+PAr/N2)理论值可降至 0.80甚至更低;转炉底吹效果是影响钢液碳氧积的主要因素,顶吹转炉、平炉熔池内钢液均因未得到充分混匀搅拌致使碳氧反应远未达到平衡,碳氧积可达0.004 0,而底吹有较好动力学条件使钢液碳氧积更加趋近平衡值,大流量高强度后搅工艺可使钢液碳氧积进一步降低;温度是影响钢液碳氧反应平衡值的次要因素,低温有利于降低碳氧反应吉布斯自由能,温度每增加50℃,(a[C]×a[O])/PCO(碳氧反应活度比)增加0.000 1,低温有利于降低PCO/(PCO + PCO2).控制钢液碳氧积的关键为转炉冶炼终点控制和提枪等待后搅拌工艺.

    复吹转炉碳氧平衡碳氧积反应机理活度系数

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    超大圆坯浸入式水口优化的1∶1结晶器水模拟

    陈希青白云王璞王鹏...
    85-95,115页
    查看更多>>摘要：为了优化超大圆坯连铸结晶器的冶金效果,搭建了1∶1的超大圆坯(≥ϕ800 mm)结晶器水模拟平台.通过观测液面波高、监测表面平均流速、墨汁显示流场试验、水油模拟卷渣试验等手段,对不同浸入式水口结构和工艺参数导致的结晶器内流场和液面行为进行定量和定性评估.结果表明,随着水口侧孔倾角不断向下,自由液面流速逐渐减小,模拟卷渣情况也逐渐减轻,但侧孔倾角向下15°时自由液面过于平静.当侧孔倾角向上15°时,在结晶器中部到结晶器壁区域内的液面均较为活跃,同时也伴随着较为严重的液面裸露及卷渣状况.对侧孔跑道形、圆形、倒梯形和矩形外扩型对比分析可知,圆形侧孔会使流股集中导致自由液面流速和波高远大于其他侧孔形状的水口,也会导致十分严重的卷渣以及液面裸露现象,其卷渣时长所占比例可高达98%.而矩形外扩型侧孔使得流股较为发散,令自由液面流速较小且结晶器中部区域波高较高,可以使自由液面在较大区域内波动活跃同时不会出现液面裸露状况,其卷渣时长所占比例仅为27%.同时矩形外扩型水口的液面流速随着拉速的增大变化不明显.五孔矩形外扩型侧孔向上15°对于超大圆坯结晶器内的钢液流动状态控制效果远优于当前使用的五孔侧孔跑道形向上15°水口,更有利于铸坯的表面质量和内部质量控制.

    超大圆坯水模拟平台侧孔角度侧孔形状流动状态卷渣结晶器

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    Q355B板坯高温拉伸晶粒弹塑性变形行为

    禚朔王卫领赵阳朱苗勇...
    96-105页
    查看更多>>摘要：以国内某钢厂Q355B连铸板坯为研究对象,利用Gleeble-3800热-力模拟试验机,在温度为1 300、1 340和1 380℃以及应变速率为0.001/s条件下开展拉伸试验,并基于获得的晶粒形貌,建立了晶粒组织的代表性体积单元有限元(RVE-FEM)模型,研究揭示了高温拉伸过程中晶粒组织的变形机制和应力-应变分布规律.结果表明,距离断口越近,晶粒组织的平均尺寸越大,能够承受的应力越小.由于晶粒和晶界两相的不均匀分布,晶粒和晶界中出现了不规则的应力分布,高应力主要集中在晶界处.1 380℃温度下,距板坯表面70 mm处试样中晶界承受的平均应力为9.91 MPa,晶粒承受的平均应力为7.01 MPa.随着拉伸温度的提升,晶粒组织平均尺寸增大,晶界面积减小,对变形的阻碍减弱,RVE-FEM模拟的屈服强度和抗拉强度降低.距板坯表面60 mm处试样的屈服强度从1 300℃的9.87 MPa减小到1 380℃的4.36 MPa,最大抗拉强度从12.51 MPa降低到4.49 MPa.在1 380℃温度时,随着试样位置从板坯表面10 mm深入至40 mm处,屈服强度由9.44 MPa降低到7.42 MPa,最大抗拉强度由10.75 MPa降低到9.10 MP.不同温度和取样位置下,RVE-FEM计算的应力-应变曲线与实测结果吻合.晶粒尺寸是抗拉性能的决定性因素,取决于初始凝固组织尺寸和拉伸温度.从板坯表层到中心,二次枝臂间距增大,在同一拉伸温度下,晶粒尺寸增大,尤其从板坯皮下10 mm至40 mm,晶粒长轴长度是关键因素.对于同一位置,随拉伸温度的提升,晶粒长轴和短轴长度均明显增大.

    Q355B板坯高温拉伸晶粒形貌应力分布有限元模拟

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