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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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    VC轧辊套筒及芯轴关键结构参数的优化设计

    张冀王佳臣王帅苏德龙...
    106-115页
    查看更多>>摘要：VC轧辊作为高效控制带钢质量的机型之一,国内虽有大量生产应用经验但缺少关键的自主设计方法.为此,首先从VC轧辊过盈装配后的基本结构出发,考虑套筒服役周期内的厚度变化,分别从轧辊强度、密封、相对滑动和有效凸度方面分析,确定了VC轧辊优化设计的关键结构参数为套筒厚度、原始过盈量、油腔宽度.进一步在国内某进口VC轧机的结构参数和实际生产工艺参数的基础上,分别分析各关键结构参数对套筒凸度、实际过盈力分布、加油压原始过盈力、加油压原始过盈量的影响,并在关键结构参数对各工艺参数影响的基础上,分别确定了各关键结构参数的设计重点和设计思路.最后,综合考虑VC轧辊的强度、密封、避免相对滑动以及接触疲劳的安全性,以极限生产工艺和极限工作状态为优化设计的前提,给出了VC轧辊关键结构参数优化设计的评价指标、目标函数和约束条件,确定了优化设计的整体流程方法.将优化设计方法应用到国内某进口VC轧机,并对比轧机结构的现有参数与设计参数下强度安全系数、相对滑动安全系数和目标函数.分析得出设计参数相比于现有参数而言,在保证套筒凸度和密封性的前提下,实现了强度安全性、避免相对滑动和过盈力分布均匀性的整体提升.优化设计方法的建立为VC轧辊的设计和校核技术提供了理论参考,具有一定的实际应用价值.

    VC轧辊套筒厚度原始过盈量油腔宽度优化设计

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    高频直缝焊管感应加热与挤压成形过程

    李大龙焦毅维卢言路肖瑶...
    116-126页
    查看更多>>摘要：目前,中国多数焊管厂在生产加工过程中,长期依赖操作工观察电火花状态和焊缝毛刺形貌等宏观物理特征来调整焊接生产相关工艺参数,但是依靠目测观察的方式误差较大,缺乏量化、科学的理论指导,容易出现冷焊或过烧等质量缺陷.建立了直缝焊管的感应加热模型和挤压成形模型,通过数值模拟得出焊管感应焊接成形过程中的温度场和应力场的分布,以及焊管毛刺形貌的演变过程,揭示了焊接毛刺成形宏观形貌特征随电参数和几何参数的变化关系.以金属流线角作为焊接质量评价标准,引入焊接毛刺高宽比作为特征值来描述毛刺形貌高度与宽度的内在联系.采用控制变量法逐一分析了不同焊接工艺参数对焊接毛刺成形宏观形貌特征的影响,发现金属流线角和高宽比特征值随挤压量、焊接速度、线圈距离的增大而增大,随电流频率和电流大小的增大而减小,并确定了焊接工艺参数的合理范围.最后进行了焊接过程金属流线分布的相关试验,将数值模拟结果与试验结果进行对比,结果表明数值模拟得到的金属流线角与试验值的误差在4°以内,且两者金属流线角随焊接过程中挤压量大小的变化趋于一致,这验证了模拟结果的合理性.该研究成果为进一步优化高频钢管焊接过程的工艺参数提供了理论参考.

    高频焊接焊管挤压成形焊缝毛刺金属流线

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    热轧低碳无碳化物贝氏体钢的组织性能

    梁佳伟杨达朋周骏龙易红亮...
    127-135页
    查看更多>>摘要：无碳化物贝氏体钢(carbide-free bainitic steel,CFB steel)由于存在精细的贝氏体微观结构和残余奥氏体结合,因此展现出良好的强塑性平衡.然而,这种优异的力学性能通常是添加高碳含量并结合额外的贝氏体等温处理来实现,这不仅恶化焊接性能,而且也不利于经济成本和生产效率.为了克服这种缺点,通过热轧后的卷曲冷却过程代替了传统的贝氏体等温处理,设计了2种热轧低碳CFB钢,其微观结构分别为铁素体+贝氏体(命名为F-B钢)和完全的贝氏体(命名为B钢).研究了这2种钢的微观结构和力学性能之间的关系.F-B钢的屈服强度、抗拉强度、伸长率和断裂应变分别为(575±8)MPa、(853±12)MPa、19.0%±0.1%和0.63±0.03.相对比F-B钢,B钢展现出稍低的伸长率,为14.7%±0.2%,而屈服强度、抗拉强度和断裂应变明显提高,分别为(772±11)MPa、(1 160±10)MPa和0.78±0.02.其中B钢展现出更高的屈服强度和抗拉强度主要归结于其完全的贝氏体结构,其可以实现类似于位错强化、细晶强化和第二相强化的作用.此外,进一步详细地研究了它们的变形与损伤行为.结果表明,F-B钢中由于存在铁素体和含量多且更稳定的残余奥氏体,其促进了更持久的加工硬化能力,这是其具有更高伸长率的关键.而B钢由于具有更均匀的微观结构和更低的碳含量,因此变形过程中有助于微观应变的分布均匀,这有利于抑制变形损伤的形成,从而促进断裂应变的提升.

    无碳化物贝氏体钢残余奥氏体微观结构力学性能变形损伤

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    锰对免常化中牌号无取向硅钢热变形行为的影响

    王永强陆勤阳李娜左锐...
    136-147页
    查看更多>>摘要：无取向硅钢免常化生产具有重要的节能降耗、低碳低成本意义,其实现需要合金成分的优化设计,Mn合金化是一种潜在的有效策略,但目前Mn在无取向硅钢热变形过程中的作用尚需全面认识.利用热力学相图计算、热模拟、组织表征分析等手段,研究了Mn含量对1.5%Si-0.3%Al无取向硅钢热变形行为的影响.建立了不同Mn含量试验钢的流变峰值应力本构方程,计算了热变形激活能和发生动态再结晶的临界应变与峰值应变的关系,分析了不同变形条件下不同Mn含量试样的再结晶率和晶粒尺寸.结果表明,Mn含量越高,试样的热变形激活能越大;相同变形条件下,Mn含量越高,试样的流变应力越大,但发生动态再结晶的临界应变与峰值应变的比例却降低;此外,Mn含量越高,试样中动态再结晶的比例越高,即Mn元素促进动态再结晶的发生,这对无取向硅钢的免常化生产有利.在变形温度下Mn含量越高,试验钢中的奥氏体含量越多,基体中固溶的Mn原子也越多.这一方面使得试样的变形抗力越大,热变形激活能越大、流变应力越大;另一方面,由于奥氏体层错能低,位错移动性较差、攀移或交滑移比较困难,动态回复受限,形变储存能可有效累积;再者,由于固溶原子更多,晶格畸变更严重,对位错运动的阻碍和存储效果更明显,也有利于形变储存能的累积.因此,动态再结晶发生得更充分.

    Mn无取向硅钢热变形行为本构方程动态再结晶

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    钼含量对高铬铸铁堆焊层组织及耐磨性的影响

    张凯郭智孙东云李艳国...
    148-158,178页
    查看更多>>摘要：高铬铸铁堆焊层因其较高的耐磨性而广泛应用于各种大型工业设备的内部衬板,研究发现Mo系碳化物可为初生碳化物的生成提供形核点从而细化组织,但Mo元素除了提供形核点外是否对组织存在别的作用仍尚待研究.为了研究Mo含量对高铬铸铁堆焊层组织与性能的影响,设计了一种含Mo超高碳高铬堆焊耐磨板,利用XRD、SEM分析了Mo元素对堆焊层组织、相组成以及磨损后堆焊层表面和纵截面的影响,利用EDS分析了元素在各相中的分配情况,并进一步利用硬度和干砂磨料磨损试验,研究了Mo合金化对高铬高碳堆焊层硬度和耐磨性的影响.结果表明,Fe-Cr-Mo-C合金堆焊层组织主要由γ相、M7C3(M=Fe、Cr)组成.随着Mo含量的提高,堆焊层内初生碳化物含量降低,奥氏体含量增加,单个初生碳化物尺寸先减小后增大;初生碳化物硬度增加,堆焊层宏观硬度先增加后降低;磨损后初生碳化物截断裂纹减少,剥落逐渐减少,其中30Mo试样出现了共晶碳化物的剥落.加入0.13%Mo后磨损失重减少了13.6%,加入0.30%Mo后磨损失重增加了20.0%.这是因为Mo原子的加入会提高初生碳化物的硬度,但是初生碳化物含量在减少,从而导致了堆焊层硬度先升高后降低,磨损失重量先减小后增大.研究结果对高铬铸铁堆焊层制备过程中选择适宜的Mo添加量提供了指导.试验设计了Mo质量分数为0.04%～0.30%的3个试样,结果表明,初生碳化物出现了先细化后粗化的趋势,对这部分变化的趋势还有待进一步细化研究.

    Fe-Cr-C合金堆焊Mo合金化耐磨性M7C3碳化物

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    冷轧压下率对Fe-10Mn-6Al-0.4C钢微观组织及力学性能的影响

    李博宇柳昆冯运莉李涛...
    159-167页
    查看更多>>摘要：Fe-Mn-Al-C系中锰钢凭借低密度、高强度及高塑性的优点,具有广阔的应用前景.试验以Fe-10Mn-6Al-0.4C为研究对象,热轧后经700℃退火60 min空冷至室温.随后分别以40%、60%和70%的压下率进行冷轧,经冷轧后在750℃退火30 min空冷至室温.采用SEM和EBSD检测冷轧退火后的微观组织演变,使用万能拉伸试验机测量其力学性能.结果表明,冷轧板显微组织由条带状δ铁素体、马氏体(M)、奥氏体(A)和α铁素体组成.退火板显微组织由α铁素体、奥氏体和条带状δ铁素体组成.随着冷轧压下率的增加,退火板组织呈层状结构,且平均晶粒尺寸、细晶占比和奥氏体相成分占比均呈先降低后增加,而再结晶程度则由69%增加至83.5%,退火板GND密度降低.压下率为60%时,奥氏体中GND密度急剧下降,退火板由细小的等轴状奥氏体、α铁素体和条带状δ铁素体组成,铁素体晶粒尺寸呈双峰分布,屈服强度为 818.7 MPa,抗拉强度为 962.3 MPa,伸长率为34.3%,强塑积达33.01 GPa·%,获得强度和塑性优异组合.拉伸断口显示,压下率为60%的拉伸断口有着密集细小的韧窝,促进了退火板的伸长率,而压下率为40%和70%都有着不同程度的解理台阶,恶化了伸长率.控制压下率结合短时退火可降低工艺成本前提下形成层状结构,从而提高材料力学性能.

    中锰钢压下率显微组织力学性能轻量化

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    B55SiCr钢的高温流变行为及动态再结晶临界条件

    王庆娟张昭杜忠泽齐泽江...
    168-178页
    查看更多>>摘要：B55SiCr钢主要用于制作汽车悬架簧、阀门簧钢丝等,对汽车平稳性、安全性起着举足轻重的作用,对组织性能有较高的要求.以B55SiCr钢为研究对象,在变形温度和应变速率为800～1 050℃和0.1～20 s-1的范围内进行了热压缩试验,并基于Zener-Hollomon参数,采用线性拟合方法构建双曲正弦Arrhenius本构模型.研究发现,B55SiCr钢的流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大,其热变形激活能(Q)为317 kJ/mol左右.通过本构模型得到流变应力预测结果与试验结果的线性相关系数(R)和平均绝对相对误差(|(δˉ)|)分别为0.992 15和 3.70%.绘制了加工硬化率曲线,并根据应力应变曲线与加工硬化率曲线确定了B55SiCr钢发生动态再结晶(DRX)的临界应力与应变,得到临界条件与Z参数均呈指数关系的结论.分析了B55SiCr钢的显微组织,发现在低温热变形条件下,出现混晶组织,显微组织呈非均匀状态,在高温热变形条件下,显微组织为均匀的等轴晶;分别绘制了不同变形条件下的KAM图和局部取向差分布图,发现随着应变速率的降低及变形温度的升高,位错密度显著降低,DRX更加完全且晶粒逐渐粗化,变形条件为 1 050℃/0.1 s-1 比 850℃/10 s-1 的HAGBs含量增加了13.51%.在变形条件为1 050℃/0.1 s-1 时,材料发生完全再结晶,晶粒粗化,此变形条件下B55SiCr钢具有良好的热加工性;随着应变速率的增加,晶粒细化.

    B55SiCr钢本构模型变形机制动态再结晶临界条件

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    母材晶粒取向对超薄取向硅钢织构演化的影响

    张波张宁何承绪马光...
    179-187页
    查看更多>>摘要：针对超薄取向硅钢制备过程中不同初始取向晶粒在冷轧及退火过程中取向和显微组织演化规律的差异性,系统研究了母材中主要存在的3类偏离标准Goss取向不同程度的Goss晶粒冷轧和退火行为.结果表明,Ⅰ型-准确Goss取向(偏差角小于3°)晶粒在冷轧过程形成锋锐的{111}<112>织构和丰富的形变带及剪切带,剪切带和形变带内均存在少量Goss取向区域;退火过程中此类区域中Goss取向晶粒优先形核,其中剪切带形核比例较大,最终获得以Goss织构组分为主的(<100>//RD)织构,平均晶粒尺寸相对较小.Ⅱ型-η线型({0kl}<100>,k,l≠1)偏Goss取向(偏差角<10°)晶粒冷轧过程形成{111}<112>和{113}<361>织构,剪切带和形变带内均存在少量η线取向组分,而{113}<361>取向区域无剪切带形成;退火过程中剪切带和形变带内的η线取向晶粒优先形核,而大量不均匀分布的非η线取向形核晶粒存在且长大优势明显,最终获得不均匀的退火组织,且η线取向晶粒占比较低.Ⅲ型-{011}<uvw>型偏Goss取向(偏差角小于10°)晶粒的形变再结晶行为与Ⅰ型取向晶粒相似,但冷轧过程形成强度相对弱的{111}<112>织构,而再结晶织构呈现沿η线的漫散分布特征;退火过程中η线取向晶粒优先形核同样主要发生在剪切带与形变带内,但是非η取向晶粒形核分布较为均匀且后续长大优势不明显;退火组织中η线取向晶粒占比较高,组织均匀性较好且平均晶粒尺寸相对较大.综合考虑组织织构演变规律,应选择Ⅱ型取向晶粒占比较少、Ⅲ型取向晶粒占比适中的母材制备超薄取向硅钢.

    超薄取向硅钢母材晶粒取向显微组织织构

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    铁钢界面多模式运输的机车调度计划智能优化

    何姝静郑忠朱道飞张开...
    188-199页
    查看更多>>摘要：目前铁钢界面"一包到底"模式的机车调度研究中,多包型铁水包运送任务存在供需匹配、运输路径选择、机车组包运输等统筹优化能力不足,限制了机车调度计划的优化.为减少机车使用数量,降低机车空载率,从而降低机车运输成本,在保障高炉出铁空包需求、各炼钢厂铁水准时供应的前提下,兼顾运输路径特点、铁包包型、机车运输能力、运包模式、组合运包时间、机车安全运行时间窗口等约束,建立以最小化多模式下机车运输成本为优化目标的机车调度计划优化数学模型;设计了一种有机结合遗传算法与Dijkstra算法的混合遗传算法求解此模型,实现了多包型多运包模式下机车调度计划和运输路径的快速优化.基于某企业12 h实际生产数据的测试结果表明,机车调度计划数学模型和求解算法能在7 min内制订出合理的机车调度计划.与传统蚁群算法求解相比,混合遗传算法收敛更快,机车使用台数由17台减至16台,且机车运输任务次数减少2.94%,机车空载率下降4.59%;与生产实际相比,机车使用台数由18台减至16台,且机车运输任务次数减少10.81%,机车空载率下降35.43%.该方法可有效降低机车运输成本,降低不同机车调度员的个人经验对机车调度方案编制合理性的影响,减轻调度员优化机车调度方案的难度和工作量.

    一包到底机车调度计划多运包模式混合遗传算法铁钢界面

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    《钢铁》杂志征稿启事

    199页
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