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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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收录年代

    高铝钢连铸保护渣研究进展

    何生平刘亚东李权辉刘耕夫...
    1-11页
    查看更多>>摘要：由于连铸相对于模铸在能耗、效率和成本等方面具有优势,近年来,各种铝质量分数为0.5%～3%甚至高达5%～12%的低密度高铝钢相继采用或计划采用连铸生产,然而高铝钢连铸结晶器内存在的渣-金反应[Al]+(SiO2)→[Si]+(Al2O3)引起保护渣成分和性能变化,妨碍了保护渣正常发挥润滑和控制传热的冶金功能,导致凹陷、裂纹等铸坯表面质量问题以及漏钢等生产事故频发,成为影响高铝钢连浇的主要限制性环节.为保证铸坯表面质量和连铸过程的顺行,除提高钢水洁净度外,减弱因渣-金反应所引起的保护渣性能的大幅变化是高铝钢连铸的必然要求.为此,国内外研究人员以减弱渣-金反应性或稳定渣-金反应后性能为目标,进行了各种尝试和探索.首先提出了可促进熔渣快速更新的低碱度低黏度保护渣技术思路,但当钢中铝质量分数较高时,随着反应进行,保护渣黏度逐渐增大,消耗量降低,难以维持保护渣性能的相对稳定,实际生产过程中铸坯表面质量问题突出,黏结频发,无法稳定实现多炉连浇.为此,低反应性和非反应性连铸保护渣应运而生,成为高铝钢连铸保护渣研究热点.在渣-金反应性综述的基础上,重点介绍了高碱性高玻璃化、CaO-SiO2基高反应性、CaO-SiO2-Al2O3基低反应性和CaO-Al2O3基非反应性等保护渣的特点及其研究进展和存在的问题,并提出了高铝钢连铸保护渣今后研究重点和发展方向.

    连铸保护渣高铝钢渣-金反应润滑传热熔渣结构

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    《连铸》2024年"高效连铸装备与技术"专刊征稿通知

    11页
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    高炉渣余热回收数值模拟研究进展

    李晨晓姚鑫林岩黄兴...
    12-21页
    查看更多>>摘要：高炉渣是高炉炼铁过程中典型的副产物,排放温度高达1 450～1 550℃,具有大量的高品位热能,占钢铁工业总能耗的近30%.高效回收高炉渣余热为钢铁工业绿色高质发展提供保障.目前干法粒化技术作为高效处理高炉熔渣的方式,学者对熔态渣向颗粒渣转化过程、颗粒渣流动过程余热回收技术展开相关研究,取得一定成果.通过数值模拟可以降低成本,系统总结出余热回收过程中的关键环节,为实际操作提供理论指导.在此基础上,系统阐述了高炉渣余热回收物理法处理现状及高炉渣模拟常用数值方法,详尽介绍了高炉渣在离心造粒过程和换热器内的多相流动特性和传热特性的研究现状.在离心造粒过程,学者们利用不同的模型对熔渣凝固过程进行数值模拟研究,探索了颗粒物性及工况对余热回收的影响,优化了操作参数.在换热器冷却过程中,学者们利用DEM-CFD仿真模拟深入研究了高炉渣在流化床、固定床和移动床中多相流动和传热特性.通过数值模拟为优化余热回收工艺提供了方向,但大部分研究是针对高炉渣的多相流动特性,对传热方面以及带化学反应的研究较少,同时对渣粒的建模有一定条件性,并未考虑渣粒变形及团聚情况.因此,寻找合适的数学模型以及加强对传热特性和带化学反应的研究来优化炉渣余热回收工艺,提高回收效率成为未来的发展方向.

    高炉渣数值模拟DEM-CFD离心造粒余热回收

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    褐铁矿对烧结矿铁酸钙形貌及微区组成的影响

    张国成罗果萍柴轶凡宋巍...
    22-32页
    查看更多>>摘要：为了探究褐铁矿配比变化对烧结矿铁酸钙形貌及微区组成的影响,明确褐铁矿配比增加时烧结矿的转鼓强度性能变化趋势,利用FactSage 7.1热力学模拟软件计算了不同褐铁矿配比条件下混合矿的黏附粉含量及其液相生成性能,同时采用矿相显微镜结合OIA自动矿相系统和EPMA电子探针依据铁酸钙微观形貌特征不同的原理对烧结矿矿物学特征及铁酸钙微区组成进行了研究.结果表明,烧结矿黏结相主要由铁酸钙和硅酸盐组成,铁酸钙形貌以针柱状为主,纤维状为辅,纤维状铁酸钙主要形成于铁酸钙形成初期,具有SiO2 组分含量高和w(Fe2O3)/w(CaO)低的特点,随着铁酸钙黏结相的发展,Fe2O3组分含量增加,w(Fe2O3)/w(CaO)提高,促进了铁酸钙晶粒的发展长大,形成针柱状.当褐铁矿配比由33%增加到50%时,由于粗粒度LB矿配比增加21%,导致黏附粉质量分数降低2.16%,热力学理论模拟计算单位质量黏附粉产生液相量降低0.25%,w(Fe2O3)/w(CaO)降低0.3,表明褐铁矿配比增加不利于烧结矿铁酸钙的形成发展;热力学模拟计算结果与实际烧结结果相吻合,实际烧结矿中铁酸钙总量降低7.75%,其中针柱状铁酸钙质量分数降低9.78%,针柱状铁酸钙中w(Fe2O3)/w(CaO)降低0.68,一定程度上弱化了针柱状铁酸钙晶粒的发展,铁酸钙形貌多为细碎纤维状,铁酸钙连晶发展受限,最终导致烧结矿转鼓强度受到不利影响.

    褐铁矿液相生成性能铁酸钙微观形貌微区组成烧结

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    高硅超细铁精矿熔剂性球团矿固结行为及还原特性

    温宝良范子豪李家新刘德楼...
    33-44页
    查看更多>>摘要：高炉高比例球团矿冶炼技术是减轻炼铁系统碳排放和环保压力的重要方案.将高硅超细铁精矿资源作为球团矿生产原料,有助于拓宽中国国内铁矿资源来源,加大中国国内贫矿应用力度.系统地探讨了碱度对高硅超细铁精矿球团矿固结行为和还原特性的影响.通过热力学计算、矿相分析、扫描电镜-能谱分析等方法对其固结行为和还原特性进行了研究.研究结果表明,随着碱度的增加,高硅超细铁精矿球团矿抗压强度先增加后降低,孔隙率先降低后增加,碱度为0.06～0.73时,球团矿的抗压强度均大于4 000 N/个,碱度为0.24时的球团矿抗压强度最高,孔隙率也最低.碱度的增加会降低高硅超细铁精矿球团矿中的二氧化硅相含量,促进铁酸钙相和硅酸盐相的生成.在碱度为1.20、温度为1 300℃条件下,球团矿中液相比例可达24.38%.碱度大于0.73时,球团矿中的液相量在大于1 250℃后会迅速增加.随着碱度的增加,高硅超细铁精矿球团矿渣相和硅酸盐相中的钙元素含量会逐渐增加,此外,碱度越高,赤铁矿晶粒越容易呈现多边形结构且晶粒间填充的渣相量越多.随着碱度增加,高硅超细铁精矿球团矿还原度和还原膨胀率先降低后增加,球团矿抗还原粉化性能减弱.碱度大于0.24后,球团矿内部孔隙率和铁酸钙相含量的增加使得还原气体能更容易扩散至球团矿内部并促进还原反应的进行,可以有效提高球团矿的还原度,碱度为1.20时的球团矿还原度比碱度为0.06时提高了34.9%.

    高硅超细铁精矿熔剂性球团矿碱度抗压强度固结行为还原特性

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    高品位赤铁矿带式焙烧机制备气基直接还原用氧化球团技术

    王金郭正启朱德庆潘建...
    45-55页
    查看更多>>摘要：钢铁行业是典型的高耗能、高排放行业.近些年来,中国钢铁行业发展迅猛,目前已经是世界上最大的钢铁生产国和消费国.相比于烧结,球团工艺对环境更为友好.在双碳背景下,发展直接还原工艺是钢铁行业碳减排的重要举措.以高品位赤铁矿为研究对象,研究碱度、配碳量、黏结剂种类和用量以及热工制度等因素对生球和成品球团质量的影响,开发高品位赤铁矿气基直接还原用氧化球团技术.结果表明,以该高品位赤铁矿为原料制备的球团,在相同的热工制度以及黏结剂用量下,相比膨润土和丙烯酰胺(PAM),F黏结剂作为球团黏结剂的效果是更优的,在碱度为自然碱度的条件下即可获得抗压强度大于 2 500 N/P的成品球团,而以膨润土和丙烯酰胺(PAM)为黏结剂制备球团,则需要碱度大于0.3才能获得满足生产标准的成品球团;该高品位赤铁矿以F黏结剂、膨润土和丙烯酰胺(PAM)为黏结剂制备球团,提高碱度都能改善球团的焙烧性能,提高成品球团的抗压强度;一定范围内,配加兰炭可提高以该高品位赤铁矿所制备的球团的焙烧性能;该高品位赤铁矿以PAM为黏结剂,在最佳条件下可获得铁品位达到68.22%、(SiO2+Al2O3)质量分数小于2%、抗压强度大于2 500 N/P、冶金性能良好的成品球团,可作为优质的气基直接还原用氧化球团原料.

    赤铁矿气基直接还原球团带式焙烧机半工业试验冶金性能

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    图像识别技术在高炉风口识别与监测中的应用前景探索

    段一凡刘然刘小杰李欣...
    56-70页
    查看更多>>摘要：通过提取高炉风口视频数据的帧图像,并结合先进的图像识别算法监测高炉风口区域的工作状态,实时分析相应的高炉调参策略,有利于降低高炉风口的休风率与时长,同时弥补现阶段依靠人工经验判断风口状态存在的响应滞后、结果不准确的工艺缺陷,保证高炉的长期稳定顺行.以国内某钢铁厂在2023年6月1日—6月31日的风口视频数据为基础,梳理了高炉炼铁过程中4种常见的风口异常状况,并结合炼铁原理分析了主要原因及应对措施,包括挂渣、涌渣、断煤和漏水.然后总结了图像识别技术在高炉风口识别与监测中的应用路线,包括图像预处理、风口的识别与预警和专家经验的植入3个阶段,同时对目前应用较广的图像识别算法进行了介绍,包括卷积神经网络、Transformer机制和图神经网络,并对后2种算法进行了肯定.最后,基于图卷积神经网络开发了关于高炉风口的监测与分析系统1.0版本,并对其功能进行了简要介绍.秉持低延时与高精度的发展原则,通过对风口异常和图像识别算法的梳理探究未来高炉风口图像识别的应用路线,为钢铁企业选择合理的风口监测技术,提升风口识别与监测领域的智能化水平提供一种理论参考.

    高炉风口监测风口异常图像识别智能化建设高炉炼铁

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    双水口钢包浇注末期汇流旋涡形成的影响因素

    赵烁卢中阳张泽马致遥...
    71-79页
    查看更多>>摘要：钢包浇注末期,当钢液面降低到一定高度时,由于钢液的黏性、初始切向速度和科氏力的相互作用,钢包内会形成漏斗状的汇流旋涡.旋涡一旦贯通到水口会把钢水上方的炉渣和空气卷入到钢水中污染钢液,因此在生产中需准确把控旋涡的产生和贯通高度,以便在形成旋涡时及时关闭浇钢口.另一方面通过优化钢包工艺参数从而使旋涡延迟产生也可减少钢包留钢量,提高金属收得率.针对双水口钢包浇注末期旋涡的特性和影响因素研究很少.以一个服役的150 t双水口工业钢包为原型,基于相似原理,采用有机玻璃制作了1∶3.5的钢包物理模型,通过水模拟方法研究了钢包静置时间、初始液位高度、水口位置、水口结构、底吹搅拌和阻旋装置等因素对浇注末期旋涡形成过程的影响.结果表明,钢液静置时间和初始液位高度对旋涡高度无明显影响,而水口位置对旋涡的起旋高度影响较大,对贯通高度几乎无影响.当2个水口偏心率分别为0.60和0.83时,旋涡的起旋高度最小,为17 mm.与漏斗形水口相比,正方形水口可以降低旋涡的起旋高度.另外,在本试验条件下,增加底吹搅拌操作对控制旋涡不利,而在距离包底中心0.6R(R为钢包底半径)处,靠近2个水口连线处安装阻旋装置会降低旋涡的起旋高度,有利于抑制旋涡的产生.

    钢包双水口浇注末期物理模拟汇流旋涡

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    高镍316L不锈钢连铸方坯凝固模式及残留铁素体特征

    王洋陈蕾牟望重张政睿...
    80-91页
    查看更多>>摘要：奥氏体不锈钢中的残留铁素体对其使用性能有着重要影响,而残留铁素体特征主要与成分、冷却速率和凝固模式有关.研究了高镍含量316L奥氏体不锈钢连铸方坯,其成分位于共晶点附近,凝固模式容易发生改变.采用金相显微镜(OM)、image-pro-plus软件计算等方法,探究316L奥氏体不锈钢连铸方坯沿厚度方向残留铁素体特征及分布规律.结果表明,残留铁素体沿厚度方向呈现短棒状、颗粒状、骨骼状和网状结构,其铁素体分布情况与板坯中"M"形分布相似.铸坯表面到距铸坯表面55 mm处,铁素体体积分数在2%左右波动,在距铸坯65 mm处,铁素体体积分数增加到最高值(4.77%),随后75 mm处铁素体体积分数又突然降低,从75 mm到中心铁素体体积分数有增加趋势.使用电子探针(EPMA)分析发现,Cr、Ni、Mo、Si、Mn等元素都出现了不同程度的微观偏析现象,同时发现由铁素体通过固态相变形成的二次奥氏体还保留部分铁素体的成分特征.使用热力学计算软件(Thermo-Calc)计算了Fe-Cr-Ni三元相图以及铸坯边部和中心的平衡凝固过程,计算结果表明,铸坯边部以FA模式凝固,铸坯中心以AF模式凝固.通过残留铁素体形貌判断的凝固模式与热力学计算结果不同,铸坯在边部和中心以AF模式凝固,在柱状晶区出现了以FA模式凝固的骨骼状铁素体.最后分析了残留铁素体分布的形成机理,表面细晶区铁素体体积分数较少,这是由于表面凝固模式为AF模式;在距铸坯表面65 mm处铁素体体积分数增加到最高值,这是由于凝固模式发生了由AF模式向AF+FA模式的转变;75 mm处铁素体体积分数降低,这是由于凝固模式又转变为了AF模式;从75 mm处到铸坯中心,等轴晶结构和冷却速率降低使得固态相变所需的扩散距离增加,导致铁素体体积分数增加.

    316L奥氏体不锈钢铁素体形貌铁素体体积分数热力学计算凝固模式

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    稀土处理无取向硅钢23W1700冶炼全流程夹杂物分析

    王涛陈超牟望重薛利强...
    92-103,115页
    查看更多>>摘要：在无取向硅钢中,微细夹杂物及析出物会严重恶化材料的铁损和磁感应强度.以某企业生产的高牌号无取向硅钢23W1700为研究对象,通过对生产全流程的夹杂物进行研究,采用扫描电子显微镜和能谱仪对夹杂物的形貌、种类和尺寸进行分析并对铸坯中析出相进行计算.结果表明,在无取向硅钢生产过程中,在RH(Ruhrstahl Heraeus)真空精炼处理加铝后,夹杂物主要为AlN,还有少量的Al2O3及其复合夹杂物;RH加稀土后,夹杂物会转变为ReS夹杂物,同时外部包裹少量的AlN夹杂物;加脱硫剂后,主要以小尺寸的Re2O2S为核心且外部包裹AlN的复合夹杂物为主;在中间包浇铸过程中,发现了以ReAlO3或Re2O2S为核心且外部包裹AlN的复合夹杂物;在铸坯中,发现了球状的MgS,同样发现了与中间包有相同成分的ReAlO3或Re2O2S为核心的夹杂物,两者只是成分略有差异.在整个冶炼流程中,随着钢液稀土含量的逐步降低,稀土夹杂物的变化趋势主要为ReS→Re2O2S→ReAlO3.夹杂物平均尺寸主要为2～4 μm,其中RH加稀土前夹杂物尺寸最小、RH加稀土后夹杂物尺寸略有增加,RH处理结束后夹杂物尺寸趋于稳定,最终铸坯中夹杂物尺寸为2.9 μm左右.利用计算软件Thermo-calc对钢液中夹杂物的析出进行计算,热力学计算结果表明,钢液未凝固时,其夹杂物主要为Al2O3,待钢液全部凝固后,会依次析出Ce2O2S、Ce2S3、AlN、MnS,这也与试验得到的夹杂物类型较为相符.

    无取向硅钢冶炼全流程稀土夹杂物夹杂物分析析出相计算

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