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中国冶金
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洪及鄙

月刊

1006-9356

zgyj1234@yahoo.com.cn

010-65276837

100711

北京东城区东四西大街46号

中国冶金/Journal China Metallurgy北大核心CSTPCDCSCD
查看更多>>本刊是中国金属学会主办的综合性期刊，是中国金属学会会刊，也是冶金行业唯一具有科技政策和技术导向性、多学科、多专业、实用性、国内外公开发行的科技期刊。
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    保淬透性结构钢的冶炼关键技术

    赵沛马文俊
    1-12页
    查看更多>>摘要：钢材淬透性对保证钢材的使用寿命、性能稳定性和工作安全具有重要意义.保淬透性钢材在制造、建筑、航空航天等领域中都有着重要的应用.围绕中国保淬透性结构钢的发展,梳理了其标准的演变,并以齿轮钢为例系统总结了保淬透性结构钢对淬透性、洁净度、带状组织、晶粒度和易切削性等冶金质量指标的要求;从低氧含量控制、成分精准控制和夹杂物控制等方面分析了齿轮钢冶炼过程关键控制技术,提出了冶炼及连铸过程关键控制要点.同时,对冶炼工艺流程进行了详细解析,分析了目前主流的两类冶炼工艺流程,即钙处理工艺流程和非钙处理工艺流程的特点.通过上述内容的梳理和分析,为所有保淬透性结构钢和冷镦钢等钢种的冶炼工艺选择提供借鉴.

    淬透性结构钢齿轮钢冶炼技术夹杂物氧含量钙处理

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    高炉智能优化系统综述与展望

    刘然高子扬李宏扬刘小杰...
    13-24,36页
    查看更多>>摘要：钢铁行业是国民经济的重要基础产业,是推进中国式现代化的重要支撑,也是实现"碳达峰""碳中和"目标的重要领域和责任主体.钢铁行业未来的发展方向是绿色化、低碳化、智能化、高质化,随着大数据时代的到来,钢铁行业生产的智能化转型迫在眉睫.高炉作为现代主流冶金工艺中的关键设备,其能否稳定运行和产生良好的生产效益关系到整个钢铁企业的经济效益.传统高炉冶炼存在能耗和污染高、自动化程度不高等问题,国内针对高炉智能优化系统已经有了越来越多的研究和应用,但是仍有改进的空间.首先,从配矿、布料、喷煤、铁水质量预测4个生产状态出发,分析了众多智能优化系统的应用及存在的问题;其次,指出了现阶段高炉智能优化系统整体在数据质量、算法选择、系统集成等方面存在的问题;最后,探讨了高炉智能优化系统的应用前景,并针对上述问题总结了高炉智能优化系统的改进与发展方向.

    钢铁高炉智能化转型系统优化人工智能

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    电弧炉智能炼钢的研究进展

    陆泓彬朱红春姜周华杨策...
    25-36页
    查看更多>>摘要：电弧炉炼钢因具备消纳城市废钢和低碳环保的优势而备受关注,随着人工智能、大数据技术在钢铁工业的应用和发展,以及电弧炉绿色、高效生产的需要,智能炼钢成为电弧炉未来发展的主要趋势.围绕近年来电弧炉智能炼钢核心技术,对电弧炉电气控制、温度控制、成分控制以及配料优化4个方面的研究进展进行了综述.目前,电弧炉智能炼钢研究已经取得了一定的进展,实现了电极自动调节、电能质量智能预测、电能消耗智能预测、温度和成分自动预测、泡沫渣自动控制、废钢自动评级、配料和成本优化等技术,但仍存在控制精度较低、预测模型的鲁棒性较差等缺点.而随着生产数据的不断积累以及智能制造车间精益生产需求的提高,未来电弧炉炼钢将向生产全流程数字化监控、全自动设备控制、高精度智能预测和控制、精细化生产管控和优化等方面发展.同时,还需要进一步耦合各个环节的智能技术,提高智能炼钢技术在不同电弧炉上的适配性,降低其在生产现场的实施难度和成本,实现电弧炉生产全流程的智能控制,从而提高生产安全性、减少废气废物排放、提高生产效率、降低生产成本,实现可持续发展.

    电弧炉智能炼钢电气控制温度控制成分控制配料优化

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    红土镍矿内配煤压块还原特性及高温熔分制备镍铁

    张蕊薛正良蒋澳德胡智超...
    37-46页
    查看更多>>摘要：采用内配煤压块预还原-高温熔分工艺从红土镍矿中提取镍铁合金.研究了褐铁矿型和腐泥土型2种不同性质红土镍矿的矿物特性及其对内配煤压块在不同温度下的还原过程中含铁、镍氧化矿物还原失氧的影响规律,分析了预还原产物高温熔分制备镍铁合金产品的含镍品位和有价元素综合收得率与红土镍矿性质和压块C、O原子物质的量之比n(C)/n(O)之间的关系.结果表明,还原温度对腐泥土型红土镍矿内配煤压块的还原影响很大,n(C)/n(O)为1.2的试样在1 200 ℃下还原30 min后,含铁、含镍矿物才能被充分还原成金属铁和镍,在较低温度(1 100～1 150 ℃)下即使延长还原时间也不能进一步提高还原率;褐铁矿型红土镍矿内配煤压块在1 150～1 200 ℃下还原10 min后,含铁、含镍矿物的还原率分别达到90％以上.红土镍矿内配煤压块在1 200 ℃预还原30 min后,升温到1 600 ℃保温30 min进行熔分,获得镍铁合金.用褐铁矿型红土镍矿内配煤压块预还原-熔分得到的镍铁合金中,镍含量随压块n(C)/n(O)增加而下降;相反,用腐泥土型红土镍矿内配煤压块预还原-熔分得到的镍铁合金中,镍含量随压块n(C)/n(O)增加而升高.缺碳配煤(n(C)/n(O)≤1.0)可抑制腐泥土型红土镍矿中含铁矿物的还原,但对含镍矿物还原的抑制作用更强,最终影响镍的综合收得率,降低了镍铁合金的镍含量.本研究可为开发新的红土镍矿火法提取技术、高效利用红土镍矿生产镍铁提供指导.

    红土镍矿镍铁合金内配煤压块碳热还原高温熔分

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    高温预处理对褐铁矿块矿冶金性能的影响

    张珈铭柴轶凡王世杰石颜硕...
    47-55页
    查看更多>>摘要：天然块矿具有品位高、粒度适宜、组织结构疏松、气孔度较高等特点,应用于高炉炼铁在性能上具有一定的优势.但天然块矿湿度大、结晶水含量高、表面附着细小颗粒等问题成为阻碍块矿大规模入炉的关键,而通过高温预处理可以有效降低天然块矿内部结晶水含量,提高孔隙率.为此探索高温预处理前后褐铁矿的冶金性能,判断高温预处理后天然褐铁矿入炉的可行性.研究证明高温预处理使得褐铁矿内部结构发生改变,由紧实的致密状结构转变为贯通状板结结构,结晶水含量降低,孔隙率提高,抗压强度降低.低温还原粉化指数(IRD)和还原度(Rt)是评价矿石原料入炉的重要指标,是块矿能否顺利入炉、保障高炉透气性和高炉顺行的评判依据.高温预处理对天然褐铁矿冶金性能具有有利影响,低温还原粉化过程主要降低小颗粒褐铁矿掉落比例,高温预处理后褐铁矿IRD＞6.30 由 66.12％提高至 73.21％,IRD＞3.15 由 82.08％提高至 86.48％,IRD＜0.50 由 7.97％降低至 6.47％;高温预处理主要影响褐铁矿中温还原过程中还原性气体与褐铁矿接触面积,即孔隙率是影响还原度的因素之一,经高温预处理后褐铁矿平均孔隙率提高4.77个百分点,高温预处理前褐铁矿Rt由79.58％提高到84.23％.研究结果可为高温预处理后褐铁矿入炉提供理论依据.

    褐铁矿预处理结晶水还原度低温还原粉化性能

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    典型神木低黏结性烟煤的岩相与煤质特征相关性

    刘诗薇陈俞瑾邹冲折媛...
    56-65,112页
    查看更多>>摘要：为了探索神木低变质煤应用于炼焦的可能性,将神木低变质煤划分为低黏结性煤和无黏结性煤,并对神木地区的低黏结性煤和无黏结性煤的岩相特征参数,即镜质组随机反射率(Rran)和煤的显微组分构成进行了测定,探索煤的岩相特征参数与其工业分析结果之间的相关性,系统分析煤的微观组织与其煤质特征之间的关系.结果表明,神木低黏结性煤的岩相特性与煤质特征存在一定的相关性,其活惰比和镜质组含量(∑V)与挥发分(Vdaf)、固定碳(FCd)均呈现正相关,而神木无黏结性煤岩相特性与灰分(Ad)之间呈正相关、与固定碳(FCd)呈负相关、与其余煤质特征之间则没有明显相关性;无黏结性煤的Ran与水分(Mad)呈正相关,低黏结性煤的Rran与Mad无明显相关性;低黏结性煤和无黏结性煤的Rran与挥发分均无明显相关性;低黏结性煤和无黏结性煤的Rran、活惰比和∑V与焦油产率、热稳定性均无明显相关性,但低黏结性煤的焦油产率和热稳定性普遍高于无黏结性煤.研究结果为神木低变质程度煤在冶金领域的高效分级分质利用提供理论基础和技术支持.

    低黏结性煤无黏结性煤活惰比镜质组含量镜质组随机反射率

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    电渣重熔过程熔滴演化的数值模拟分析

    何江一赵岩吕璞雷洪...
    66-74页
    查看更多>>摘要：电渣锭良好的力学性能缘于电渣锭的成分偏析小、组织致密、夹杂物细小弥散等特点,能有效满足高端装备制造业对高性能金属材料需求.在影响电渣锭质量的诸多因素中,熔池内流体流动是影响电渣重熔冶金效果的关键因素.为了准确描述电渣重熔过程中多物理场耦合现象,采用开源软件OpenFOAM利用直接数值模拟方法、标准k-ε模型和重组化群(RNG)k-ε模型模拟了电渣重熔过程的传输现象.结果表明,直接数值模拟得出的金属熔滴形成和滴落过程与试验结果相一致.电渣重熔渣层流动不是充分发展的湍流,直接数值模拟比k-ε模型更适合描述电渣重熔中的熔渣运动.在熔滴形成过程中,熔滴的速度较大,当钢/渣界面能为0.6 N/m时,熔滴形成较小的圆球状;当钢/渣界面能为0.7、0.8 N/m时,熔滴呈圆锥形;当钢/渣界面能不小于0.9 N/m时,熔滴呈椭球状.当钢/渣界面能小于0.8 N/m时,主熔滴脱离细颈时会形成卫星液滴;当钢/渣界面能不小于0.9 N/m时,主熔滴脱离细颈时不会出现卫星液滴.卫星液滴的出现为电渣锭质量的改善提供了保障.

    电渣重熔直接数值模拟钢/渣界面能熔滴标准k-ε模型重组化群k-ε模型

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    连铸过程长水口理论吹氩流量分析

    张育萌程树森冯永平李积鹏...
    75-83页
    查看更多>>摘要：连铸过程水口间接缝容易吸入空气,使得钢液二次氧化.生产中采用长水口吹氩来防止空气吸入,但吹氩流量控制不当会导致铸坯缺陷.水口吸入空气是由于水口内部压力低于大气压,目前水口吹氩流量控制与工艺参数调整并未建立联系.基于连续性方程和伯努利方程建立钢包到中间包的质量-能量守恒数学物理模型,研究长水口钢液流动时水口内压力分布,总结不同出口条件及吹氩流量下水口内流体分布状态,同时计算不同条件下的理论吹氩流量;探究浇注时间、拉坯速度、滑动水口及长水口直径、长水口浸入深度、吹氩流量对水口内压力分布的影响.研究发现,提高拉速、增加长水口浸入深度、减小滑动水口和长水口直径以及提高水口吹氩流量有利于减小水口内负压;当提高拉速、增加长水口浸入深度或增大水口直径时应当加大吹氩流量;使用喇叭型长水口可以降低出口钢液速度,其内部压力小于直筒型长水口,吹氩时其水口出口钢液速度增加量比直筒型长水口小.研究结果为制定长水口吹氩量提供了理论基础.

    长水口伯努利方程连续性方程压力分布吹氩流量

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    基于影响函数法的20辊森吉米尔轧机辊系变形解析

    王军生白金兰赵阳宋君...
    84-92,121页
    查看更多>>摘要：为了实现轧辊-轧件一体化的辊系弹性变形计算,提出简支梁和悬臂梁相结合的模型,计算支撑辊弹性弯曲影响函数,采用影响函数法建立了20辊森吉米尔轧机的辊系变形计算模型.计算过程中,针对每个单元压下量的微小差距,选用Bland-Hill模型逐单元计算轧制力后合成为总轧制力,将轧件变形考虑进来,实现轧辊-轧件一体化辊系变形计算.以鞍钢SENDZIMIR MILL ZR22B54"为研究对象进行实例验证,计算了轧制力及其横向分布、辊间压力分布以及出口轧件横向厚度分布,计算结果与现场设定值偏差在3％以内,验证了计算模型的有效性.研究结果为分析20辊森吉米尔板形控制规律提供了一种有效手段.

    20辊森吉米尔轧机支撑辊影响函数辊系变形计算影响函数法辊间压力分布轧件横向厚度分布

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    海工用高氮钢螺栓的制备及其组织性能分析

    刘吉猛王书桓赵定国李皓...
    93-101,130页
    查看更多>>摘要：海工用螺栓长时间浸泡在海水中,要求其强度高、屈强比低、耐蚀性好.设计制备了一种低成本节镍型的高氮钢螺栓,通过组织观察、XRD检测、力学性能试验、化学浸泡腐蚀试验和动电位极化曲线测试,并与海工常用的316不锈钢螺栓进行对比分析.研究结果表明,本试验螺栓微观组织为奥氏体组织,且组织中含有大量孪晶并伴有少量第二相氮化物析出;试验螺栓抗拉强度为877 MPa、屈服强度为690 MPa、断后伸长量为7.3 mm、屈强比为0.79,该螺栓在抗拉强度不低于316螺栓的条件下,屈强比为其的84％,断后伸长量是其的2.16倍,力学性能明显优于316不锈钢螺栓,满足奥氏体不锈钢螺栓80等级要求.在质量分数为6％的FeCl3溶液中浸泡15 d的腐蚀试验表明,试验螺栓腐蚀失重率为0.051％,是316不锈钢螺栓腐蚀失重率0.132％的38.6％;动电位极化曲线结果显示,试验螺栓相较于316不锈钢螺栓自腐蚀电位更正,腐蚀电流密度更小,耐局部腐蚀性能更优异.综上,试验高氮钢螺栓成本低,力学性能和耐点蚀、耐局部腐蚀性能均优于316不锈钢螺栓,研究结果为海洋工程用高强螺栓新材料提供了理论依据和数据支撑.

    高氮钢螺栓力学性能耐腐蚀失重率极化曲线

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