炼钢

2025年3期封面和目录

2025, 41(3): 0.

摘要 ( 37 )

PDF (283KB) ( 10 )

相关文章 | 计量指标

板坯连铸结晶器流场、卷渣以及非稳态过程物理模拟的最新进展

赵宇航, 杨健, 张同生

2025, 41(3): 1.

摘要 ( 21 )

PDF (4289KB) ( 21 )

相关文章 | 计量指标

围绕连铸结晶器流场与卷渣的物理模拟研究，阐述了拉速、氩气流量、水口结构与倾角、水口浸入深度对于不同断面宽度结晶器中流场与卷渣的影响。研究表明综合拉速、氩气流量、水口倾角、水口浸入深度的调整可以有效地优化不同断面宽度结晶器流场，抑制保护渣卷渣，对于提升连铸坯表面质量有重要作用。对于非稳态流场，在开始改变拉速阶段和停止改变拉速阶段，结晶器窄面附近和结晶器1/4宽度液面波动显著增大。在改变拉速的三个阶段中，在较大拉速（1.6 m/min）时，改变拉速对液面波动的影响最大。提出常规板坯连铸结晶器流场应更加重视非稳态流场的研究，才能更好地还原连铸结晶器流场在全连铸过程的真实情况，对优化连铸整体工艺具有重要意义。

非调质钢中MnS夹杂的双重作用及控制方法

李鹏举, 丁志军, 王书桓, 宋春燕, 李晨晓, 薛月凯

2025, 41(3): 19.

摘要 ( 18 )

PDF (4142KB) ( 11 )

相关文章 | 计量指标

硫元素在钢中被认为是有害元素，高品质钢需要尽量去除硫元素，而非调质钢中添加适量的硫元素有利于钢中MnS生成。MnS在非调质钢中能提升切削性能，钉扎晶界，抑制晶内铁素体长大，促进晶内针状铁素体形成，极大提高非调质钢韧性，然而在轧制过程中，MnS易变形成长条状，降低钢的力学性能。控制钢中形成小尺寸弥散分布的球形或纺锤形 MnS夹杂物是改善钢易切削性能、保障钢的力学性能的关键。钢中MnS夹杂物的控制是一个系统工程，涉及冶金工艺全过程，系统综述了非调质钢中MnS夹杂物的生成原因、影响因素及控制措施。

直流炼钢电弧炉电弧控制的仿真与实践

贺美乐, 钟星立, 张豫川, 吴学涛, 王庆, 杨宁川

2025, 41(3): 32.

摘要 ( 15 )

PDF (7480KB) ( 8 )

相关文章 | 计量指标

为提升直流电弧炉电弧的稳定控制水平，采用数值仿真对大电流供电布线的电磁场及电弧受力进行研究，并分析了供电回路分段、炉壳及偏心部分、加料段和电极高度的影响。结果表明，绕圈布置方式(方案2)相对最优，促使电弧偏向电源室相反方向的力主要来自导电横臂、电源室导线和绕圈竖直段，占比分别为44.7%、19.6%和16.9%，而抑制偏弧的力来自绕圈水平段。因此可通过提升导电横臂、避免电源室与电炉距离过近和绕圈竖直段远离电弧的方式减弱偏弧，同时可通过延长炉底绕圈水平段增加偏弧抑制力。炉壳磁屏蔽显著，偏心区使电弧略偏向自身，影响较小(0.88 N)。加料口使电弧受力增加7.2倍，但废钢堆叠可减弱偏弧，有利于废钢熔化。提升电磁力电极平均减少1.36 N/m，对偏弧影响较小。

镁在钢中溶解度的计算与试验测定

徐光, 齐江华, 李阳, 姜周华

2025, 41(3): 39.

摘要 ( 21 )

PDF (1367KB) ( 7 )

相关文章 | 计量指标

为研究镁在钢中作用，对钢液中镁的活度系数进行了研究。通过热力学与动力学计算可知：镁气泡所受静压力越大临界形核半径越小；钢液中镁气泡所受外界压力是炉内静压力的4倍，镁气泡所受压力可代表钢液接触到的镁蒸气压；炉内静压力越大，镁在钢液中停留时间越长。利用加压感应炉，设计5组压力递增的镁溶解度测定试验，压力范围为0.1~0.5 MPa，每组试验两炉，分别添加足量和4倍的镁，测定了一定温度、压力条件下镁在钢液中的溶解度。根据试验结果，通过热力学计算得到镁在钢液中的活度系数γ_Mg⁰=74.99。与国内外多位学者研究结果进行对比，完全不同的试验方法得到镁活度系数值相近，说明本研究的结论具有较高的可信度。

130 t钢包底吹氩工艺中关键影响因素的模拟研究及优化策略

曹磊, 胡谨, 付菁媛, 赵定国, 张立民, 张杰

2025, 41(3): 47.

摘要 ( 18 )

PDF (3054KB) ( 14 )

相关文章 | 计量指标

通过系统的数值模拟试验，研究了单吹气孔配置下吹氩孔位置及流量对钢液流场的影响，双孔吹氩配置下双孔夹角位置对钢液流场的综合影响，以及创新性地引入滑板吹氩方式下不同双孔夹角位置对钢液流场的独特影响规律。结果表明，吹氩孔位置显著影响钢液流场中的死区比例和卷渣风险，最佳位置需根据具体工艺目标权衡选择。随着吹氩流量的增加死区比例先降低后增加，流量600 L/min时混合效果最佳，但需注意控制流量以避免卷渣。双孔吹氩配置下，透气砖间夹角为135°时能在降低死区比例和提高混匀效果方面取得良好平衡。滑板吹氩技术有效解决了引流砂污染问题，透气砖间夹角90°时混合效率高且卷渣风险低。

精炼渣中FeO对低碳铝镇静钢洁净度的影响

江野, 郭志杰, 孙彦辉

2025, 41(3): 57.

摘要 ( 26 )

PDF (1211KB) ( 23 )

相关文章 | 计量指标

在实验室条件下研究了熔渣中FeO质量分数（0%~12%）对低碳铝镇静钢洁净度的影响以及夹杂物形成行为。结果表明随着熔渣中FeO含量的提高、钢液洁净度恶化；同时发现当熔渣中FeO质量分数不大于5%时，钢中会形成MgO-Al₂O₃夹杂，当顶渣中w（FeO）≥8%无法生成MgO-Al₂O₃夹杂。通过热力学软件Factsage 8.1计算了熔渣中成分活度的变化，Wagner模型计算了钢中MgO-Al₂O₃夹杂物的形成路径，揭示了熔渣中FeO影响钢中夹杂物形成行为机理。钢中MgO-Al₂O₃夹杂形成机理：顶渣中的（MgO）被钢中的[Al]分解生成的[Mg]进入钢液后先在钢渣界面与FeO反应，残余的[Mg]与Al₂O₃反应后形成MgO-Al₂O₃夹杂。

倒角结晶器吹氩对铸坯气孔缺陷成因的模拟研究

颜海波, 陈曙光, 刘斌, 王国斌, 王明林

2025, 41(3): 62.

摘要 ( 13 )

PDF (3891KB) ( 13 )

相关文章 | 计量指标

结晶器吹氩有防止水口结瘤和提高钢水洁净度的作用，但同时也增加了铸坯气孔缺陷发生率，尤其是对板坯倒角铸坯而言。根据某厂生产数据，建立了1∶1的结晶器水模型和基于Euler-Lagrange体系的离散相数学模型，研究了连铸工艺参数对窄面倒角区域氩气泡分布行为的影响。研究结果表明：拉速是影响结晶器内氩气泡分布的最主要因素，在现有工况条件下，当拉速增加到1.5 m/min和1.8 m/min时，窄面倒角区域氩气泡数量急剧增加到85个和125个，增加了氩气泡被铸坯捕获的机率；不吹氩时水口钢液射流冲击深度最大为338 mm，吹氩量为15 L/min时冲击深度最小为210 mm，冲击深度差值为128 mm；在宽面和窄面交会处，直角结晶器HDPE（高密度聚乙烯）粒子数量明显低于倒角角度为30°和60°结晶器的数量，这主要是因为倒角结构使凝固坯壳更靠近钢液射流区域，而且增加了氩气泡与凝固坯壳接触面积。

加热过程含铈无取向硅钢中稀土夹杂物的转变

任强, 崔凌霄, 刘玉宝, 程玉杰, 张立峰

2025, 41(3): 71.

摘要 ( 12 )

PDF (3851KB) ( 8 )

相关文章 | 计量指标

对无取向硅钢进行稀土处理可以改性钢中夹杂物进而提升软磁性能；在固态钢中稀土夹杂物能够与钢基体中溶解元素发生反应，从而引起夹杂物形貌、成分和尺寸的变化。通过加热试验研究了加热温度和保温时间对含铈质量分数53×10^-6的无取向硅钢中Ce₂O₂S和CeAlO₃夹杂物转变行为的影响。通过扫描电镜的夹杂物自动分析系统定量地分析了钢中夹杂物的形貌和成分的变化。研究发现，钢中的CeAlO₃和Ce₂O₂S夹杂物在1200~1300 ℃加热时会和固态钢中的硫和铝元素发生反应，生成Al₂O₃-Ce₂S₃复合夹杂物；当加热温度为1400 ℃时，Ce₂O₂S夹杂物转变为CeAlO₃-Ce₂S₃，而CeAlO₃夹杂物不发生转变；当加热温度达到1500 ℃时，Ce₂O₂S和CeAlO₃夹杂物都不会转变。随着温度从1300 ℃升高至1600 ℃，夹杂物的转变程度逐渐降低，夹杂物中a(Al+S)/ a(Ce+O)的值从1.17降至0.25。1200 ℃时随着加热时间从1h延长至5h，a(Al+S)/ a(Ce+O)的值从0.25增加至1.33，夹杂物的转变程度逐渐增加。在1200 ℃加热1h内，夹杂物转变速率最快，延长加热时间至5h，夹杂物成分趋于稳定。试验结果和热力学计算基本符合。

搪瓷钢铸坯厚度方向夹杂物析出规律研究

白春英, 白国君

2025, 41(3): 81.

摘要 ( 15 )

PDF (2451KB) ( 8 )

相关文章 | 计量指标

搪瓷钢因其优良的性能被广泛应用，而夹杂物是影响搪瓷钢性能的主要原因。为了减少搪瓷钢中夹杂物对其性能的影响，以某厂搪瓷钢为研究对象，采用夹杂物自动扫描、扫描电镜等方法对搪瓷钢铸坯厚度方向夹杂物变化规律进行了研究。结果表明，铸坯中MnS和TiN夹杂物在厚度方向上（从铸坯内外弧至中心）的数量变化规律相对称。MnS数量在厚度方向上先减小后增大，TiN数量变化规律则完全相反。TiN的形貌主要呈现为矩形块状以及一些多边形块状，MnS的形貌主要呈现为球状和纺锤体状。理论计算结果表明，搪瓷钢中元素偏析趋势为：S＞Ti＞N＞Mn；铸坯中夹杂物的析出顺序为：TiN>MnS。随着冷却速率的增大，析出夹杂物的尺寸不断减小。在冷却速率一定时，随着钢中锰含量、硫含量和氮含量的增加，以及钛含量的减小，铸坯中夹杂物的析出尺寸不断增大。

U71Mn钢冶炼流程中夹杂物特征及演变分析

郭朝军, 李耀强, 苗招亮, 张学伟, 张立峰

2025, 41(3): 91.

摘要 ( 18 )

PDF (4405KB) ( 12 )

相关文章 | 计量指标

对国内某钢厂生产的U71Mn高速钢轨冶炼过程非金属夹杂物的成分、数量和类型变化展开研究。结果表明：转炉出钢脱氧合金化后形成的夹杂物主要为SiO₂-MnO-Al₂O₃型夹杂物，LF经过造渣后夹杂物转变为CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO型夹杂物，这是因为精炼渣碱度的影响以及合金带入了Ca和Al，同时Al能够还原精炼渣中MgO；在RH过程，受到钢液中碳促进MgO的分解作用，夹杂物中MgO质量分数从进站10%降低到破空后的5%；连铸过程中间包内夹杂物主要为Al₂O₃-CaO-SiO₂-MgO型夹杂物，这是由于覆盖剂中较高的Al₂O₃含量影响；连铸坯以及钢轨内夹杂物均为Al₂O₃-CaO-SiO₂-MgO型夹杂物，该类夹杂物熔点较低，轧制过程易变形。连铸坯在凝固过程，Ca、Al和O等元素溶解度降低，将以氧化物夹杂形式析出，导致夹杂物中Al₂O₃含量和数量增加。

20CrMnTiH齿轮钢冶炼全流程夹杂物形成和演变规律

李伟涛, 汤群伟, 王凯民, 贾星宇, 王华军, 唐海燕

2025, 41(3): 101.

摘要 ( 13 )

PDF (1862KB) ( 9 )

相关文章 | 计量指标

为进一步降低和控制某钢厂由BOF→LF→VD→CC流程生产的20CrMnTiH齿轮钢中的非金属夹杂物，对其冶炼全流程进行系统取样分析，并结合热力学计算探究了夹杂物的形成机理和演变规律。结果表明，LF精炼前期夹杂物主要为Al₂O₃，LF精炼后期夹杂物逐渐向CaO-(MgO)-Al₂O₃转变，VD破空钙处理后夹杂物演变为CaO-MgO-Al₂O₃-CaS。热力学计算表明，当钢中w[Al]为0.021%时，w[Ca]仅大于1 ×10^-6就可将Al₂O₃改性为CaO·Al₂O₃，w[Ca]控制在（8～29）×10^-6时可生成液态的12CaO·7Al₂O₃，此时若将w[S]控制在0.003%以下，还可避免CaS在12CaO·7Al₂O₃表面析出。针对铸坯中的TiN夹杂物，计算表明当凝固分率f_s为0.74时，TiN夹杂物开始在固液两相区析出，为此可以采用加强二冷强度的方式，降低钢液在固液两相区的停留时间，达到抑制TiN析出的效果。

当期目录