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当期目录

2024年 第40卷 第2期    刊出日期:2024-04-05
上一期   
专题论述
超低碳IF钢冶炼过程炉渣对夹杂物控制研究进展
王 亮, 杨 健, 张同生, 张银辉
2024, 40(2):  1-22. 
摘要 ( 16 )   PDF (19824KB) ( 22 )  
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超低碳IF钢板主要应用于汽车面板等超深冲部件,其面临的主要质量问题是夹杂物、卷渣、气泡造成的炼钢缺陷,因此全生产流程中所采用的炉渣性质对控制炼钢缺陷具有重要作用。分别从炉渣的物化特性以及所在工序炉渣特性两个角度归纳总结了炉渣对夹杂物控制产生的影响,发现炉渣对夹杂物的吸附溶解与炉渣的物化性质和夹杂物的尺寸相关。RH精炼渣主要控制目标是低氧化性和合适的w(CaO)/w(Al2O3),TFe质量分数一般控制在2.0 %~8.0 %,w(CaO)/w(Al2O3)控制在1.2~1.8,此外精炼渣碱度一般控制较高为4.0~10.0。中间包覆盖剂和结晶器保护渣首先要防止钢液增碳,其次是防止渣中SiO2造成钢液的二次氧化,同时它们还应拥有良好的吸附夹杂物的能力。超低碳IF钢中间包高碱度覆盖剂一般碱度为2.9~11.5,w(CaO)/w(Al2O3)控制在1.0~2.5,(FeO +MnO)质量分数控制在1.9 %~4.0 %。而超低碳IF钢结晶器保护渣的碱度一般控制较低在0.85~1.0,w(CaO)/w(Al2O3)控制在5.0~8.5,(FeO+MnO)质量分数小于1 %。
铁水预处理
浸入式喷吹铁水包内多相流行为与反应动力学
王 鑫 , 张 飞, 刘 泳, 张彩东, 田志强, 郑淑国, 朱苗勇
2024, 40(2):  23-30. 
摘要 ( 9 )   PDF (17047KB) ( 12 )  
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为提高喷吹式铁水预脱硫过程的脱硫效率,以某厂180 t铁水包为基础,建立了铁水包内CFD-DSM(计算流体力学-脱硫反应模型)耦合模型,系统研究了铁水预脱硫过程的气固液多相流行为及反应动力学,揭示了溶解镁脱硫、镁气泡脱硫、氧化钙脱硫与渣层脱硫对脱硫反应的贡献,阐明了载气及镁粉流量对脱硫反应的影响规律。结果表明:气泡流股的穿透深度较小,但其并未依附着喷枪壁面上浮。随氧化钙粉剂的连续喷吹,粉剂沿喷枪壁面上浮。脱硫过程中溶解镁脱硫为主要的脱硫机制,其次为镁气泡脱硫、氧化钙脱硫和渣层脱硫。各反应机制的脱硫速率均随时间先增大后减小。载气流量对脱硫反应影响较小,而镁粉流量对脱硫反应影响最大。当初始硫质量分数为470×10-6,铁水中硫质量分数脱至100×10-6时,镁粉流量每增加1 kg/min,喷吹时间平均缩短约43 s。
基于铁水搅拌的漩涡图像信息增强方法
骆志承, 但斌斌, 陈 刚, 容芷君, 罗钟邱, 都李平
2024, 40(2):  31-38. 
摘要 ( 5 )   PDF (5384KB) ( 6 )  
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现有的铁水漩涡图像识别系统的性能很大程度上取决于图像的质量。然而由于钢渣、光线变化和脱硫剂雾气的干扰,摄像头系统在获取漩涡图像中的特征信息时面临一定的困难,导致图像存在大面积的低质量区域。基于此,提出了一种基于铁水特性和漩涡特性的二维图像漩涡信息识别及增强方法,并采用Gabor小波算法来改进提取漩涡图像的特征以及连接断裂纹线信息,通过特征处理单元对图像进行处理以减少伪特征的存在并通过涡径识别方法得出漩涡的量化参数。以生产现场采集的视频数据为对象进行试验,试验结果表明,该方法对比现有方法降低漩涡图像信息伪特征率43.4 %,提升涡径识别准确率3.6百分点,实现对自由表面漩涡特征信息的增强并准确识别。
转炉及电炉冶炼
转炉无副枪和烟气分析条件下自动炼钢的实践研究
冯春松, 徐安军
2024, 40(2):  39-43. 
摘要 ( 16 )   PDF (4486KB) ( 13 )  
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转炉在无副枪和烟气分析辅助条件下,以基于炉渣电子热力学函数理论的智能冶金模型系统为基础,通过冶炼方案构建、问题分析研究和优化,实现了80 t转炉自动化炼钢。与自动炼钢投用前比,转炉出钢一次倒炉命中率提高6.5百分点、转炉冶炼周期缩短了0.2 min、钢铁料消耗降低5 kg/t、辅料消耗降低2.89 kg/t,转炉技术经济指标明显改善。 
小颗粒石灰石与石灰化渣脱磷效果试验研究
张凯璇, 王书桓, 李晨晓, 袁志鹏, 孙华康,
2024, 40(2):  44-50. 
摘要 ( 8 )   PDF (6744KB) ( 6 )  
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为了探究转炉喷吹小颗粒石灰石炼钢的可行性,基于化渣脱磷基础试验,对比了小颗粒石灰石与石灰在相同条件下的化渣脱磷效果,并从造渣脱磷机理上进行分析。研究表明:小颗粒石灰石在熔池内分解形成高活性石灰,可同时实现在熔池内部及界面的脱磷反应,脱磷效果与石灰相当,终点铁水脱磷率均可以达到85 %以上;小颗粒石灰石比石灰的前期脱磷速率快,可以在更短的时间内将大部分磷元素脱除;小颗粒石灰石与石灰均可以实现均匀化渣,石灰石化渣渣层较高,泡沫渣更为明显,渣中元素分布均匀,磷元素主要富集在Ca3(PO4)2固溶体相中。
炉外精炼
钙和硫对VD真空脱气精炼过程夹杂物去除的影响
刘建勋, 高小勇, 卫 红, 张立峰
2024, 40(2):  51-56. 
摘要 ( 6 )   PDF (6704KB) ( 11 )  
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研究了Ca和S元素对VD真空精炼过程夹杂物去除的作用。Ca含量对夹杂物的去除作用很大,当钢水w(S)=0.012 %~0.014 %时,低Ca含量有利于夹杂物的去除。钢水w(Ca)=1×10-6时,夹杂物去除率为74.30 %;钢水w(Ca)=8×10-6时,夹杂物去除率显著降低至33.95 %。原因是Ca元素使得钢液中固态脱氧产物Al2O3-MgO夹杂物转变为液态的钙铝酸盐类夹杂物,不容易上浮去除。当钢水w(Ca)相同时((7~8)×10-6),高S含量有利于夹杂物的去除。钢水w(S)为135×10-6和11×10-6时,对应的夹杂物去除率分别为33.95 %和23.71 %,原因是高S含量使得夹杂物中的CaS含量增加,从而提高夹杂物熔点。讨论了Ca和S元素的来源,并提出了提高VD过程夹杂物去除率的措施。
LF+VD工艺生产X70管线钢洁净度研究
李 阳, 胡显堂, 石树东, 闫占辉, 杨赵军, 谢翠红
2024, 40(2):  57-64. 
摘要 ( 5 )   PDF (9559KB) ( 6 )  
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为了对“LF+VD”工艺生产X70管线钢过程中夹杂物的演变机理进行研究,进行了密集取样和分析,并对VD炉深真空工艺和钙处理工艺实施了优化。研究结果表明VD炉深真空过程采用前期强氩气搅拌保持13 min,后期弱氩气搅拌保持5 min可以促使大颗粒夹杂物充分上浮,同时VD炉破空后钙处理控制钙质量分数为0.001 0 %~0.001 4 %,可促使夹杂物充分变性达到低熔点区的目的,使得钢板夹杂物一检小于等于2.0级别合格率比例由96.3 %提高至98.7 %以上,钢水洁净度得到提高。
凝固与浇铸
采用气幕挡墙感应加热中间包的模拟研究
邢 飞, 朱苗勇, 郑淑国
2024, 40(2):  65-71. 
摘要 ( 5 )   PDF (10903KB) ( 9 )  
相关文章 | 计量指标
为了研究气幕挡墙对感应加热中间包内传输行为的影响,根据实际单流双通道感应加热中间包数据,通过数值模拟的方法,建立三维非稳态数学模型研究了气幕挡墙对感应加热中间包内流动、传热及夹杂物传输行为的影响规律。结果表明,气幕挡墙能够使感应加热中间包浇注区内流场分布更合理,钢液成分更均匀,更有利于夹杂物的上浮去除;浇注区内钢液的温度场分布更均匀,温差不超过1 K,温度较低区域进一步缩小;使用气幕挡墙后夹杂物的去除率较使用前明显提高,去除率提高约41 %。
连铸智能浇铸工艺模型研究
贺道中, 邹世文, 许思梦
2024, 40(2):  72-79. 
摘要 ( 9 )   PDF (5576KB) ( 11 )  
相关文章 | 计量指标
智能浇铸技术在连铸生产中已开始推广与应用,为了减少生产事故、稳定铸坯质量,实现让操作人员远离浇钢现场安全生产,针对非稳态浇铸过程,结合操作经验,开发和优化了智能浇铸工艺模型。重点就中间包自动开浇模型、浸入式水口一键快换模型、浇铸异常自动处置模型等关键技术进行了研究和应用,介绍了这三种模型原理、应用以及效果。通过上述模型研究与实践,中间包自动开浇成功率达到95 %以上,自动更换水口成功率达100 %,换水口异常铸坯缺陷降级率降低52 %,浇铸异常自动处置使人员现场值守时间减少50 %,劳动效率提高约10 %,促进了生产过程智能化和铸坯质量稳定化。
小倒角结晶器窄面铜板角部冷却结构优化
王国斌, 张 慧, 褚绍阳, 陶红标, 王明林, 刘 帅
2024, 40(2):  80-88. 
摘要 ( 9 )   PDF (5450KB) ( 7 )  
相关文章 | 计量指标
为解决某钢厂板坯小倒角结晶器高拉速生产时铸坯角部纵裂纹比例增大问题,在原型倒角分叉槽冷却结构基础上,提出不同圆孔直径和圆孔位置的1孔1槽方案。建立窄面铜板和冷却水三维传热耦合模型,并通过工业实测热电偶温度和冷却水进出口水温差进行验证,计算了优化前后不同方案的窄面铜板和冷却水温度和速度场。对比分析不同方案的铜板热面温度值大小和均匀性后发现,相比于分叉槽结构,圆孔直径D=8 mm和圆孔位置H=26 mm的1孔1槽冷却结构:弯月面铜板倒角热面温度降低幅度最大为14.4~17.6 K;螺栓截面铜板倒角热面温度降低幅度最大为10.9~12.3 K;圆孔内冷却水流速达到8.4 m/s,保证了对倒角面和倒角顶点铜板的冷却;螺栓两侧水槽冷却水流速达10.0 m/s,增强了螺栓周围铜板冷却均匀性。
产品工艺与质量控制
工业试验Mg脱氧HSLA钢CGHAZ的夹杂物、组织及韧性的特征分析
杜海龙, 张银辉, 杨 健, 张 宇, 张玉旗
2024, 40(2):  89-94. 
摘要 ( 8 )   PDF (13462KB) ( 5 )  
相关文章 | 计量指标
Mg作为第三代氧化物冶金技术的关键脱氧剂有助于提升高强度低合金钢(HSLA)的组织韧性。利用夹杂物自动分析系统、金相显微镜、焊接热模拟试验机等研究了Mg脱氧对HSLA钢粗晶热影响区(CGHAZ)夹杂物、组织以及低温冲击韧性的影响。结果表明,在200 kJ/cm的大线能量焊接条件下,Mg脱氧钢CGHAZ中生成了大量Mg-Ti-Mn-S夹杂物,由于这种类型的夹杂物可以促进针状铁素体(IAF)组织的形成,所以在200 kJ/cm大线能量焊接后,Mg脱氧钢CGHAZ低温冲击韧性优异,-20 ℃冲击功为204 J,断裂方式为韧性断裂。本研究成果可为提高大线能量焊接厚板钢组织性能提供理论与试验依据。