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    炼钢2022 Vol.38
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    1. 转炉脱磷工艺的最新进展
    张润灏, 杨 健, 叶格凡, 孙 晗, 杨文魁
    炼钢    2022, 38 (1): 1-13.  
    摘要235)      收藏
    转炉脱磷工艺利用了转炉容积大的特点,可以实现转炉前期快速高效低碱度脱磷。脱碳渣的循环利用降低了石灰等辅料消耗和渣量。在低温低碱度转炉脱磷的条件下,低温在热力学上有利于脱磷,但温度过低会使渣过于粘稠而影响动力学条件并使倒渣困难;适当提高碱度,脱磷效果较好。随着渣中氧化铁含量的上升,脱磷效果先上升后下降。转炉脱磷渣中固液两相共存,其中的富磷相固溶体具有很好的富磷作用。双联法由于脱磷后渣钢完全分离,能有效提高脱磷率,适合生产超低磷钢;但由于该工艺需要两个转炉,转炉利用效率低,同时中间出钢热损失大。双渣法转炉脱磷工艺只需要一个转炉,且钢水洁净度高,是转炉脱磷的重要发展方向。
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    2. 120 t转炉氧枪喷头参数优化与应用
    宋 健, 解文中, 孙 波, 王 勇, 吴发达, 牛金印
    炼钢    2022, 38 (1): 14-19.  
    摘要195)      收藏
    针对马鞍山钢铁股份有限公司某厂120 t转炉炉型特点和冶炼工艺情况,对原有氧枪4孔喷头参数进行了优化设计。对氧枪喷孔数、喷孔偏转角、工况压力、喉口直径、出口直径和扩张段长度等都进行了适当调整,优化后的氧枪喷头马赫数由1.98%提高到2.05%。结合该厂生产实践表明,优化后的氧枪5孔喷头可增加转炉供氧强度,优化转炉内动力学反应条件,吹氧时间平均缩短128 s,脱磷率提高4.65 %,终渣w(TFe)由18.59 %降低到15.84 %,铁水消耗降低22 kg/t,不仅有利于转炉提高废钢比,还可以提高金属收得率。
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    3. 模拟转炉底吹氧气和石灰粉的冷态及热态试验
    张曦东, 李 涛, 高 攀, 杨卫中, 魏昭峰, 卢 伟
    炼钢    2022, 38 (1): 20-25.  
    摘要96)      收藏
    为了研究转炉底吹氧气和石灰粉的冶炼工艺,进行了冷态和热态模拟试验。冷态模拟试验通过改变气源压力的方法,基本实现了对石灰粉流量的控制。喷粉罐的中路气流和下路气流发挥了主要作用。在内径6 mm的输粉管和喷粉枪内径5 mm的条件下实现了5 min之内喷吹石灰粉6~9 kg的目标。平均粉气比为11.2~23.3 kg/m3,输粉气平均流速达到34.4~113.0 m/s。热模拟试验发现仅靠底吹石灰粉及11.44 %~27.22 %氧量,就可以实现15.8 %~50 %的脱磷率。通过减少底吹枪环缝宽度及增大冷却气甲烷流量等措施,可以减少炉底的侵蚀和底吹枪的烧损,但目前还不能满足工业生产需要,还需进一步改进。
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    4. 提钒转炉溅渣护炉试验研究
    陈炼, 杨森祥, 刁江, 张家利, 黄正华
    炼钢    2022, 38 (1): 26-31.  
    摘要93)      收藏
    溅渣是提高转炉炉龄最有效的技术,但由于钒渣与钢渣成分差异较大,溅渣护炉技术尚未在提钒转炉上得到应用。为解决提钒转炉炉衬侵蚀严重的问题,对改性钒渣溅渣进行了研究。结果表明,通过改性可以达到调整钒渣状态的目的。改性后的钒渣具有良好的溅渣性能,溅渣后炉厚增加10 mm以上。改性钒渣中w(CaO)可控制在3 %以下,对钒渣和半钢的质量影响不明显,渣中TFe含量大大降低,有利于降低提钒过程中的铁损。
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    5. 转炉熔渣气化脱磷时磷迁移规律研究
    佟 帅, 王书桓, 李晨晓, 薛月凯, 张凯璇, 孙华康,
    炼钢    2022, 38 (1): 32-37.  
    摘要70)      收藏

    气化脱磷能够有效地去除熔渣中部分P2O5,扩大其磷容量。在实验室进行了焦炭还原转炉渣气化脱磷热态试验,热力学计算研究结果表明,在1 540℃下焦炭会优先还原P2O5,还原产物为可能的P2,而P2O5的实际还原率与理论计算值基本一致。通过SEM-EDS对还原前后炉渣形貌进行分析,转炉终渣主要由C2S相、RO相、钙铁橄榄石和钙镁橄榄石构成,并且P存在于高Ca和高Si含量的硅酸盐相微区,可推断C2S相是P的富集相;经气化脱磷后,转炉熔渣中的FeO被焦炭还原成亮白色大直径颗粒状单质Fe相,此相会吸附逸出的P2,随着Fe含量的增加,赋存P元素也会增多。因此可推断在气化脱磷时,一部分P以P2的形式通过炉气排出炉外,另有部分P2会被Fe相吸附,并赋存在单质Fe相中形成磷化铁化合物。

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    6. RH浸渍管内径对钢液精炼与洁净度的影响
    杨丽梅, 郑力宁, 印传磊, 翟万里, 李 润,
    炼钢    2022, 38 (1): 38-41.  
    摘要125)      收藏

    使用不同内径尺寸的RH浸渍管进行工业生产试验,试验结果表明:浸渍管内径越大,钢液脱碳、脱氢速率越高、浸渍管耐材侵蚀率降低、洁净度提高。浸渍管内径由450mm扩大到510mm,钢液初始碳质量分数0.05%经过RH深脱碳至0.01%以下,时间缩短了8min,效率提高了61.5%;经过真空循环脱气后,钢液氢质量分数降到0.00010%以内,使用内径510mm的浸渍管相比内径为450mm的浸渍管脱氢时间缩短10min;浸渍管内径扩大后,RH真空处理过程中钢流稳定,对耐材的冲刷量减少,耐材侵蚀速率降低50%;使用扩径浸渍管,钢中夹杂物总量及大粒径夹杂物均减少,钢中的T.O含量降低,钢的洁净度提高。

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    7. 冶炼过程钢包温度场和钢水温降的研究
    田儒良, 岳 峰, 史健凯
    炼钢    2022, 38 (1): 42-48.  
    摘要141)      收藏
    采用有限差分法,建立了钢包的传热物理模型和耐火材料层的温度分布模型,研究炼钢过程中钢包包衬温度场分布和钢水温降的影响。结果表明热态空包每多停留1min,后续钢水温降增加约0.26℃;空包停留1h后进行1h的离线烘烤,后续出钢阶段钢水降温约12℃;永久层导热系数越小,永久层的温度梯度会越大,隔热效果会越好,工作层宜采用导热系数相对较大的镁碳砖,永久层采用低导热系数的轻质浇注料;钢包包衬侵蚀对钢包造成钢水温降值影响较小,侵蚀造成的钢水温降值波动不超过1℃;1t的残余钢量和1t的残余渣量会引起钢水温降6.65℃和7.23℃;钢水量增加1t,钢水温降值降低0.03℃。
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    8. MnS在固态低硫钢中析出的实验室研究
    沈 昶, 杨 峥, 郭俊波, 陆 强,
    炼钢    2022, 38 (1): 49-55.  
    摘要111)      收藏
    采用高温激光共聚焦显微镜对低硫钢试样抛光表面的MnS夹杂物析出进行了观察,利用高温激光共聚焦观察结果进行了控温轧制MnS析出试验,用SEM-EDS和ASPEX分析了析出物的成分。结果表明,MnS在表面的首次析出发生在1 067℃并伴随有表面变形,在859.7℃当界面能随表面变形释放后停止,MnS的第二次析出发生在790℃,析出的MnS为1~2μm的微颗粒。通过样品表面和皮下的MnS夹杂的对比,发现在特定的温度范围内,表面能可以促进MnS在表面的析出。采用可逆轧机在800~950℃对低硫钢样品进行控温轧制,MnS总量和小尺寸MnS数量都是对比铸坯的3~4倍,其中有的是轧碎的MnS,更多的是在控温轧制过程中析出的小颗粒MnS,结果表明,控温轧制产生的变形能在特定温度范围促进MnS的析出。
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    9. 不同拉速对薄板坯凝固过程及组织的影响
    陈 伟, 常新年, 杨改彦, 王 博, 李 耀, 马国金
    炼钢    2022, 38 (1): 56-62.  
    摘要122)      收藏
    针对薄板坯在凝固过程中容易出现铸坯裂纹、疏松、缩孔等质量问题,以某厂生产的高拉速薄板坯为研究对象,通过建立传热凝固有限元和元胞自动机相结合的CAFE模型,基于ProCAST平台开展凝固传热全过程数值计算,探究不同拉速下的结晶器末端坯壳生长情况、不同拉速对凝固传热过程的温度场和三维凝固组织的影响。结果表明,在不同的拉速下,坯壳在结晶器内不同高度处的厚度差异逐步分化,越是接近结晶器下口,坯壳减薄越发明显。拉速每增加0.2 m/min,结晶器末端的坯壳厚度减薄约0.2 mm,凝固末端液相穴的长度增加0.3 m。拉速提高时,铸坯横截面上晶粒总数目会随之减少,平均晶粒面积也呈现出减少的趋势。
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    10. 碲对非调质钢中硫化物形态调控的实践
    胡 涛, 钟亮美, 周 蕾, 付建勋
    炼钢    2022, 38 (1): 63-67.  
    摘要113)      收藏
    非调质钢中硫化物的形态和分布对产品性能,尤其是磁痕缺陷的产生有重要影响。利用碲改质技术对非调质钢中硫化物的形
    态进行调控,并将碲改质后的非调钢与国内外产品进行对比,结果表明:在钢中添加碲时,能够有效改善硫化物形态,非调质钢中硫化物长宽比在1~3的硫化物占比达95 %以上;按照GB/T 10561—2005评级,含碲非调质钢硫化物满足细系≤2.5级,粗系≤2.0级,按照法标NF A04108评级为C级,优于国内两厂,与国外控制水平相当,有效地解决了磁痕缺陷问题,在满足力学性能的同时,碲改质非调钢的硫化物控制水平显著优于未改质的同类产品。目前,该含碲非调质钢已大批量在重型卡车曲轴中服役。
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    11. 高温电热合金铁铬铝冶金工艺研究
    常国栋, 王 伟
    炼钢    2022, 38 (1): 68-72.  
    摘要92)      收藏
    针对铁铬铝电热合金的钢种特点,开发了精炼过程硅含量控制、VOD真空精炼铝合金化、连铸工艺及保护渣等关键技术。通过实践表明:可将铁铬铝合金中硅质量分数控制在0.15 %以下,VOD真空条件下完成铝质量分数5 %~6 %的合金化,VOD精炼时间控制在60~70 min,铝收得率提高至94.5 %。通过钢包稀土合金化,稀土合金收得率达到50 %;开发出适用于铁铬铝合金的CaO-SiO2低碱度保护渣。制定适合该钢种的连铸生产工艺,结晶器采用强冷,二冷区弱冷,出坯后及时保温红送,加热轧制。通过一系列措施,实现了铁铬铝产品批量稳定化生产。
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    12. 碲系易切削钢及其切削性评价
    刘贝贝, 胡 涛, 张 浩, 陈永峰, 邹 虎, 付建勋
    炼钢    2022, 38 (1): 73-79.  
    摘要74)      收藏
    硫系易切削钢利用硫化物的脆断性来提升钢材的切削性能,硫化物的形态、大小、分布是决定易切削钢切削性能优劣的关键因素。上海大学与芜湖新兴铸管有限责任公司合作,通过在1215MS易切削钢基础上添加碲元素,来改善硫化物的形态及分布,提升产品的切削性能。结果表明:硫系易切削钢添加质量分数0.016 %的碲后,易切削钢中硫化物三维形貌从长条状变成椭球状,硫化物形态达到高硫易切削钢德标Sep 1572的12等级,硫化物的平均面积达到124 μm2,是一般易切削钢硫化物面积的4倍以上;经与AISI12L14、SUM24L铅系易切削钢超过120 h切削加工对比,刀具磨损表面光洁度达到了相同效果,碲系易切削钢成功替代铅系易切削钢。
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    13. 镁处理船板钢中IAF的诱发行为研究
    孙立根, 马振云, 孙铭延, 李明达, 朱立光, 马国金
    炼钢    2022, 38 (1): 80-86.  
    摘要49)      收藏

    镁处理可有效细化钢中夹杂物,并通过诱发IAF的形式提高船板钢的大线能量焊接性,但焊接热循环中温度对IAF诱发的影响尚不明晰。本研究先后对镁处理船板钢中夹杂物的尺寸、数量、组成进行了统计和分析,对其铸坯和轧材分别进行了不同温度的高温处理和相应的金相组织分析,并对诱发IAF的夹杂物构成进行了大量的分析。结果表明:镁处理后船板钢中夹杂物种类大幅增加,且尺寸在0.5~3μm的夹杂物数量占比达77.6%。对于试验钢而言,当加热温度超过其奥氏体化温度时,钢中的微细粒子能够有效地细化钢组织。对于IAF的诱发而言,轧材需要升温至1100℃以上,铸坯需要升温至1200℃以上。扫描电镜分析结果表明,能够诱发IAF的典型夹杂物为含MgO-Al2O3-Ti2O3的复合夹杂物。

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    14. 低合金高强钢中针状铁素体控制的综述
    姚 浩, 任 强, 张立峰
    炼钢    2022, 38 (2): 1-10.  
    摘要198)      收藏
    在低合金高强钢中,形成大量的针状铁素体是满足高强度和高韧性的主要方法。影响针状铁素体体积分数的几个关键因素在不同的文献均有体现,也有综述文献总结了针状铁素体形核机制和有利于形核的夹杂物特征,但是并没有系统地总结各因素变化带来的影响。本文总结了奥氏体晶粒尺寸、冷却速率、夹杂物成分、夹杂物尺寸的变化对针状铁素体体积分数的影响。得出结论如下:奥氏体晶粒尺寸为100~200 μm、冷却速率为5~10 ℃/s、夹杂物尺寸为1~2 μm和(Ti、Mg、Zr)Ox夹杂物均有利于促进针状铁素体形核。
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    15. 铁水KR机械搅拌脱硫反应动力学研究进展
    彭家云, 李明晖, 欧阳德刚, 李赛赛, 李灿华
    炼钢    2022, 38 (2): 11-19.  
    摘要140)      收藏
    KR铁水脱硫工艺(又称机械搅拌法)因其较优的反应动力学条件,及脱硫效率高、脱硫效果稳定和脱硫成本低等优点,广泛应用于国内外各大钢铁企业,逐渐成为铁水预处理脱硫的首选工艺。综述了近年来提高KR机械搅拌法铁水脱硫动力学条件方面的研究成果,通过了解国内外脱硫反应动力学条件的发展动态,为KR动力学条件的改进或优化提供参考。
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    16. 含镍生铁在转炉冶炼含镍钢中的应用
    曹 磊, 高云飞, 王国连
    炼钢    2022, 38 (2): 20-24.  
    摘要151)      收藏
    结合国内某钢厂的生产实践,对含镍生铁在转炉冶炼含镍钢种的应用进行了热力学分析和动力学研究。热力学计算表明,不论是在标准状态下还是在转炉冶炼实际条件下,通过含镍铁块合金化进入铁液或钢液中的镍元素都不可能被氧化形成氧化镍。转炉冶炼X80-1钢表明,通过测定含镍铁块的熔化速率试验,25 mm厚的含镍铁块熔化速度比废钢熔化速度快30 s;转炉半钢成分检验结果表明含镍铁块加入转炉吹炼5 min后可以完全熔化。同时对转炉终渣成分进行扫描电镜以及XRF检测,未发现氧化镍,含镍铁块合金化镍的收得率接近100 %。
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    17. 石灰在气化脱磷渣中熔解时渣中离子迁移行为研究
    佟 帅, 王书桓, 李晨晓, 薛月凯, 张凯璇, 孙华康,
    炼钢    2022, 38 (2): 25-31.  
    摘要89)      收藏
    针对转炉气化脱磷渣渣系,研究了静态石灰在熔渣中熔解动力学。研究结果表明,在1 200~1 500 ℃内,随着温度的升高,石灰熔解速度增大。石灰熔解的表观活化能为Ea=203.1 kJ/mol,拟合反应速率常数与温度关系的直线方程为ln vr=-24.43/T-14.62,其石灰熔解的限制性环节为扩散控制。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对熔渣层-交界层-石灰层进行离子迁移分析,研究结果表明,由石灰表层向内部深入,熔渣组元Fe2+的迁移速率比SiO44-的迁移速率快,在石灰表层主要生成CaO-SiO2复合相,内部会存在更多的Fe元素,形成主要的CaO-FeO复合相。
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    18. 提高纯钙线钙收得率的研究
    张思维, 陈林权
    炼钢    2022, 38 (2): 32-35.  
    摘要162)      收藏
    通过理论分析和生产实践研究了影响纯钙线Ca收得率的因素,结果表明:1)减少喂丝导管直径能够减小钙线的偏转和盘圈的问题;2)钙的有效吸收区间为包底以上0.3 m至液面下1.22 m;3)钙线的喂线速度受到钙线铁皮厚的影响,不同铁皮厚度的钙线对应一最佳喂线速度;4)在氩气泡循环流的下降流位置喂线时,钙的收得率优于在氩气泡循环流的上升流位置;5)无缝钙线的Ca收得率高于有缝钙线;6)钢液成分影响到钙的蒸气分压,钙的有效吸收区间有所不同,钙在钢液中的停留时间也不同。
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    19. 复合粉剂包芯线应用研究
    康 伟, 栗 红, 曹 东, 常桂华, 廖相巍,
    炼钢    2022, 38 (2): 36-42.  
    摘要73)      收藏
    将制备的Fe-Si+CaO复合粉剂包芯线加入钢液,研究其对去除夹杂物的作用。结果表明:复合粉剂包芯线能够加入到钢液,其中粉剂可以扩散分布到钢液中,与钢液中夹杂物形成硅钙铝复合夹杂物,外观呈球形,容易聚集上浮排出钢液。工业应用中,复合粉剂包芯线在不影响钢种成分控制的情况下,能够起到去除夹杂物、净化钢液的作用,应用复合粉剂的罐次铸坯T.O含量、夹杂物面积分数、夹杂物数密度显著下降,残留在铸坯中的夹杂物尺寸绝大多数小于4 μm,未出现大于10 μm夹杂物。
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    20. 单流中间包结构优化及夹杂物去除数值模拟研究
    高 天, 王 聪, 孙明飞, 王 波, 张捷宇,
    炼钢    2022, 38 (2): 43-48.  
    摘要123)      收藏
    针对单流中间包连铸过程中流动状态不佳、钢液夹杂物含量较高等问题,提出了中间包控流装置的优化方案,采用数值模拟和水模试验研究了不同控流装置情况下中间包钢液流动行为及平均停留时间分布等特征。结果表明,最佳控流装置参数:堰距长水口距离1 090 mm,堰高度180 mm,坝堰间距260 mm,高坝高度340 mm时中间包钢液流场优化及夹杂物去除效果最佳。对比原方案中间包,优化后中间包钢液平均停留时间和活塞区均有所增加,死区降低7.14 %;夹杂物平均去除率达到68.7 %,较原方案平均去除率提高6.6 %。
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    21. 高拉速生产小方坯包晶钢表面质量控制与改善
    高宇波, 管蒙寒, 张建斌, 包燕平
    炼钢    2022, 38 (2): 49-53.  
    摘要124)      收藏
    针对传统包晶钢保护渣在使用过程中的不足,确保保护渣传热性能的前提下兼顾润滑效果,为小方坯包晶钢的连铸高效稳定生产提供新的技术方案。通过保护渣成分设计优化,在原有保护渣的基础上适当降低碱度和黏度,引入LiO2和过渡族金属氧化物(Fe2O3、MnO),并降低F含量,改善了保护渣在高拉速生产条件下的适用性及稳定性。在一系列保护渣性能关联性、兼容性设计优化及使用条件改进下,高拉速生产包晶钢小方坯铸坯探伤合格率由不足35 %提升至93 %以上,实现了小方坯包晶钢连铸的连续高效、高质量生产。
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    22. 钢包扩容模拟分析及在300 t钢包中的应用实践
    肖同达, 吴 杰, 李慕耘, 孔勇江, 徐国涛, 张美杰
    炼钢    2022, 38 (2): 54-59.  
    摘要123)      收藏
    炼钢厂产能提升及大废钢比生产模式转变,对钢包扩容使用提出了要求。通过模型化与数值计算对钢包扩容后温度场、应力场变化进行了分析,扩容后钢包达到稳态循环后包壁外表温度最大值280 ℃,渣线位置达到最大值310 ℃,处于安全范围。包壁工作层厚度减薄30 mm,钢包有效容量由277 t增加到286 t,月产能增加1.8万t,促进炼钢产能提升的同时,降低了动力费用、耐材费用、人工费用,实现年经济效益约1 400 万元。
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    23. 水口聚集类夹杂物对车轮疲劳裂纹的影响及其控制
    金友林, 杜松林, 龚志翔
    炼钢    2022, 38 (2): 60-66.  
    摘要55)      收藏
    通过对辋裂失效车轮及其内部夹杂物的特征分析,表明该形式的疲劳裂纹是由钢中聚集类大尺寸夹杂物所致,该类夹杂物为钢中内生夹杂物在水口内壁聚集、脱落而滞留在钢中形成,其分布在连铸坯距表面 20~40 mm 位置,经过轧制后分布在车轮轮辋区域,位于踏面以下10~20 mm位置,夹杂物尺寸一般超过500 μm,主要为钙铝酸盐类夹杂物。通过钙处理工艺优化、连铸全程保护浇铸以及电磁搅拌参数优化等工艺优化措施,夹杂物在水口内壁吸附聚集得到有效控制,连铸浇铸稳定性及车轮产品质量得到明显改善,大尺寸夹杂物数量减少76 %以上,且超过1 mm当量尺寸的夹杂物比例由35 %降低为8 %。
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    24. 无取向电工钢表面线状缺陷的影响因素分析
    李红卫, 胡金文, 郭飞虎, 乔家龙, 徐李军, 仇圣桃
    炼钢    2022, 38 (2): 67-74.  
    摘要65)      收藏

    结合扫描电镜和大样电解研究了CSP流程W800牌号无取向电工钢表面线状缺陷中夹杂物成分及来源,采用SPSS软件回归分析了生产过程各因素对表面线状缺陷的影响。研究表明:稳态浇铸过程铸坯中大型夹杂物含量为5.39 mg/10 kg。引起无取向电工钢表面线状缺陷的大型夹杂物主要为脱氧产物、镁铝尖晶石和钢包顶渣,主要类型为Al2O3、MgO-Al2O3、CaO-Al2O3-MgO和CaO-Al2O3-SiO2。非稳态浇铸过程钢水洁净度明显降低,热轧板表面线状缺陷比例上升。影响表面线状缺陷的主要因素为RH出站时顶渣的w(CaO)/w(Al2O3)、RH脱氧结束氧位及中间包最低吨位。

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    25. 空气消耗系数对转炉汽化冷却烟道运行的影响
    杨 森, 秦 勤, 于庆波
    炼钢    2022, 38 (2): 75-82.  
    摘要119)      收藏

    转炉汽化冷却烟道的安全运行受吹炼时间、空气消耗系数、烟气流速等因素的影响,其中空气消耗系数与实践生产联系最为紧密。依据转炉汽化冷却烟道的热力计算过程编制了热力计算程序,当空气消耗系数发生变化时,通过热力计算程序研究了炉气的理论燃烧温度、汽化冷却烟道的传热量及排烟温度的变化规律。结果表明,180 t转炉在炉气温度1 600 ℃,初始炉气成分φ(CO)=90 %,φ(CO2)=10 %的情况下,当空气消耗系数从0.08增长至0.30时,炉气的理论燃烧温度提高了286.1 ℃,烟气中φ(CO)从72.468 %下降到41.052 %,换热量大幅增加,烟道出口排烟温度提高了139.12 ℃。

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    26. 钢渣砖碳酸化性能的研究
    张 平, 张冰心, 常 钧
    炼钢    2022, 38 (2): 83-88.  
    摘要129)      收藏
    将济南钢铁厂的钢渣置于密闭容器当中,并通入100 %的CO2气体进行碳酸化,以寻找一种新的利用钢渣的方法,从而实现工业渣的零排放、降低企业成本。研究发现:钢渣在一定压力下能吸收一部分CO2,碳酸化后钢渣试件的强度比未碳化钢渣的强度有大幅度的提高。通过重量法测定钢渣粉在水灰比为14.5 %时,制备的钢渣砖碳酸化增重率最高,为15.05 %,对应的抗压、抗折强度分别为36.88、9.69 MPa;通过XRD以及FE-SEM微观测试方法可以得到,试件力学性能提升的原因是钢渣中原有的Ca2+、掺加的水和CO2发生碳酸化反应,生成了CaCO3,导致微观结构更为致密、孔隙直径减小、总孔隙体积减小。
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    27. KR过程铁水包底部倾斜对铁水混匀现象影响的水模型研究
    赵艳宇, 蔡新雨, 刘力刚, 董佳鹏, 张立峰
    炼钢    2022, 38 (3): 1-5.  
    摘要136)      收藏
    以210 t铁水包为原型建立1∶7的水模型,研究底部倾斜对KR过程铁水混匀现象的影响。研究了铁水包底部倾斜时搅拌桨转速和浸入深度对混匀时间、漩涡、液相中粒子分散和扭矩的影响,并与平底铁水包进行了对比。结果发现,包底倾斜17.5°时,混匀时间较平底时减少30.6 %。搅拌桨转速为110 r/min时,浸入深度增加会导致液相中粒子分散变差,倾底铁水包中粒子分散程度优于平底铁水包。搅拌桨转速为160 r/min时,平底铁水包中粒子分散程度优于倾底铁水包。将平底改为倾底后,同工况下扭矩大幅增加。
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    28. 马钢300 t转炉高效长寿复吹技术研究与应用
    徐小伟
    炼钢    2022, 38 (3): 6-11.  
    摘要217)      收藏
    针对马鞍山钢铁股份有限公司300 t复吹转炉存在顶枪供氧强度偏小、底吹强度弱、终渣全铁含量高、碳氧积波动大等制约炉机匹配、钢水质量提升等问题,借鉴国内外复吹转炉经验,在理论计算、数学模拟研究的基础上,结合现场实际,优化了马钢300t转炉喷头参数,确定了底吹供气强度,对顶底复合吹炼工艺、操作、炉底结构等进行了调整、优化,实现了强底吹下高效吹氧,炉龄超过7000炉,有效底吹近100%,终点碳氧积、活度氧、终渣w(TFe)分别降至13.7×10-6、454.8×10-6、16.66%,磷分配比达124.82,冶金效果显著。
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    29. 基于机器学习算法的熔渣液相线温度预测
    钟 巍, 鲍光达, 王海川, 吴 婷, 仇圣桃,
    炼钢    2022, 38 (3): 12-19.  
    摘要124)      收藏
    炉渣流动性能是冶金流程高效安全进行的重要因素,由于熔渣成分复杂、高温试验难以精确开展,熔渣液相线温度的准确预测是一个难点。近年来人工智能技术的快速发展,在流程长、工艺复杂的冶金领域得到了广泛应用。通过BP神经网络模型、RBF神经网络模型以及随机森林模型来预测转炉渣CaO-SiO2-MgO-Fe2O3-MnO-P2O5-Al2O3多元渣系的液相线温度,通过相关误差值评价模型训练效果。结果表明,三个模型的均方根误差分别为6.1141 ℃、8.8340 ℃和5.1115 ℃,所建模型能较好地预测该多元渣系的液相线温度。模型可以在冶金流程中涉及炉渣流动性控制的环节发挥关键作用,为相关工艺优化提供参考,如在转炉智能溅渣护炉控制中,基于随机森林模型预测转炉渣液相线温度,动态改变溅渣护炉工艺参数,为最佳溅渣护炉方案的确定提供理论指导。
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    30. 碱度对精炼渣理化性能及磷元素迁移的影响
    李倩倩, 吴 婷, 杨 文, 盛光晔, 廖直友, 王海川
    炼钢    2022, 38 (3): 20-25.  
    摘要182)      收藏
    外加电场处理冶金废渣中磷杂质是冶金固废循环利用的重要方式之一。为探究熔渣理化性能对电场强化冶金渣磷元素分离的影响,综合红外光谱、旋转黏度计法、四探针法以及脉冲电场试验,获得不同碱度条件下CaO-SiO2-Al2O3-MgO精炼渣系的结构特征、黏度、电导率,并分析精炼渣理化性能对电场作用下磷迁移效率的影响。结果表明,渣系碱度在2.3~3.2内增加,Si-O和Al-O网络结构呈现解聚-聚合-解聚作用;综合熔渣熔化温度及网络结构影响,熔渣黏度呈现出降低-升高-降低趋势,而综合熔渣阳离子浓度及网络结构影响,熔渣电导率变化趋势与黏度相反;无电场时,综合熔渣网络结构和黏度影响,渣中磷元素迁移率呈现增大-降低-增大趋势,施加电场后,渣钢间原本的平衡态受到破坏,由于熔渣电导率和黏度及网络结构叠加作用,促进了磷元素的进一步迁移,且磷迁移率随碱度增加的变化规律与无电场时呈现的规律一致。
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    31. 基于钢包底吹氩的RH真空处理过程中钢水行为及夹杂物分析
    刘建伟
    炼钢    2022, 38 (3): 26-31.  
    摘要196)      收藏
    钢包底吹氩对钢水的运动、氩气泡在钢水中的迁移及夹杂物去除有重要影响。基于Fluent模拟软件建立了RH真空处理过程中钢包底吹氩的数值计算模型,对RH真空处理过程进行模拟分析,并对此模式下的钢水夹杂物尺寸及分布进行了取样分析。结果表明,RH真空处理过程中钢包底吹氩能有效增加钢包内钢水的流动速度,并减少钢包内部死区占比,同时,在一定程度上促进夹杂物的长大和上浮。另外,过大的钢包底吹氩气流量不但无法促使长大的夹杂物上浮被吸附,甚至还会导致钢水被二次污染。数值模拟及现场取样分析表明, RH真空处理过程中需采用适当的氩气流量钢包底吹氩操作,同等条件下,流量取值以5 m3/h为宜。
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    32. SPHC钢LF精炼脱硫工艺实践
    郭路召, 赵艳宇, 朱建强, 韩凯峰, 刘春阳, 王建辉
    炼钢    2022, 38 (3): 31-36.  
    摘要198)      收藏
    针对低碳低硅钢精炼过程脱硫与增硅问题,通过经典热力学分析了脱硫与增硅的规律。计算表明,当钢中w(Al)≥0.01%,即可将S质量分数降至0.01%以下,继续提高Al含量则增加钢液增硅的趋势。工业实践结果与热力学计算表现出较好的一致性。实际生产中,在钢中的S质量分数低于0.02%的条件下脱硫,钢液的增硅量也将增大,最大的增硅质量分数达到0.0318%;钢液的脱硫量越大,增硅量也越大,当钢中脱除质量分数0.067%的硫时,对应增硅质量分数约0.03%。冶炼中应结合到站Al和S含量综合考虑白灰和铝粒加入量进行造渣,LF精炼结束w(Al)为0.032%~0.038%,精炼渣碱度最适区间为9~11,渣中w(TFe+MnO)为0.6%~0.7%,可同时满足脱硫和减少增硅。
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    33. 双通道式电磁感应加热中间包冶金效果研究
    余 慧, 史志鹏, 王红国, 窦为学, 曾岳飞
    炼钢    2022, 38 (3): 37-42.  
    摘要95)      收藏
    双通道式电磁感应加热中间包不仅能够补偿浇铸过程中出现的热量损失,而且具有改善中间包内钢液流动、促进钢液中非金属夹杂物去除的作用。本研究在对双通道式电磁感应加热中间包内的电磁力和流场进行了数值模拟研究的基础上,通过工业试验研究,分析了电磁感应加热中间包通道内钢液流动和夹杂物的去除情况。结果表明,在电磁场作用下,连铸中间包通道内钢液在该电磁力作用下会呈螺旋式前进。随着感应加热时间的延长,夹杂物含量不断降低,夹杂物去除率不断提高,与无感应加热条件相比,在感应加热5、10、15 min时,夹杂物去除率分别达到6.9 %、12.1 %和22.4 %。
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    34. 连铸圆坯表面网状裂纹特征分析与控制
    金友林, 汪国才, 陆 强
    炼钢    2022, 38 (3): 43-47.  
    摘要99)      收藏
    采用酸浸低倍检测、电子显微镜、电子探针等手段对圆坯表面网状裂纹特征和形成原因进行了分析。研究发现圆坯表面网状裂纹沿粗大奥氏体晶界呈网状分布,存在明显脱碳现象,裂纹内富集As元素。分析表明圆坯表面网状裂纹的形成原因是钢中As元素含量高导致的奥氏体晶界As元素富集和过热度高导致的奥氏体晶粒粗大。据此进行了控制圆坯表面网状裂纹的工艺优化措施,控制钢中As元素质量分数在0.008 %以内、控制钢水过热度在20~35 ℃、降低结晶器保护渣熔点并提高黏度,取得了显著效果。
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    35. 稀土处理无取向电工钢中非金属夹杂物的演变
    胡 妍, 任 强, 张立峰, 胡志远, 程 林
    炼钢    2022, 38 (3): 48-57.  
    摘要52)      收藏
    使用自动扫描电镜分析了镧铈混合稀土处理无取向电工钢生产全流程钢中夹杂物的形貌、数量和尺寸,采用ICP-MS测量了各个阶段钢中的总镧(TLa)和总铈(TCe)的含量。通过分析可知,在加入稀土前,钢中的氧化物夹杂主要为镁铝尖晶石;加入稀土后,钢中的夹杂物被改性为(RE)2O2S、(RE)AlO3以及它们的复合夹杂物,此外还有少量的(RE)S。随着钢中TLa质量分数从1×10-6增加到10 ×10-6TCe质量分数从5×10-6增加到18×10-6,夹杂物的改性规律为:Al2O3·MgO→(RE)AlO3→(RE)2O2S、(RE)AlO3双相夹杂物→(RE)2O2S→(RE)S。随着冶炼过程中钢中稀土含量的减少,(RE)2O2S、双相夹杂物((RE)2O2S+(RE)AlO3)数量递减,而尺寸基本维持在2 μm左右;(RE)AlO3数量先增加后减少,在中间包钢液中达到最大值,此时尺寸在2~5 μm,在连铸坯中尺寸又减小到2 μm左右;中间包钢液中(RE)S数量较少,尺寸在1 μm左右,连铸坯中(RE)S的尺寸增加,在2~3 μm。通过热力学计算得到在1473 K条件下,钢中生成的稀土的夹杂物有(RE)2O2S、(RE)AlO3以及它们的复合夹杂物以及(RE)S。
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    36. 90 t EAF→LF→VD→CCM流程冶炼GCr15轴承钢非金属夹杂物演变
    王 郢, 王昆鹏, 陈廷军, 徐建飞, 赵 阳
    炼钢    2022, 38 (3): 58-61.  
    摘要172)      收藏
    对“90t EAF→LF→RH→CC”流程生产轴承钢的全流程夹杂物进行了研究。结果表明,LF精炼结束以CaO-Al2O3-CaS和Al2O3·MgO尖晶石为主;VD真空处理后,Al2O3·MgO尖晶石几乎全部消失,钢中夹杂物以液态钙铝酸盐为主,T.O质量分数由精炼结束的8.6×10-6降低至破空的4.3×10-6,夹杂物的去除率达65%。浇铸过程中间包钢水T.O和N含量并未增加,但重新生成了Al2O3·MgO尖晶石,重新生成的尖晶石是恶化钢水可浇性的主要原因。
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    37. 贝氏体钢生产流程中典型夹杂物变化规律
    朱 君, 杨吉春, 谌智勇, 樊志明, 张立峰
    炼钢    2022, 38 (3): 62-68.  
    摘要121)      收藏
    贝氏体钢轨强度高、塑性好,具有优良的抗接触疲劳和耐磨性,被誉为“21世纪的钢轨钢”,但贝氏体钢生产工艺具有一定的特殊性,钢中的夹杂物严重影响钢轨的塑性、韧性以及抗疲劳性能。为了研究贝氏体钢中典型夹杂物的变化规律,以国内某钢厂150t转炉→双150t LF→VD脱气→280mm×380mm方坯连铸生产的贝氏体钢为研究对象,对生产全流程取样,结合氧氮分析、钢液成分分析和非金属夹杂物分析,研究典型夹杂物的来源和形成机理。研究结果表明,贝氏体钢生产过程中氧氮含量持续降低,浇铸末期钢中氧、氮质量分数分别为0.0008%和0.0040%;一次LF化渣后夹杂物为CaO-SiO2-Al2O3,主要是合金、脱氧剂和白灰带入的Ca、Als与钢中的氧或氧化物发生反应的脱氧产物;一次LF合金化后,夹杂物为CaO-SiO2-Al2O3-MgO,夹杂物中CaO和MgO含量增加,Al2O3含量降低;二次LF进站夹杂物为CaO-SiO2-Al2O3-MgO,夹杂物中SiO2含量有所降低;二次LF合金化后夹杂物仍为CaO-SiO2-Al2O3-MgO,夹杂物中Al2O3含量降低,MgO含量升高;VD精炼至铸坯中夹杂物主要是CaO-SiO2-Al2O3-MgO,VD精炼后成分基本稳定;从铸坯到钢轨夹杂物发生明显转变,MgO和Al2O3含量升高,SiO2和CaO含量降低,钢轨中出现一定比例的镁铝尖晶石夹杂物,判断为冷却过程夹杂物转变所致。
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    38. 大罐钢12MnNiVR探伤不合原因分析及工艺优化
    廖 纲, 廖广府, 李建立
    炼钢    2022, 38 (3): 69-72.  
    摘要137)      收藏
    根据大罐钢12MnNiVR钢板日常超声波探伤结果,发现探伤不合点集中在钢板厚度1/4处和厚度1/2位置。采用金相显微镜、扫描电镜等检测手段对超声波探伤不合样品进行了检测分析,发现位于厚度 1/4 位置的探伤不合缺陷主要是由宏观非金属夹杂物引起;而位于厚度 1/2位置的探伤不合缺陷是由钢板较严重的中心偏析导致后续轧制组织异常引起。通过优化RH真空处理完毕后喂钙量、降低连铸中间包钢水过热度、增加钢板缓冷等技术措施,有效提高了12MnNiVR钢成品钢板探伤合格率。
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    39. 超细切割钢丝用盘条组织差异性精细表征研究
    徐 光, 陈常勇, 姜周华
    炼钢    2022, 38 (3): 73-84.  
    摘要107)      收藏
    钢帘线和光伏产业用超细切割钢丝被誉为钢丝产品“皇冠上的明珠”,其对纯净度、组织均匀性要求都极为严苛,目前国产盘条与进口盘条相比在质量上还有很大的差距。因此,对国内外3组不同的切割丝用盘条的组织差异进行了全面而深入的研究。结果表明,新日铁盘条与神户制钢的盘条组织差异很小,而国产盘条与这两组相比差距主要体现在以下几个方面:1)全氧含量更高;2)盘条中夹杂物的数量最多,平均直径更大,且大尺寸的夹杂物数量比例更高;3)SiO2-MnO-Al2O3系夹杂物成分主要集中在1300℃的低熔点区,但神户和新日铁盘条中此类夹杂物的成分分布较散乱,甚至有一部分高SiO2含量的夹杂物存在;4)三组盘条的显微组织差异很小;5)新日铁和国产盘条的硬度、强度、塑性均很接近,而神户制钢盘条的硬度、强度最低。
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    40. 螺旋外导流槽式脱硫喷枪的数值模拟及应用研究
    佟 岗, 贺 铸, 欧阳德刚
    炼钢    2022, 38 (4): 1-6.  
    摘要82)      PDF(pc) (1492KB)(38)    收藏
    针对常规直通式单口喷枪喷吹金属颗粒镁铁水脱硫存在的脱硫反应动力学条件差的问题,提出了螺旋外导流槽式脱硫喷枪,并对其喷吹过程进行了数值模拟研究。通过对比发现,螺旋导流槽式脱硫喷枪能够有效提高气体对熔池的搅拌作用,同时减弱铁水喷溅。某钢厂250 t铁水罐的铁水金属颗粒直接喷吹脱硫工业性试验与应用表明,铁水喷溅与渣面金属镁蒸气逃逸燃烧明显降低,脱硫剂平均单耗降低6.0 %,喷枪平均寿命达180炉/支,应用效果优良。
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