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当期目录

2022年 第38卷 第1期    刊出日期:2022-02-05
上一期   
专题论述
转炉脱磷工艺的最新进展
张润灏, 杨 健, 叶格凡, 孙 晗, 杨文魁
2022, 38(1):  1-13. 
摘要 ( 235 )  
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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。
转炉及电炉冶炼
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
2022, 38(1):  14-19. 
摘要 ( 195 )  
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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。
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
2022, 38(1):  20-25. 
摘要 ( 96 )  
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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。
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
2022, 38(1):  26-31. 
摘要 ( 94 )  
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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。
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,
2022, 38(1):  32-37. 
摘要 ( 70 )  
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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。

炉外精炼
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,
2022, 38(1):  38-41. 
摘要 ( 125 )  
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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。

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
2022, 38(1):  42-48. 
摘要 ( 141 )  
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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℃。
凝固与浇铸
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,
2022, 38(1):  49-55. 
摘要 ( 111 )  
相关文章 | 计量指标
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。
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
2022, 38(1):  56-62. 
摘要 ( 123 )  
相关文章 | 计量指标
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。
产品工艺与质量控制
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
2022, 38(1):  63-67. 
摘要 ( 115 )  
相关文章 | 计量指标
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。
高温电热合金铁铬铝冶金工艺研究
常国栋, 王 伟
2022, 38(1):  68-72. 
摘要 ( 92 )  
相关文章 | 计量指标
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。
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
2022, 38(1):  73-79. 
摘要 ( 74 )  
相关文章 | 计量指标
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。
氧化物冶金
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
2022, 38(1):  80-86. 
摘要 ( 49 )  
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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。