Q355B板坯高温拉伸晶粒弹塑性变形行为

以国内某钢厂Q355B连铸板坯为研究对象,利用Gleeble-3800热-力模拟试验机,在温度为1 300、1 340和1 380℃以及应变速率为0.001/s条件下开展拉伸试验,并基于获得的晶粒形貌,建立了晶粒组织的代表性体积单元有限元(RVE-FEM)模型,研究揭示了高温拉伸过程中晶粒组织的变形机制和应力-应变分布规律。结果表明,距离断口越近,晶粒组织的平均尺寸越大,能够承受的应力越小。由于晶粒和晶界两相的不均匀分布,晶粒和晶界中出现了不规则的应力分布,高应力主要集中在晶界处。1 380℃温度下,距板坯表面70 mm处试样中晶界承受的平均应力为9.91 MPa,晶粒承受的平均应力为7.01 MPa。随着拉伸温度的提升,晶粒组织平均尺寸增大,晶界面积减小,对变形的阻碍减弱,RVE-FEM模拟的屈服强度和抗拉强度降低。距板坯表面60 mm处试样的屈服强度从1 300℃的9.87 MPa减小到1 380℃的4.36 MPa,最大抗拉强度从12.51 MPa降低到4.49 MPa。在1 380℃温度时,随着试样位置从板坯表面10 mm深入至40 mm处,屈服强度由9.44 MPa降低到7.42 MPa,最大抗拉强度由10.75 MPa降低到9.10 MP。不同温度和取样位置下,RVE-FEM计算的应力-应变曲线与实测结果吻合。晶粒尺寸是抗拉性能的决定性因素,取决于初始凝固组织尺寸和拉伸温度。从板坯表层到中心,二次枝臂间距增大,在同一拉伸温度下,晶粒尺寸增大,尤其从板坯皮下10 mm至40 mm,晶粒长轴长度是关键因素。对于同一位置,随拉伸温度的提升,晶粒长轴和短轴长度均明显增大。

低碳马氏体不锈钢凝固冷却过程中的夹杂物特征

低碳马氏体不锈钢有着优良的综合性能,广泛应用于经济和社会发展的各个行业。钢中非金属杂物直接影响低碳马氏体不锈钢的性能,已有研究主要为钢液中夹杂物的生成、去除、改性等控制方法,对于钢液凝固和冷却过程中低碳马氏体不锈钢中夹杂物的相关研究很少。因此,有必要研究低碳马氏体不锈钢凝固冷却过程中的夹杂物特征,为最终低碳马氏体不锈钢产品中夹杂物的控制奠定基础。以S400低碳马氏体不锈钢中夹杂物为研究对象,通过高温共聚焦显微镜试验,以1、10、20和50℃/s的不同冷却速率对样品进行冷却,从而研究冷却速率对低碳马氏体不锈钢中夹杂物成分转变的影响。在钢的凝固和冷却过程中,夹杂物中Al_(2)O_(3)含量明显增加,CaO含量略有增加,而MgO和SiO_(2)含量先增加后下降,凝固和冷却过程中温度变化引起的夹杂物与钢基体之间的热力学平衡移动是夹杂物成分转变的主要驱动力。冷却速率为50℃/s样品中的夹杂物主要成分为21%Al_(2)O_(3)-12%MgO-35%CaO-29%SiO_(2)。随着冷却速率的降低,夹杂物平均成分中SiO_(2)含量呈降低趋势,Al_(2)O_(3)含量逐渐增加。冷却速率越小,发生转变的有效反应时间就越长,最终夹杂物成分就越接近平衡态成分。当冷却速率较大时,低碳马氏体不锈钢很快从高温区域冷却至低温区域,夹杂物在有效反应时间内的保持时间更短,不利于元素在钢中的快速扩散,导致夹杂物成分发生的转变很小。

高锰钢研究进展:成分、组织和性能调控

自从1882年Hadfield高锰钢问世以来,吸引了国内外众多科研人员在高锰钢成分设计、组织调控、生产工艺及应用开发等方面做了大量研究工作,使这个具有百年历史钢种的应用领域从最初的耐磨钢领域,逐渐拓展到无磁钢、汽车钢、腐蚀及低温环境用钢,甚至功能材料领域,形成了多个关键钢铁材料品种,成为特种钢领域最典型、应用领域最广的钢种系列,极大地丰富了钢铁材料世界。这些高锰钢品种的研发、制造及应用,对推动钢铁制造技术创新及下游行业发展起到了极其重要的作用。介绍了高锰钢的起源和发展,重点梳理了典型应用领域中使用的高锰耐磨钢、高锰汽车钢、高锰低温钢、高锰无磁钢以及高锰阻尼合金的化学成分、微观组织及性能研究进展,并对这几类高锰钢微观组织和性能的调控方法及效果进行了较为详细的总结和举例说明。虽然高锰含量保证了高锰钢获得特殊的微观组织、力学和物理特性,但同时也导致了其在生产制造中面临连铸漏钢、焊接接头性能不稳定、扩孔性能不足等系列共性技术难题,这在一定程度上限制了高锰钢的推广和应用。通过统计当前不同类型高锰钢的碳-锰含量和微观组织特征,指明了新型高锰钢的化学成分设计思路,并探讨了未来高锰钢在理论研究和应用领域的主要发展方向。

《钢铁》杂志征稿启事

《钢铁》杂志创刊于1954年,由中国科学技术协会主管,中国金属学会、钢铁研究总院和北京钢研柏苑出版有限责任公司主办,是中国冶金界历史较长的综合性科技期刊,也是反映钢铁工业科技成就的主要刊物之一。《钢铁》设有由79名国内知名学者、企业家等组成的编委会,编委会顾问徐匡迪、殷瑞钰、张寿荣、翁宇庆和编委会主任委员干勇、编委会委员王国栋、黄庆学、谢建新、毛新平等9位均为中国工程院院士。

基于冶金流程学“程序”的钢铁制造运行管控技术

智能钢厂是实现绿色低碳钢铁制造目标和钢铁工业高质量发展的必然路径。冶金流程工程学的提出和发展,已成为指导钢铁业高质量可持续发展的重要理论基石。为了达成智能钢厂低碳高效的生产目标,实现资源/能源的优化配置,从冶金流程工程学提出的钢铁制造流程动态运行物理本质出发,开展制造流程“运行程序”相应的智能管控技术研发,力求通过生产计划调度技术实现对炼钢-连铸-热轧等制造流程的“运行程序”控制,以适应市场需求下订单驱动的钢铁制造模式,这是促使生产过程有序、高效低成本运行的调控手段,即生产计划调度指令决定了钢铁企业设备利用率、生产效率和能源利用效率。讨论了以生产计划调度为核心的钢铁制造流程的运行管控技术,并给出了实践案例,针对中厚板组板及板坯一体化设计问题,实现了生产订单的组合优化,有效提升了系统成材率,为规模化钢铁生产满足个性化多品种小批量市场需求创造了条件;一体化生产批量计划相比于分工序编制生产批量计划能够降低余材率1.27%,提升炼钢-连铸-热轧区段物质流运行管控效果;基于炼钢厂生产调度和动态调度的物质流运行优化,可以缩短生产流程总时间10%,降低转炉工序用氧波动49.32%,改善了物质流和能量流的协同运行效果。因此,通过生产计划调度的“运行程序”控制技术,引导制造流程系统朝着动态-有序、协同-连续的运行状态发展,进而有利于实现钢铁生产的高效低成本优化运行。

硫含量对KR脱硫渣中硫赋存状态的影响

KR脱硫渣中的CaO是转炉冶炼工艺中重要的造渣原料,将其回用于钢铁冶炼工艺可降低冶金企业的CaO原料消耗,减少企业KR脱硫渣堆积量,节约企业冶炼的经济成本。KR脱硫渣中的2CaO·SiO_(2)(C2S)在转炉脱磷冶炼过程中可与炉渣中的磷形成稳定的2CaO·SiO_(2)-3CaO·P_(2)O_(5)固溶体,提高磷在渣中的稳定性。将KR脱硫渣代替活性石灰用作转炉造渣料,可促进转炉冶炼初期早化渣,提高转炉冶炼的脱磷效率。但由于KR脱硫渣中硫质量分数为1.0%~2.5%,将其直接用于转炉冶炼会导致钢水增硫。因此,采用FactSage8.0对炉渣中各物相凝固过程进行模拟,采用SEM-EDS、XRD对炉渣基本物相及微观形貌进行分析、检测,采用Image-ProPlus6.0对渣样中CaS平均晶粒面积进行分析,旨在明确硫含量对炉渣中硫赋存状态及析出行为的影响,为后续通过氧化性气氛脱除KR脱硫渣中的硫提供理论依据。热力学计算表明,硫质量分数为0.5%~2.5%时,炉渣中CaS析晶温度由1240升高到1390℃;当温度为1600℃时,随着硫含量增加,炉渣中MeO#1相含量逐渐减少,炉渣黏度逐渐减小;硫质量分数为0.5%时,炉渣中硫以非晶态组织赋存;硫质量分数为1.0%~2.0%时,炉渣中硫主要以CaS形式赋存;硫质量分数为2.0%~2.5%时,炉渣中硫以CaS相和Ca^(2+)(SiO_(2))_(2)O_(5)S相赋存,Ca^(2+)(SiO_(2))_(2)O_(5)S主要赋存在硅酸盐相中。随着硫含量增加,炉渣中CaS晶粒长大速率逐渐增大,CaS平均晶粒面积逐渐增大,且炉渣中CaS晶粒逐渐由不规则结构演变为圆饼状结构。

《中国冶金》杂志征稿启事

《中国冶金》是由中国科学技术协会主管,中国金属学会、北京钢研柏苑出版有限责任公司主办的中国金属学会会刊和冶金行业综合类科技期刊,由北京钢研柏苑出版有限责任公司负责编辑出版和发行,创刊于1991年,现为月刊,大16开。《中国冶金》是"中文核心期刊","中国科技核心期刊",美国《化学文摘(CA)》收录期刊,ASPT《中国科学文献计量评价数据库》来源期刊,《中国学术期刊综合评价数据库》来源期刊。

《钢铁》杂志征稿启事

《钢铁》杂志创刊于1954年,由中国科学技术协会主管,中国金属学会、钢铁研究总院和北京钢研柏苑出版有限责任公司主办,是中国冶金界历史较长的综合性科技期刊,也是反映钢铁工业科技成就的主要刊物之一。《钢铁》设有由79名国内知名学者、企业家等组成的编委会,编委会顾问徐匡迪、殷瑞钰、张寿荣、翁宇庆和编委会主任委员干勇、编委会委员王国栋、黄庆学、谢建新、毛新平等9位均为中国工程院院士。

基于深度学习的热轧带钢头部厚度的命中预测

针对热轧带钢头部厚度精度较低的问题,提出了一种基于深度学习的热轧带钢头部厚度的命中预测方法。在精轧过程中,带钢头部张力较小,且通常温度较低;同时轧机工艺参数复杂,精准设定存在困难,轧制带钢头部经常会出现厚度不合格的现象。利用深度神经网络的非线性拟合能力,设计带钢头部厚度预测模型,给轧机的参数设定提供参考、提高头部厚度命中率、减少钢材浪费。深度神经网络(DNN)包含输入层、隐藏层、输出层,使用TensorFlow开源机器学习框架设计预测模型并用程序实现。调整神经网络各参数,通过研究它们对模型性能的影响,优化预测模型。最后使用多种厚度的带钢测试数据训练并检验头部厚度预测模型,结果显示,分类预测命中准确率在80%以上。

退火工艺对780MPa冷轧多相钢组织及性能影响

为了研究退火工艺对780MPa冷轧多相钢组织及性能影响,采用万能试验机、场发射扫描电镜(SEM)、综合成形试验机及电子探针(EPMA)对两种具有相同成分、抗拉强度均为780MPa但具有不同屈强比和扩孔性能的多相钢进行了相关研究,结果表明热处理工艺对试验钢组织、力学性能及扩孔性能有着重要影响,采用两相区退火时马氏体岛呈现连续的和条带状分布特征,马氏体岛平均晶粒尺寸为3.7μm,且碳和锰具有明显的聚集分布现象,而全奥氏体化退火时组织呈弥散细小分布,马氏体岛平均晶粒尺寸为1.4μm,碳和锰元素没有明显富集,且具有更高的屈强比和扩孔率。另外还对扩孔失效机制及微观形貌进行了分析,组织中条带状马氏体岛促使裂纹沿软硬相界面快速扩展,而细小弥散分布的硬质相促使应变向多方向扩展,避免在软硬相界面处形成较大的应力集中而产生开裂,同时高扩孔率材料表现出具有更高比例的光亮带及大尺寸韧窝。

铌微合金化对高铁车轴钢淬透性的影响

为了研究铌对DZ2高铁车轴钢淬透性的影响规律和机理,通过末端淬透性试验和物理化学相分析等方法,研究了铌质量分数分别为0、0.026%和0.039%的DZ2钢的微观组织、析出相和淬透性。结果表明,距淬火端20mm以内,铌微合金化车轴钢硬度均高于对比钢,不同铌含量试验钢的淬透性曲线拐点位置均在距淬火端25~30mm处,总体来看,3种试验钢淬透性相当;随着铌质量分数的增加,奥氏体晶粒尺寸越小,降低了钢的淬透性;铌微合金化抑制了M3C相的析出,增加了奥氏体中碳、锰、铬固溶量,从而提高了钢的淬透性,弥补了晶粒细化造成的淬透性下降,综合作用下淬透性基本保持不变。

LF两步造渣工艺对C82DA钢中硫和铝的影响

为了研究工艺对C82DA钢中硫和铝的影响,对帘线钢在LF精炼过程脱硫控铝进行了研究。结果表明,随着精炼碱度的降低脱硫率越来越低,碱度约为1.6时,渣中w((FetO)+(MnO))约为1%,基本达到脱硫的临界值;碱度约为1.2时,随着精炼的进行开始回硫,钢液中w([Als])随着碱度的降低逐渐降低;碱度约为2.2时,w([Als])降幅显著;碱度小于1.6时,对铝的影响不明显。精炼炉采取两步造渣工艺,精炼前期高碱度渣系脱硫,精炼后期降低碱度,钢液中铝含量降低。当碱度从2.2降低至1.2时,钢液中w([S])和w([Als])分别控制在0.011%和0.0016%。

高炉焦炭在铁水中溶解行为研究现状及展望

在当前及未来大型高炉高冶炼强度的条件下,加快焦炭在铁水中的溶解速率、提高高炉炉缸铁水的碳饱和度是削弱碳不饱和铁水对炉缸炉衬侵蚀、保证炉缸正常工作及延长高炉寿命的重要措施,同时可以为下游的炼钢工序提供部分热量来源。首先对国内外焦炭在铁水中溶解的试验和模拟研究方法进行了概括,然后对焦炭自身结构性能、焦炭中矿物质、铁水的物理性质等影响焦炭溶解速率的因素进行了详细分析。结果表明,碳结构的有序度和铁水温度的升高有利于焦炭的溶解,而焦炭中矿物质及铁水中硫、磷等元素的存在会抑制铁水的进一步渗碳。研究结果为高炉操作者理解焦炭在铁水中的溶解行为提供借鉴,指导钢铁工业的节能减排。

普锐特冶金技术提供的二次冷轧机在上海宝钢投产

普锐特冶金技术提供的一套新建二次冷轧机(DCR)在中国钢铁企业宝山钢铁股份有限公司(宝钢)的上海工厂投入运行。这套DCR的设计能力为每年处理205 000 t冷轧带钢,是宝钢镀锡板产品结构优化项目的组成部分。它既可以采用冷轧/平整模式,也可以采用平整模式运行。处理后的带钢将被用于饮料罐、金属盖和电气部件等的制造。普锐特冶金技术是在2016年12月获得该合同的。

赤铁精粉配比对烧结矿强度的影响

铁精粉具有铁品位高、脉石矿物含量及有害元素少、价格较低等优点,但由于其粒度过细,会对烧结生产产生不良影响,进而导致其使用受到限制。为了明确铁矿烧结过程中赤铁精粉配比对烧结矿强度的影响规律,采用微型烧结法研究了赤铁精粉配比对烧结液相流动性及其固结强度的影响规律,并在此基础上进一步探究了优化石灰石粒度对烧结矿强度的影响规律,最终为高效使用赤铁精粉提供理论基础。研究结果表明,随着赤铁精粉配比的增大,烧结体固结强度呈现先略微降低,而后在配比为15%时大幅下降(相对于配比10%铁精粉来说固结强度降低了16%),这是由于随着赤铁精粉配比的增大,黏附粉的偏析碱度降低,进而使得黏附粉的液相流动性减小,最终导致烧结矿强度降低。然而,减小石灰石粒度,可以有效改善烧结液相流动性,进而提高烧结矿强度。

变薄拉深对430不锈钢表面起皱的影响

为了研究变薄拉深对430不锈钢表面起皱的影响,采用DEFORM-2D分析0.56、0.79和1.00 mm 430不锈钢冷轧退火板的拉深-变薄过程,最大变薄率分别为32.14%、26.58%和26.00%,并对0.79 mm厚的板材进行试验验证,测得最大变薄率约为30.38%,与模拟结果接近;通过表面粗糙度数据,可知变薄率越大,改善起皱效果越明显,最优变薄率约为20%,但变薄率太大时,拉深件表面出现明显摩擦划痕;通过EBSD测量,变薄拉深并未改变与起皱相关的{111}〈112〉与{111}〈110〉织构的晶粒体积分数,初步判定通过物理挤压作用可以改善起皱。

中国电炉炼钢的技术进步

总结了建国70年来中国电炉炼钢的发展历程,特别是改革开放40年来电炉工艺技术的进展,分析了电炉钢比例先升后降的原因。阐述了废钢和电力对电炉钢成本的影响以及电炉短流程对钢铁工业结构调整和高质量发展的影响等,对世界主流电炉炉型在中国的应用进行了归纳,同时总结了电炉炼钢工艺技术的创新和装备发展情况,指出了电炉炼钢未来的发展趋势。

脉冲磁致振荡凝固均质化技术及装备

脉冲磁致振荡(PMO)是上海大学先进凝固技术中心历经18年开发成功的凝固组织细化和均质化技术,是冶金领域近年来取得的一项原创性技术突破。目前,PMO技术与装备已成功实现商业化应用。研究和应用表明,PMO可以显著细化凝固组织并提高等轴晶占比,在连铸坯凝固组织细化和均质化方面效果显著、稳定,且对连铸工艺适应性强。简述了其技术原理、装备组成及其对连铸坯凝固均质化的作用效果。目前,适用于大断面铸坯的PMO凝固均质化技术正在研发阶段,今后该技术有望在各种连铸机型上运用。

鞍钢高炉低镁渣冶炼技术研究与应用

为提高高炉技术经济指标,通过实验室和工业试验,对鞍钢高炉低镁渣的冶炼特性进行了全面研究和评价。研究结果表明,在鞍钢目前的低铝负荷下,炉渣中MgO质量分数为4%-7%时,炉渣熔化温度均小于1 350℃;炉渣温度小于1 500℃时,理论上MgO质量分数不小于3%时,就可满足黏度的要求,最佳的碱度为1.245左右;工业生产条件下,炉渣的MgO质量分数一般控制在4.5%-5.0%,炉渣黏度为0.16-0.20 Pa·s时,通过优化炉渣碱度,降低炉渣中的MgO质量分数,不会降低炉渣的脱硫能力。通过采取低镁渣冶炼技术,有效降低了鞍钢高炉的生产成本,渣比下降了近17 kg/t（Fe）,有助于高炉绿色可持续化发展。

不同增碳剂对含钒铁水增碳的理论分析和试验

用热力学方法计算并分析了铁水增碳过程中碳溶解反应自由能变化以及碳氧化反应自由能变化的关系,认为碳的氧化是阻碍铁液增碳的不利因素,增碳反应必须在氧气较少的气氛中进行。在此基础之上,进行增碳试验。首先利用过量石墨增碳,分别得到含钒铁水在1 450、1 500、1 550℃时的碳饱和溶解度,并拟合得到碳溶解度与温度的关系式,即w(Cs)=2.7×10^(-3) T+0.38。然后将不同的增碳剂加入到由铁屑熔化而得到的含钒铁液中,并保温一定时间进行增碳试验。由试验结果可知,5种增碳剂的增碳效果优先顺序为:低氮增碳剂、石墨、无烟煤、碳粒、焦炭。由动力学计算可知,在本次试验条件下增碳反应速率常数的数量级为10^(-4)s^(-1)。通过分析认为,提高温度可以促进增碳反应的进行,而增碳剂中的硫和灰分抑制增碳反应的进行。