工程科學學報

橢圓形鋼包底吹氬的流動特征

阮文康, 包燕平, 王敏, 林路, 李翔

阮文康, 包燕平, 王敏, 林路, 李翔以一種150t橢圓形鋼包為原型建立1：4的鋼包水模型，在相似原理基礎上，以氮氣模擬現場用氬氣進行底吹，以水模擬鋼液，進行水模型實驗.分析了底吹氣孔位置、吹氣量對鋼液混勻及流動的影響.結果表明：原型方案兩吹氣孔位置距離近，相互干擾性強，動能耗散大，影響鋼液攪拌效果.底吹氣量存在臨界值（327.6L·h^-1），超過臨界值后氣量增加的動能主要消耗在鼓動液面和吹開渣面上，對鋼液混勻的效果較小.優化后兩底吹氣孔分別位于長軸0.6R處，呈180°分布，優化后鋼液混勻時間整體下降，相同吹氣量下混勻效果更好.采用優化后方案，相同吹氣量下鋼液面裸露面積大大降低，減少了鋼液二次氧化，鈣處理過程全氧從58×10^-6降低到47×10^-6，軟吹過程平均增N量<3×10^-6. 工程科學學報. 2014 36(S1): 1-5.

HRB400鋼中釩鈮合金對氮溶解度影響的熱力學研究

馬昱, 李京社, 劉威, 孫麗媛, 楊樹峰, 趙明

馬昱, 李京社, 劉威, 孫麗媛, 楊樹峰, 趙明通過熱力學計算研究了某廠HRB400鋼中氮的溶解熱力學及V、Nb合金含量對N溶解度的影響，研究結果表明：添加釩鈮可有效提高氮的溶解度，但隨著其含量的增加氮溶解度并不是單調遞增的；以目前成品鋼合金含量（質量分數）水平（V0.02%、Nb0.03%），添加鈮比釩對提高氮的溶解度更有效. 工程科學學報. 2014 36(S1): 6-9.

鑄坯表面孔類缺陷軋制過程中演變規律

茅曉慧, 張江山, 楊樹峰

茅曉慧, 張江山, 楊樹峰對圓鋼軋制過程中鑄坯表面孔類缺陷演變規律進行了工業實驗研究.實驗中采用鉆孔法在鑄坯頭部鉆取一定直徑和深度的孔的方法來模擬鑄坯表面氣孔缺陷.鉆孔鑄坯經軋制后在圓鋼的對應位置發現了呈平行分布的表面直線型裂紋，裂紋處的金相組織發現裂紋四周有輕微的脫碳現象.裂紋測量結果表明，圓鋼表面直線型裂紋深度主要受鉆孔深度影響，當鉆孔深度大于4mm時，會導致深度明顯的裂紋.裂紋長度主要受鉆孔直徑影響，對于孔徑在1.0~2.5mm的孔，形成的裂紋長度大都分布在2~8cm之間. 工程科學學報. 2014 36(S1): 10-14.

轉爐氧槍槍位對煉鋼熔池流速的影響

李智崢, 朱榮, 劉潤藻, 呂明, 王慧知

李智崢, 朱榮, 劉潤藻, 呂明, 王慧知轉爐煉鋼利用供氧槍位的改變實現前期化渣、中期脫碳升溫以及后期強化攪拌的目的.本文基于100t煉鋼轉爐，研究了四孔超音速氧槍噴吹時槍位變化對熔池流動狀況的影響.研究發現：低槍位有利于增加射流沖擊深度，加速熔池表層鋼液；高槍位有利于增大射流沖擊面積，促進鋼液速度在徑向方向上均勻分布，增加熔池底部鋼液速度.隨著槍位從1.2m提高至1.8m，沖開渣層的直徑從2.119m增加為2.645m，射流的沖擊深度顯著降低. 工程科學學報. 2014 36(S1): 15-20.

不同基料對絕熱涂料高溫絕熱性能的影響

曹光遠, 郭漢杰, 李林, 李宏亮, 郭闖

曹光遠, 郭漢杰, 李林, 李宏亮, 郭闖研究了不同基料、空心微珠填料尺寸、涂料涂層厚度和溫度對涂料高溫絕熱性能的影響.發現以E800黏結劑為基料，涂層厚度為0.42mm時，就已經達到了最佳絕熱效果.以水玻璃溶液為基料，配以0.5%羧甲基纖維素的涂料絕熱性能最佳；PA80型高溫膠對鋼板有強烈腐蝕作用，因而不適合成為高溫絕熱涂料的組成成分；在涂層厚度和基料相同的情況下，構成涂料的空心陶瓷微珠填料粒度越小，高溫絕熱性能越好.選用5000目粒度的空心陶瓷微珠填料、水玻璃溶液為基料配0.5%的羧甲基纖維素構成的絕熱涂料，在冶金企業30t的鋼包內涂刷0.8mm后，鋼包內鋼水每分鐘的平均溫降比不刷本絕熱涂料時低0.41℃，可以直接為冶金企業帶來經濟效益. 工程科學學報. 2014 36(S1): 21-26.

煉鋼爐渣的浸出和碳酸化

唐海燕, 孟文佳, 孫紹恒, 劉輝, 王爽, 李京社

唐海燕, 孟文佳, 孫紹恒, 劉輝, 王爽, 李京社為提高煉鋼爐渣中鈣、鎂離子的浸出和碳酸化率，用熒光光譜儀分析了爐渣的成分，用X射線衍射分析了相組成.研究了不同劑量的鹽酸和醋酸作為浸出試劑的浸出效果以及溫度和攪拌條件對浸出的影響.結果表明，常溫下用HCl作為浸出試劑可達到良好的浸出效果，在本實驗條件下浸出率可達93.4%，用醋酸的浸出率可達85.8%.鹽酸浸出后再通CO₂所得碳酸鈣的純度可達91.02%，轉化率56.5%.80℃時用醋酸作試劑的浸出率大于鹽酸.攪拌有利于鈣、鎂離子浸出. 工程科學學報. 2014 36(S1): 27-31.

RH真空精煉后IF鋼鎮靜工藝的潔凈度研究

崔衡, 田恩華, 陳斌, 青靚, 王偉

崔衡, 田恩華, 陳斌, 青靚, 王偉為了優化RH處理工藝，提高RH精煉后的IF鋼水潔凈度，通過分析T[O]含量和夾雜物含量的變化研究了鋼水鎮靜（靜置）時間對IF鋼潔凈度的影響.研究表明，隨著鎮靜時間的延長，中間包鋼液中T[O]含量和夾雜物數量總體呈先下降后回升的趨勢.在30min到40min的鎮靜時間區間里，中間包內鋼液試樣T[O]含量基本穩定，所分析爐次中只有4.76%爐次T[O]超過30×10^-4%.在該廠現行工藝條件下，鎮靜時間在30 min到40 min的時段內的鋼液潔凈度水平較高. 工程科學學報. 2014 36(S1): 32-35.

VOD冶煉超純鐵素體不銹鋼脫碳脫氮

徐迎鐵, 陳兆平, 李實

徐迎鐵, 陳兆平, 李實要利用VOD冶煉超純鐵素體不銹鋼脫碳脫氮模型，研究了在吹氧脫碳階段氧氣利用率以及脫氮能力與初始碳含量的關系，分析了自由脫碳階段的VOD脫碳和脫氮能力，并討論了停氧后碳含量對脫碳以及溫度控制的影響.研究結果為VOD冶煉超純鐵素體不銹鋼合理脫碳脫氮提供技術指導. 工程科學學報. 2014 36(S1): 36-40.

LF喂鋁線過程參數優化

張鵬, 程樹森, 陳川

張鵬, 程樹森, 陳川在鋁鎮靜鋼LF精煉過程中，準確控制鋼水中的酸溶鋁含量及氧含量，同時減少鋁線消耗對鋼鐵企業有重要的經濟價值.本文建立了LF喂線過程中，鋁線在鋼液中熔化的一維傳熱數學模型，并利用文獻中的實驗結果驗證了模型的準確性.利用該模型分析了喂線速度、鋁線直徑以及鋼液過熱度對鋁線熔化過程的影響.計算結果表明，喂線速度和鋼液過熱度對鋁線喂入深度影響較大，在高過熱度時應選用較粗的鋁線以較低的喂線速度進行喂線. 工程科學學報. 2014 36(S1): 41-46.

低碳TWIP鋼AOD氧化精煉過程數學模型

章平, 劉建華, 莊昌凌, 張慶雷, 雷沖, 王子君

章平, 劉建華, 莊昌凌, 張慶雷, 雷沖, 王子君依據AOD精煉反應前期為供氧控速、后期為碳擴散控速的機理建立了低碳TWIP鋼AOD氧化精煉過程數學模型.對8t AOD冶煉TWIP鋼氧化過程鋼液中碳、硅和錳含量變化進行了計算，碳含量變化與實測數據偏差小于5%.研究表明，8t AOD冶煉TWIP鋼脫碳的臨界碳含量處于0.33%~0.38%之間. 工程科學學報. 2014 36(S1): 47-52.

250t鋼包底吹氬精煉工藝優化的物理模擬

鄭萬, 屠浩, 李光強, 沈星, 徐云龍, 朱誠意, 盧凱

鄭萬, 屠浩, 李光強, 沈星, 徐云龍, 朱誠意, 盧凱以250t底吹氬鋼包為原形，根據相似原理進行水模型實驗，研究了不同透氣磚布置參數、吹氬量、加料位置及透氣磚透氣性能變化對精煉效果的影響.結果表明：0.75R（透氣磚在距鋼包底部中心為0.75倍鋼包底部半徑R的位置）的雙透氣磚布置較0.64R、0.5R混勻時間短，但對包壁的沖刷嚴重；雙透氣磚大夾角（135°、180°）布置比小夾角（45°、90°）混勻時間短，0.64R-180°的雙透氣磚對稱布置方案最優.在透氣磚上方或雙透氣磚連線中垂線區域內添加物料，混勻時間最短；吹氣量控制在67~70m³/h之間，可充分利用氣體的攪拌能量，滿足混勻時間短且不會產生卷渣的潔凈鋼精煉要求；透氣磚堵塞較雙孔正常吹氣混勻時間延長，頂部鋼液形成兩個大小不一的裸露亮圈，并加重對包壁耐材的沖刷與侵蝕，降低鋼液的混均效果及鋼的潔凈度. 工程科學學報. 2014 36(S1): 53-59.

轉爐流程生產高碳鋼各工序溫度控制能力的優化

邢梅巒, 包燕平, 林路

邢梅巒, 包燕平, 林路高碳鋼連鑄坯中心偏析是影響高碳鋼線材在冷加工過程中拉拔斷裂的重要原因之一，連鑄中間包溫度穩定是改善連鑄坯中心偏析的有效措施.對668爐高碳鋼溫度控制數據采用工序能力調查的方法進行了分析.結果表明：轉爐工序溫度控制能力較低，精煉爐工序充分發揮了其對溫度控制的作用，保證中間包溫度的穩定；對開澆爐鋼液溫度各工序控制能力不足，需進行改進.提出了提高精煉效率的改進辦法，即穩定轉爐出鋼溫度，減少開澆爐鋼液從鋼包到中間包的溫降，并提高開澆爐鋼液從轉爐工序到精煉工序的溫度. 工程科學學報. 2014 36(S1): 60-64.

采用Al和C脫氧鋼液平衡氧含量的熱力學分析

李寧, 郭漢杰

李寧, 郭漢杰對標準大氣壓強下的[Al]-[O]平衡和不同壓強下[C]-[O]平衡進行了熱力學計算，得到了鋼液中[O]含量的最小理論值.溫度一定的條件下，采用[Al]脫氧時鋼液中[Al]和[O]呈U型關系；過小或過大的[Al]含量對減少鋼液中[O]均不利；提高溫度可進一步降低[Al]脫氧條件下的鋼液中[O]含量的最小理論值.對[C]脫氧而言，溫度一定的條件下，提高真空度可提高[C]的脫氧能力；且隨著鋼液中[C]的增加，鋼液中[O]呈減少趨勢.溫度為1873 K，真空度100 Pa時，鋼液中[C]含量大于0.0015%的條件下，[C]的脫氧能力大于[Al]的脫氧能力.利用實際數據分別對[Al]脫氧和[C]脫氧平衡曲線最低值理論公式驗證，且與實際結果均符合較好. 工程科學學報. 2014 36(S1): 65-71.

RE重軌鋼在模擬工業大氣環境下的腐蝕行為

王曉麗, 宋波, 安勝利, 付國平, 彭軍

王曉麗, 宋波, 安勝利, 付國平, 彭軍采用周期浸潤腐蝕實驗結合電化學方法研究了模擬工業大氣環境下RE重軌鋼的腐蝕行為.結果表明，RE重軌鋼的耐腐蝕性能優于不含RE的重軌鋼.RE重軌鋼中，RE合金元素在基體的局部富集促進了銹層中保護性好的α-FeOOH相的快速生成和含量的增加，提高了銹層阻止侵蝕性介質穿透的能力，改善了重軌鋼在工業大氣環境下的耐腐蝕性能. 工程科學學報. 2014 36(S1): 72-76.

Mn/S對含硫非調質鋼中硫化物形態的影響

吳華杰, 岳峰, 尤大利, 陸鵬雁, 劉靖, 陳維瑋, 周蕾

吳華杰, 岳峰, 尤大利, 陸鵬雁, 劉靖, 陳維瑋, 周蕾通過實驗室真空感應爐冶煉鑄錠然后鍛造成棒材的方法，研究了不同Mn/S（質量比）對含硫非調質鋼中硫化物形態的影響.研究結果表明：提高Mn/S有利于改善鑄態和棒材中硫化物的分布均勻性；隨著Mn/S的提高，棒材中長寬比<3形態的硫化物由5%左右提高至25%以上，Mn/S提高有利于硫化物的球化或紡錘化控制；實驗條件下，Mn/S應控制在40左右. 工程科學學報. 2014 36(S1): 77-82.

連鑄結晶器內湍流大渦模擬

安利娜, 李京社, 葛棟, 程愛民, 吉傳波, 孫麗媛

安利娜, 李京社, 葛棟, 程愛民, 吉傳波, 孫麗媛采用大渦模擬研究連鑄鋼水非定常湍流特性，比較了雷諾平均數學模型與大渦模擬數學模型對預測結晶器內鋼水湍流運動的影響.模型采用一種低溫液態金屬模型的超聲波多普勒速度儀（UDV）的測量結果進行驗證，表明大渦模擬比雷諾平均模擬與實驗測量結果更加吻合.瞬態湍流研究表明，大渦模擬優于雷諾平均數學模型，能夠捕捉到水口附近高頻率的湍流脈動現象.水口出流鋼水區域內小尺度湍流結構起支配作用，射流以階梯狀上下擺動向結晶器內擴散.受湍流大尺度作用，結晶器內流場偏流現象始終存在，并且呈周期性變化，隨著對流場時間平均的增加，結晶器內的不對稱現象逐漸消除. 工程科學學報. 2014 36(S1): 83-88.

低碳高錳鋼大方坯表面裂紋原因分析

孫彥輝, 徐蕊, 曾亞南, 艾西

孫彥輝, 徐蕊, 曾亞南, 艾西通過電爐→LF→VD流程冶煉的低碳高錳鋼澆注成300mm×360mm大方坯后，在鑄坯表面發現裂紋.利用光學顯微鏡、掃描電鏡及能譜分析儀對鑄坯表面裂紋進行分析，發現裂紋的產生與鋼的化學成分、鋼中夾雜物、鋼水溫度、保護渣和析出物等因素有關.在實際生產中可以從鋼水窄成分控制，提高鋼水潔凈度，合理控制鋼水溫度，采用結晶器專用保護渣等方面來提高連鑄坯表面質量. 工程科學學報. 2014 36(S1): 89-92.

煤基處理硫酸渣制備含硫鋼原料的實驗研究

郭亞光, 朱榮, 吳恩輝, 王云, 林騰昌, 肖繹

郭亞光, 朱榮, 吳恩輝, 王云, 林騰昌, 肖繹以含有低熔點FeS₂的硫酸渣和煙煤為原料，對硫酸渣含碳球團進行還原熔分，考察了堿度、焙燒溫度、焙燒時間和C/O摩爾比對鐵回收率的影響，確定了最佳工藝參數.在堿度R=1.0、焙燒溫度1450℃、焙燒時間20 min以及配煤量C/O=1.2的條件下還原熔分硫酸渣，可以獲得93.1%鐵回收率的珠鐵.對尾渣的X射線衍射分析可知，硫酸渣中鐵氧化物及含鐵硫化物被還原，鐵回收率較高，且熔分時間短造成大量鐵以金屬態滯留于渣中；還原熔分硫酸渣所得珠鐵因其較高硫含量，可用于冶煉硫系易切削鋼. 工程科學學報. 2014 36(S1): 93-97.

板坯連鑄結晶器內鋼液流動的數值模擬

楊靜波, 李京社, 張江山, 高向宙, 楊樹峰

楊靜波, 李京社, 張江山, 高向宙, 楊樹峰利用Fluent軟件對1650mm×220mm板坯結晶器建立了三維穩態數學模型，對三種方案條件下結晶器內鋼液流動進行模擬.結果表明，結晶器的寬度對結晶器表面速度分布影響顯著，隨著結晶器寬度的增加，結晶器表面的速度分布越來越不均勻.表面的最大速度受到多種參數的影響，包括浸入式水口入口鋼液的速度、水口出口角度和水口浸入深度等，其中入口鋼液的速度影響最為顯著.最優方案為：鑄坯寬度1100mm，底部結構為山形和出口角度向下30°的水口，水口浸入深度120mm，流量為11.6m³·h^-1，入口速度為0.8384m·s^-1. 工程科學學報. 2014 36(S1): 98-103.

基于收得率動態庫的合金加料優化模型

楊凌志, 王學義, 王志東, 王振祥

楊凌志, 王學義, 王志東, 王振祥為了獲得準確實時的合金元素收得率，采用歷史加料數據自學習的方法，利用計算機技術建立了合金元素收得率動態庫，并運用兩階段單純形算法為天津鋼管公司第一煉鋼廠建立了合金加料優化模型.通過模型在線運行，得出了不同鋼種的合金收得率，從而提高了不同鋼種爐次合金加料的準確度.通過優化合金配料，不同鋼種的合金加料平均成本最多降低54.96元·t^-1，最小降低8.57元·t^-1.噸鋼合金成本降低6.76%~11.40%，平均降低了9.74%. 工程科學學報. 2014 36(S1): 104-109.

轉底爐分區域供熱研究

高金濤, 周春芳, 朱榮, 劉潤藻

高金濤, 周春芳, 朱榮, 劉潤藻基于國內轉底爐直接還原煉鐵在起步階段亟待解決的熱工系統問題，分別以系統分析、熱模擬實驗和數值模擬為手段，對轉底爐分段熱工參數進行了研究.建立了轉底爐冶金模型和熱模型（涉及變量83個、參數20個），模擬計算結果表明，每生產1t金屬化球團，需鐵精粉1213kg，消耗煤粉283kg、煤氣615kg.基于轉底爐分區域系統分析，分別進行了預熱段、加熱段、還原段條件下的熱模擬實驗研究，確定出不同工況下（n_C：n_O=0.8~1.2）含碳球團于各段的實時還原進度，并依據含碳球團自還原吸熱與熱工參數的匹配，確定出各段燃料供應參數.使用Fluent模擬軟件對分段熱工參數進行了驗證，結果表明分段熱工參數設計合理，能有效實現轉底爐的分段職能，為轉底爐的優化設計提供了基礎. 工程科學學報. 2014 36(S1): 110-116.

釩鐵電弧爐底吹增氮的水模型實驗研究

劉文娟, 董凱, 王饒

劉文娟, 董凱, 王饒通過1：2的比例建立水力學模型并應用正交表L₂₅（5⁶）設計正交實驗，對國內某公司的3t釩鐵爐進行底吹N₂模擬，研究三點底吹條件下不同底吹位置和底吹流量對釩鐵液混勻時間的影響.結果表明，最佳的底吹方案為：模型底吹流量為1306 L/h，底吹點位置為e（0.7R）、d（0.6R）、e（0.7R）；底吹流量和底吹位置對混勻時間均有顯著性影響，對混勻時間進行擬合可知混勻時間與底吹流量呈冪指數關系，指數值為-0.5211. 工程科學學報. 2014 36(S1): 117-121.

氧氣轉爐采用石灰石造渣煉鋼鐵水中硅揮發的分析

年武, 馮佳, 李晨曉, 宋文臣, 李宏

年武, 馮佳, 李晨曉, 宋文臣, 李宏對轉爐采用石灰石造渣煉鋼引起硅揮發的原因進行了分析，通過熱力學計算得到了高碳低溫鐵水面上SiO穩定存在的溫度及氣氛條件.分析結果表明，標準狀態下，鐵水中各元素與CO₂的氧化反應中，SiO生成反應只在火點區附近可以進行；溫度為1400~2300 K時，使得SiO穩定存在的p_CO/p_CO₂隨溫度升高逐漸降低，該氣氛條件相當于p_O₂在10^-25~10^-13數量級；在2 min內加入石灰石的條件下，[Si]揮發時的p_SiO大致在10^-2數量級，與實際生產中大致相同. 工程科學學報. 2014 36(S1): 122-125.

CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO渣系精煉行為的熱力學預測

田冬東, 張延玲, 劉慶波, 聞昕舒

田冬東, 張延玲, 劉慶波, 聞昕舒采用熱力學軟件FactSage對CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO四元系夾雜物的低熔點區域面積進行了分析計算，發現其低熔點區域可以根據堿度的不同分為兩個區域，利用KTH模型對這兩個低熔點區域內的硫容量進行了計算比較，并結合臨氫鋼12Cr2Mo1R對鋼液成分及脫硫的要求，對其適用的低熔點區域進行了討論.結果表明：如將夾雜物控制在堿度高的低熔點區域，則CaO的質量分數在30%左右，Al₂O₃在15%左右，MgO在10%左右，SiO₂大于40%，且SiO₂越多，低熔點區面積越大；如果將夾雜物成分控制在低堿度區域，則CaO在50%左右，Al₂O₃在45%左右，MgO的質量分數在5%左右，SiO₂的質量分數小于5%.高堿度低熔點區的硫容量明顯小于低堿度低熔點區，在兩個低熔點區內，硫容量均隨堿度的增加而增加，且鈣鋁比越大，硫容量隨堿度增加的幅度越大；對于臨氫鋼12Cr2Mo1R來說，應將CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO四元系夾雜物控制在高堿度低熔點區域，且堿度和鈣鋁比越大越好. 工程科學學報. 2014 36(S1): 126-132.

Mn和Si對中錳熱軋高強鋼組織和性能的影響

趙征志, 佟婷婷, 趙愛民, 尹鴻祥, 李雙嬌, 梁駒華

趙征志, 佟婷婷, 趙愛民, 尹鴻祥, 李雙嬌, 梁駒華為了研究Mn和Si元素對中錳熱軋高強鋼顯微組織和力學性能的影響，設計了不同Mn、Si含量C-Si-Mn系試驗用鋼.利用熱膨脹儀、掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射和單向拉伸等實驗方法對試驗用鋼的相變點、顯微組織、殘余奧氏體含量和力學性能進行了測定與分析.結果表明：Mn和Si對中錳熱軋高強鋼的顯微組織影響較大，對于低Si高Mn的試驗鋼，其顯微組織主要由粒狀貝氏體組成；對于高Si高Mn的試驗鋼，主要由貝氏體鐵素體、馬氏體和殘余奧氏體組成；對于高Si低Mn的試驗鋼，則由塊狀鐵素體、貝氏體、馬氏體和殘余奧氏體組成.高Si高Mn試驗鋼獲得最高的綜合力學性能，抗拉強度達1200 MPa以上，總伸長率為16%，強塑積接近20 GPa·%.分析認為，試驗鋼這種高強度和較高的塑性是由超細晶組織和TRIP效應共同決定的. 工程科學學報. 2014 36(S1): 133-139.

100t鋼包吹氬精煉過程的物理模擬

趙立華, 馬文俊, 王敏

趙立華, 馬文俊, 王敏針對某電爐廠在冶煉軸承鋼過程中，鋼包底吹精煉混勻效果和去夾雜效果不佳的問題進行了水模型研究.實驗結果表明：鋼包原型底吹位置由于兩氣柱間距離較近，在大氣量下氣柱產生偏移和疊加，造成鋼液流場不穩定.根據實驗結果建議：底吹位置應位于0.5R-0.5R-135°（R為鋼包底部半徑）；該方案臨界卷渣氣量為0.24m³·h^-1. 工程科學學報. 2014 36(S1): 140-144.

Zr對Fe-36Ni因瓦合金凝固組織和熱塑性的影響

鄭宏光, 李元, 劉旭峰

鄭宏光, 李元, 劉旭峰研究了Zr對Fe-36Ni因瓦合金組織和熱塑性的影響及相關作用機制.結果表明：加入質量分數為0.081%Zr處理后，合金中形成了大量高熔點的ZrO₂顆粒；錯配度計算表明，ZrO₂（001）面與合金基體的（001）面之間的錯配度僅為0.77%，因此，ZrO₂可以作為有效的非均質形核核心，使柱狀晶變短變細，等軸晶比例增加，凝固組織得到顯著改善.溫度低于1050℃時，Fe-36Ni因瓦合金熱塑性較差，晶界強度較低及晶界滑移是其主要斷裂機制；Zr通過細化晶粒來強化晶界、限制晶界的滑移和促進晶界的遷移，從而顯著提高了合金950~1000℃的熱塑性；溫度高于1050℃，由于動態再結晶的出現，合金展現出了良好的熱塑性. 工程科學學報. 2014 36(S1): 145-150.

316L不銹鋼中氮氣合金化行為

時彥林, 包燕平, 崔衡, 陳亞楠

時彥林, 包燕平, 崔衡, 陳亞楠通過FactSage熱力學計算軟件和實驗室實驗研究了在常壓和真空條件下溫度、氮分壓和碳含量對316L不銹鋼中氮溶解度的影響.結果表明：鋼中氮的溶解度隨著溫度的降低而升高，隨著氮分壓的增大而增大，隨著鋼液碳含量的增加而減少，其中氮分壓對鋼液氮溶解度的影響最大.不同吹氮條件下氮溶解度實測值與FactSage熱力學軟件計算值較吻合.生產控氮型316L不銹鋼可以在吹氧脫碳階段實現，生產氮質量分數大于0.10%的中氮型316L不銹鋼，只能在氮分壓大于30kPa的加料階段以及破真空后大氣微調階段實現. 工程科學學報. 2014 36(S1): 151-155.

MgO含量對CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO熔渣中液態相影響的模擬

林騰昌, 朱榮, 王成杰, 李超, 李明鋼

林騰昌, 朱榮, 王成杰, 李超, 李明鋼運用Factsage軟件模擬了MgO含量對CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO熔渣中液相區的影響.結果表明，隨著CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO渣中MgO含量增加，渣中低熔點液相區整體向低CaO高SiO₂區移動.相圖中1500℃液相區比例由0%MgO（質量分數）時的25.05%上升至9%MgO（質量分數）時的52.69%，而后降至15%MgO時的46.70%.相圖中1400℃液相區比例由3%MgO時的14.41%上升至11%MgO時的34.39%，而后降至15%MgO時的31.04%.相圖中1300℃液相區比例由5%MgO時的5.57%上升至14%MgO時的11.02%，而后降至15%MgO時的10.50%.相圖中1200℃液相區域比例在MgO為0~6%時為零，由7%MgO時的0.88%上升至11%MgO時的1.22%，在MgO為13%~15%時降為零.模擬結果可對以CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO為基本組元配置煉鋼渣系的成分選擇提供有效指導. 工程科學學報. 2014 36(S1): 156-161.

IF鋼鑄坯中高SiO₂類夾雜來源探討

王敏, 楊荃

王敏, 楊荃采用X射線衍射、掃描電鏡及能譜、夾雜物無損傷提取等手段研究和跟蹤了IF鋼鑄坯中大顆粒高SiO₂類夾雜物的特征及來源.結果表明：IF鑄坯中存在大量大顆粒固相夾雜物，其中高SiO₂類夾雜約占總數的60%，尺寸較大，一般>50μm，形狀不規則；鑄坯中高SiO₂夾雜的主要來源是未預熔充分的結晶器保護渣，粉渣顆粒內部存在多個物相，其中部分高熔點固相氧化物（SiO₂，Al₂O₃）在澆注過程中未完全溶解就伴隨卷渣進入鋼中被坯殼捕獲，最終形成鑄坯中夾雜物.改善保護渣的預熔性能，很大程度可以降低高SiO₂類固相大顆粒夾雜物對鑄坯造成的質量缺陷. 工程科學學報. 2014 36(S1): 162-167.

管線鋼精煉過程中夾雜物CaO和CaS的研究

李樹森, 任英, 張立峰, 楊文

李樹森, 任英, 張立峰, 楊文通過現場取樣進行電鏡觀察檢測，研究了管線鋼精煉過程中鋼中大尺寸CaO和CaS復合夾雜物形貌、尺寸和成分，并結合鋼液中Ca-O和Ca-S平衡曲線、CaO和CaS熱力學分析，對其形成機理和形成原因進行了研究.實驗結果表明：夾雜物可能是由于鈣處理時喂入了過量硅鈣線造成的. 工程科學學報. 2014 36(S1): 168-172.

弱脫氧彈簧鋼夾雜物形態控制研究

齊江華, 吳超, 羅德信, 楊成威, 區鐵

齊江華, 吳超, 羅德信, 楊成威, 區鐵采用不同爐渣堿度和精煉工藝，對彈簧鋼中全氧含量，夾雜物的尺寸、大小和成分進行了分析，并對夾雜物的形態分布進行了研究.結果表明，堿度高有利于脫氧和控制夾雜物尺寸，但容易形成脆性夾雜物；爐渣堿度低時，鋼中氧含量相對較高，夾雜物尺寸偏大.彈簧鋼要保證夾雜物的塑性，應將爐渣堿度控制在1.0~1.3，同時應適當延長軟吹時間，保證鋼中大顆粒夾雜的去除和鋼中氧含量的降低. 工程科學學報. 2014 36(S1): 173-176.

精煉渣中Al₂O₃含量對彈簧鋼中夾雜物的影響

周俐, 王向紅

周俐, 王向紅利用Factsage熱力學軟件，探討Al₂O₃含量對CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO系及CaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO系相圖低熔點區域的影響，可知在Al₂O₃含量（質量分數）為15%時，對應的各相圖中低熔點區域面積所占百分數最大；通過研究Al₂O₃含量對彈簧鋼中夾雜物的影響，表明隨著精煉渣中Al₂O₃含量增加，鋼中帶有棱角的Al₂O₃夾雜物增多，鋼中夾雜物分布變得相對集中.在堿度為1.2，Al₂O₃含量為8%時，可將夾雜物控制在相圖的低熔點區域內，此時對應夾雜物形貌多為球形，且尺寸約為5μm. 工程科學學報. 2014 36(S1): 177-181.

軸承鋼中夾雜物分析

楊文, 張立峰, 胡育新, 范富華, 李國光

楊文, 張立峰, 胡育新, 范富華, 李國光對軸承鋼熱軋板中的夾雜物以及澆鑄過程結晶器浸入式水口上的結瘤物進行了電鏡檢測.發現軋板試樣中夾雜物類型主要是TiN、MgO·Al₂O₃和MnS以及少量的CaS，尺寸大多在20μm以內，除此之外，還觀察到一些大尺寸MgO·Al₂O₃和Al₂O₃夾雜物及其伴生的裂紋.通過對水口結瘤物的檢驗分析，發現結瘤物主要以MgO·Al₂O₃尖晶石類夾雜物為主，還有少量的MgO-Al₂O₃-CaO系夾雜物，此外還含有部分凝鋼.結瘤物成分與鋼水中氧化物夾雜一致，因此推測水口結瘤產生原因為鋼液中的固態氧化物夾雜在澆注過程中在水口上的聚集沉淀，軋板中大尺寸夾雜可能是由水口結瘤物剝落造成. 工程科學學報. 2014 36(S1): 182-188.

1873K時鎂對鋼中氧化物、硫化物的共同變質機理

張同生, 王德永, 劉承軍, 姜茂發, 呂銘, 王博

張同生, 王德永, 劉承軍, 姜茂發, 呂銘, 王博探討了1873 K時不同氧硫條件下鎂對鋼中夾雜物變質的影響.在本實驗條件下，Mg在鋼液中優先變質氧化物夾雜，隨后變質硫化物夾雜，低硫實驗鋼中鎂脫氧產物轉變順序為Al₂O₃→MgAl₂O₄→Mg-Al-O-S.鎂合金加入1或5min，就可實現氧化物的完全變質，但硫化物的變質則要緩慢的多.當高硫實驗鋼中元素含量滿足一定條件時，鎂可以將氧化物、硫化物同時變質成為復合氧硫夾雜物，夾雜物按照Al₂O₃→MgO→MgO+MgAl₂O₄+MgS轉變，但由于其變質產生的MgO-MgAl₂O₄產物層阻礙了變質反應的進一步發生.這種夾雜物可以起到固定硫的作用，同時有效控制夾雜物直徑的增大. 工程科學學報. 2014 36(S1): 189-193.

CSP流程低碳低硅鋁鎮靜鋼精煉渣成分優化

郭靖, 程樹森, 程子建, 張鵬

郭靖, 程樹森, 程子建, 張鵬通過熱力學分析和計算，得出緊湊式帶鋼生產技術（CSP）流程低碳低硅鋁鎮靜鋼優化精煉渣成分（質量分數）為：CaO 50%~55%，Al₂O₃ 30%~36%，SiO₂ 1%~6%.在[Al%]=0.03時與之平衡的鋼液成分為：[Si]0.2%~0.4%，氧活度（a_[O]）小于4.5×10^-6，[Ca]2×10^-5~4×10^-5.優化的精煉渣有很好的脫氧、脫硫和控硅能力，同時其有較低的熔點，優良的流動性和吸收夾雜物能力.實驗室渣-鋼平衡實驗和工業試驗均證明，優化的精煉渣系能夠很好地控制鋼液成分和夾雜物，有效提高鋼水的潔凈度.使用優化渣系后冷軋板由于表面質量問題而降級使用的比率由原來的1.23%降低為0.8%，而且噸鋼鋼包（LF）精煉成本降低了4.30元，接近10%. 工程科學學報. 2014 36(S1): 194-199.

煉鋼連鑄流程在線鋼水溫度控制

賀東風, 何飛, 徐安軍, 田乃媛

賀東風, 何飛, 徐安軍, 田乃媛為了實現煉鋼過程鋼水溫度的精確控制，在分析了實際煉鋼廠鋼水溫度控制現狀和鋼水溫度影響因素的基礎上，建立了關鍵工序節點鋼水溫度的正向預測模型和逆向預定模型.同時，為了克服現有鋼水溫度預報方法的不足，提出一種基于鋼包熱狀態和BP神經網絡的混合模型方法.該方法以鋼包熱狀態跟蹤模型為基礎，充分考慮了鋼包熱狀態對鋼水溫度的影響，并與BP神經網絡結合，可有效提高預測精度. 工程科學學報. 2014 36(S1): 200-206.

復吹轉爐雙渣深脫磷工藝實踐

胡曉光, 李晶, 武賀, 周朝剛, 蔡可森, 吳國平

胡曉光, 李晶, 武賀, 周朝剛, 蔡可森, 吳國平為了提出適合南鋼的操作原則和控制目標，根據轉爐脫磷反應基本熱力學原理和復吹轉爐雙渣脫磷工藝特點，針對南鋼鐵水條件，分析了鐵水硅含量、溫度、磷含量對脫磷的影響并提出合理的冶煉方案.南鋼120t復吹轉爐雙渣深脫磷工藝實踐表明，通過優化造渣、供氧、一次倒渣及終點控制等工藝操作，能取得轉爐終點鋼液磷的質量分數 ≤ 40×10^-6和脫磷率達97.3%的脫磷效果.按照優化后的方案進行冶煉能滿足南鋼超低磷鋼的生產需要. 工程科學學報. 2014 36(S1): 207-212.

改善多流中間包均勻性研究

謝文新, 包燕平, 王敏, 張立強, 李睿

謝文新, 包燕平, 王敏, 張立強, 李睿采用水模型的方法，以一個七機七流中間包為原型，建立1：2.5的水模型系統，對多流中間包各流的均勻性進行了分析.結果表明：多流中間包在無控流裝置下，不能保證各流的均勻性，各流差異性極大；原型中間包各流均勻性較差，且死區比例高，達到45.5%；控流裝置的重要性依次為U型擋墻>穩流器>梯形擋墻；優化后各流均勻性良好，死區比例由原來45.5%降低到平均23.1%，在現場應用取得很好效果. 工程科學學報. 2014 36(S1): 213-217.

304酸洗板表面發黑原因分析

陳培敦, 湯旭煒, 李超, 張爽, 吳月龍

陳培敦, 湯旭煒, 李超, 張爽, 吳月龍對304酸洗板表面發黑現象進行了研究，通過金相組織分析發現夾雜物以A、C類夾雜物為主.經退火、酸洗后發黑的304板出現嚴重的晶間腐蝕現象.固溶處理和酸洗實驗后，組織內鐵素體數量明顯減少，晶界上幾乎沒有碳化物析出，且經固溶處理后的酸洗板板面較白.分析認為304酸洗板表面發黑的主要原因是：退火不當，在晶界上富集大量的碳化物，使材料處于嚴重的敏化狀態，導致酸洗時出現了板面晶間腐蝕，進而造成酸洗板表面發黑. 工程科學學報. 2014 36(S1): 218-221.

承鋼釩鐵爐底吹N₂水模型試驗研究

董凱, 劉潤藻, 王饒, 劉文娟, 周春芳

董凱, 劉潤藻, 王饒, 劉文娟, 周春芳通過建立1：2的比例的水力學模型，對承德鋼鐵集團有限公司釩鐵車間2t的釩鐵爐底吹N₂進行了水力學模擬實驗，同時利用正交分析，主要考察了不同的吹氣孔位置、吹氣流量對鐵水混勻時間以及熔池流態的影響.結果表明：不同的底吹氣孔組合以及氣體流量的控制，會對熔池的混勻產生很大的影響.對實驗數據采取正交分析，可以發現當吹氣孔位置為e-b-d，吹氣流量為1092 L·min^-1時，氣體對熔池的攪拌能力是最強的，此時鐵水混勻所需時間最短，且流場分布合理. 工程科學學報. 2014 36(S1): 222-225.

LF爐底吹CO₂氣體對鋼液質量影響及透氣磚侵蝕的研究

董凱, 朱榮, 劉潤藻, 王歡, 周春芳

董凱, 朱榮, 劉潤藻, 王歡, 周春芳為探索LF爐底吹CO₂氣體的冶金行為，將CO₂氣體用于LF爐精煉過程中，對LF爐底吹CO₂氣體工藝進行熱力學分析，并利用75 t LF爐進行底吹不同比例CO₂與Ar混合氣體的實驗．研究發現：底吹CO₂氣體精煉過程中不會造成鋼液大量脫碳，平均每爐碳氧化量在0.3 ～ 0.8 kg，鋼液中夾雜物的種類、形貌和組成變化較小，夾雜物當量密度減小，提高了鋼液潔凈度，底吹CO₂氣體不會加重鋼包透氣磚的侵蝕，實驗表明LF爐可使用CO₂氣體進行精煉．工程科學學報. 2014 36(S1): 226-229.

鈣處理對中硫含量鋼中硫化物形態影響的試驗研究

吳華杰, 陸鵬雁, 岳峰, 周蕾, 陳維瑋, 尤大利

吳華杰, 陸鵬雁, 岳峰, 周蕾, 陳維瑋, 尤大利通過實驗室真空感應爐冶煉鑄錠然后鍛造成棒材的方法，研究了不同Mn/S（質量比）對含硫非調質鋼中硫化物形態的影響.研究結果表明：提高Mn/S有利于改善鑄態和棒材中硫化物的分布均勻性；隨著Mn/S的提高，棒材中長寬比<3形態的硫化物由5%左右提高至25%以上，Mn/S提高有利于硫化物的球化或紡錘化控制；實驗條件下，Mn/S應控制在40左右. 工程科學學報. 2014 36(S1): 230-234.