工程科學學報

TP347H精煉渣二次氧化控制及夾雜物變性處理

張樂辰, 包燕平, 王敏, 張超杰

張樂辰, 包燕平, 王敏, 張超杰研究了采用EF+VOD+IC工藝流程生產TP347H不銹鋼時由于精煉渣成分產生的二次氧化及其氧化夾雜物的變性處理過程.試驗中VOD精煉過程中采用Al進行終脫氧,降低精煉渣中FeO、SiO₂含量,精煉渣四元堿度控制在1.3以上,保證鋼中全氧質量分數小于0.003%.脫氧后使用喂Ca-Si線及鋼包軟吹的精煉手段,可將硬質Al₂O₃及MgAl₂O₄轉變為CaO-Al₂O₃夾雜,減少硬質MgAl₂O₄夾雜總量并使夾雜物熔點低于1500℃.此類夾雜在煉鋼溫度下呈液態且更易于聚集與上浮,而在后續軋制、鍛造過程中低熔點夾雜隨基體發生形變,減少鋼材裂紋的產生. 工程科學學報. 2016 38(S1): 1-7.

低碳含硼鋼中BN的析出行為

史成斌, 李晶, 余璐, 祁永峰, 劉偉建, 張志明

史成斌, 李晶, 余璐, 祁永峰, 劉偉建, 張志明以硼質量分數為0.0045%、氮質量分數為0.0039%的低碳含硼鋼為研究對象,通過對實驗鋼在凝固過程中BN析出和長大的熱力學與動力學進行分析,并結合實驗研究了冷卻條件對BN析出與長大行為的影響.結果表明:由于溶質元素B和N在凝固前沿的微觀偏析,只有當凝固前沿的固相率大于臨界值0.981時,BN才能在凝固前沿析出;在凝固前沿隨著固相率的增加,B和N均具有明顯的偏析.當固相率接近于1時,硼在剩余液相中的實際含量遠高于氮元素的含量,氮的擴散是BN長大的限制性環節;鋼液冷卻速率的變化對B和N元素的偏析無顯著影響,而生成BN的尺寸隨著鋼液冷速的增加而顯著減小. 工程科學學報. 2016 38(S1): 8-13.

210tRH精煉過程的混勻特性

劉洋, 崔衡, 李東俠

劉洋, 崔衡, 李東俠以某鋼廠210tRH真空精煉裝置為原型,根據相似原理建立1∶4水模型,研究了吹氣量、浸入深度、真空度以及氣孔堵塞對混勻時間的影響.結果表明,RH混勻時間隨著吹氣量的增加而呈現減小的趨勢;隨著浸入深度的增加先減小后增大,并存在最佳浸入深度480 mm;隨真空室壓力的減小而減小;隨著吹氣孔堵塞個數的增加先減小后增加.利用粒子成像測速技術(particle image velocimetry,PIV)測量了RH精煉過程鋼包內二維流場,與數值模擬結果對比,發現鋼包內的流體運動主要是從下降管到上升管的循環流動以及下降管周圍的回流運動,不活躍區主要集中在渣-鋼界面以下浸漬管浸入深度范圍內. 工程科學學報. 2016 38(S1): 14-19.

RH脫氧過程Al塊運動及其熔化

顏坤, 程樹森, 張鵬

顏坤, 程樹森, 張鵬為了研究將Al塊輸運至鋼渣界面以抑制澆注過程爐渣向鋼液傳氧的可行性,建立了Al塊運動及其傳熱的數學模型,將Al塊運動與其傳熱進行耦合求解,據此模型分析了RH循環流量和Al塊初始半徑對Al塊運動及熔化的影響.結果表明Al塊的熔化有兩種路線,兩種熔化路線的差異是由Al塊的內部熔化引起的.根據分析結果,欲將Al輸送至鋼渣界面,必須保證RH的循環流量在100 t·min^-1以上,Al塊的原始半徑需大于10 mm. 工程科學學報. 2016 38(S1): 20-26.

吹氣孔堵塞對RH循環流量的影響

李怡宏, 申小維, 唐德池, 黃慶學

李怡宏, 申小維, 唐德池, 黃慶學根據相似原理,以某廠300 t RH為原型建立了1∶4的水模型,集中研究了吹氣孔堵塞對RH循環流量的影響.結果表明,吹氣孔堵塞時,氣量偏差對循環流量影響最大;當吹氣孔對稱堵塞時,吹氣孔堵塞位置的連線與環流方向成0°時循環流量最小,呈90°時循環流量最大;當吹氣孔集中堵塞時,隨吹氣孔堵塞個數的增加,氣泡泵的作用機制由環狀機制向簇群狀機制轉變,循環流量增加. 工程科學學報. 2016 38(S1): 27-31.

鈣處理過程夾雜物演變及熱力學分析

蔡小鋒, 包燕平, 林路

蔡小鋒, 包燕平, 林路通過檢測分析鈣處理前后鋼中夾雜物的形貌和成分的變化,探討鋼液鈣處理過程中夾雜物演變規律.利用熱力學計算,優化鈣處理工藝.結果表明,鈣處理可以將鋼液中不規則固態夾雜物改性為球形液態夾雜物;1873 K下,當[Al]為0.030%時,[O]控制在5×10^-617×10^-6,[Ca]控制在0.7×10^-630×10^-6,鋼中夾雜物變性效果良好;當[Al]為0.030%時,[S]控制在6×10^-619×10^-6,既能使鋼中Al₂O₃夾雜生成液態鋁酸鈣夾雜物,同時又可以減少CaS生成. 工程科學學報. 2016 38(S1): 32-36.

基于符號?經濟模型的轉爐—精煉工序熱經濟分析

賀東風, 賈永偉

賀東風, 賈永偉以S鋼廠生產SPHC鋼種的轉爐-精煉工序為實例,采用熱經濟學分析方法中的經濟分析法對其建立符號經濟模型,構造成本平衡方程,并建立補充方程,進而對轉爐-精煉工序進行熱經濟成本分析,得到了工序各股流的單價以及熱經濟學成本.模型計算結果表明:轉爐-LF流程的精煉鋼水熱經濟成本最低,為2243.12元·t^-1,其次是轉爐-CAS流程,為2259.92元·t^-1,而轉爐-RH流程的噸鋼精煉鋼水熱經濟學成本最高,為2270.16元·t^-1.從節約能源和成本的角度,轉爐-LF流程是SPHC鋼種的合理生產流程. 工程科學學報. 2016 38(S1): 37-44.

過熱度對軸承鋼內部組織的影響

逯志方, 張治廣, 趙錚錚, 王偉, 李艷霞, 和洪杰, 王成杰

逯志方, 張治廣, 趙錚錚, 王偉, 李艷霞, 和洪杰, 王成杰利用枝晶腐蝕低倍檢驗技術、鑄坯及盤條淬火+回火熱處理金相檢驗等技術研究了過熱度對軸承鋼內部組織的影響.結果表明低過熱度工藝鑄坯等軸晶比例提高,二次枝晶間距變小,鑄坯內部偏析、縮孔等冶金缺陷有所改善,但盤條酸洗低倍組織及碳化物不均勻性差別不大.兩種工藝鑄坯混晶區均比中心等軸晶區偏析嚴重,存在大量的大尺寸共晶碳化物. 工程科學學報. 2016 38(S1): 45-49.

寬板坯連鑄結晶器流場的數值模擬

姜平國, 賴朝斌

姜平國, 賴朝斌針對某鋼廠150 mm×1503 mm寬板坯連鑄結晶器生產中出現的表面波動及卷渣情況,利用FLUENT軟件對其進行了三維穩態數學計算.計算以流體表面流速為主要衡量指標,研究了出水口的傾斜角度、倒角形狀對該水口作用下結晶器內流場的影響.計算結果表明,原型結晶器浸入式水口作用下,流場內的表面流速大,射流沖擊深度小,液面波動大,卷渣嚴重.改變出水口的傾斜角度,結晶器內表面流速依舊較大,依然有較嚴重的卷渣現象發生.改用方案3出水口倒角形狀改為相切后,表面流速由原型最大的0.6 m/s減小到0.2 m/s,沖擊深度增加,流場改善,卷渣問題得到解決. 工程科學學報. 2016 38(S1): 50-55.

HRB400螺紋鋼中釩的強化作用研究

劉強, 張炯明, 王博, 尹延斌, 曹一飛

劉強, 張炯明, 王博, 尹延斌, 曹一飛通過對含釩螺紋鋼的性能進行研究,發現釩在細化晶粒方面效果較好.由各種強化機制對屈服強度的貢獻計算結果不難發現釩能夠加強析出強化的作用.文章對HRB400螺紋鋼中釩的析出情況進行熱力學計算,并分析了不同釩含量對析出溫度的影響. 工程科學學報. 2016 38(S1): 56-60.

承德100t頂吹脫磷鋼包流場特性研究

劉福海, 朱榮, 王啟剛, 白瑞國

劉福海, 朱榮, 王啟剛, 白瑞國利用水力學模型及數值模擬軟件研究了傾角式頂吹單孔氧槍對脫磷鋼包內熔池流場所造成的影響,并且研究了傾角角度分別為39°、41°、43°、45°和17°的單孔氧槍對熔池的攪拌效果和沖擊特性.研究表明:適當的傾斜角有利與熔池脫磷反應的進行,過大及過小的傾斜角會分別減小沖擊深度及沖擊直徑導致熔池脫磷速率降低.當采用43°頂吹氧槍噴頭噴吹時,沖擊深度及沖擊面積適中,熔池混勻時間及死區體積最小,鋼液的平均流動速度最大,有利于促進鋼包脫磷過程磷元素的擴散,從而提高脫磷效率.工業試驗結果表明,43°脫磷氧槍具有更好熔池攪拌能力,在提高脫磷效果的同時降低了冶煉過程中的鋼鐵料消耗. 工程科學學報. 2016 38(S1): 61-69.

轉爐煉鋼的物料結構優化

呂明, 朱榮, 路文剛

呂明, 朱榮, 路文剛利用60 t轉爐研究了采用不同含鐵物料及不同比例石灰石煉鋼時的鋼鐵料消耗、氧氣消耗量和煤氣產生量的變化規律.研究發現:當采用鐵水作為原料,渣鋼和塊礦作為冷卻劑時,鋼鐵料消耗最低,僅為1072.07 kg·t^-1;當采用鐵水和廢鋼作為原料,配有磁選渣鐵時,鋼鐵料消耗最高,達到1092.91 kg·t^-1;隨著石灰石加入量的增加,鋼鐵料消耗增加,氧耗略有降低,噸鋼煤氣產生量增加.研究結果為煉鋼過程優化物料結構、降低生產成本提供了新的方法. 工程科學學報. 2016 38(S1): 70-73.

首鋼高VTi鐵水轉爐冶煉82B供氧制度優化

劉綱, 朱榮, 李京社, 張新建, 常進, 鄭家良

劉綱, 朱榮, 李京社, 張新建, 常進, 鄭家良首鋼為降低82B生產成本,提高產品質量,在高爐原料中加入了釩鈦球團礦.釩鈦球團礦的加入導致轉爐生產化渣慢,脫磷效率低,濺渣護爐效果不佳等問題.為了解決高釩鈦鐵水轉爐生產82B所遇到的問題,本文以首鋼煉鋼廠轉爐生產82B工藝為研究對象,利用Fluent數值模擬結合工業試驗共同優化了轉爐高VTi鐵水冶煉82B供氧制度.通過供氧制度的優化,提高了轉爐處理高VTi鐵水的能力,從而保障首鋼生產出高品質低成本的82B. 工程科學學報. 2016 38(S1): 74-77.

轉爐利用石灰石造渣煉鋼的試驗研究

路文剛, 朱榮, 于灝

路文剛, 朱榮, 于灝基于對石灰石分解機理的分析,研究了煉鋼過程中利用石灰石代替石灰進行造渣時爐內富余熱量的變化,發現當采用全部石灰進行冶煉時,鐵水加入比(質量分數)可達到86.1%左右,隨著石灰石加入量的增加,廢鋼比降低,噸鋼富余熱量減少,石灰加入量降低.若全部采用石灰石進行造渣,鐵水比最高可達到97.0%.在此基礎上,利用60 t轉爐研究了煉鋼過程采用石灰石完全代替石灰進行造渣煉鋼的冶金效果.實驗發現:與采用石灰造渣煉鋼相比,當采用石灰石進行造渣煉鋼時,吹煉至4 min時的爐渣TFe質量分數為21.87%,堿度為1.22;隨著吹煉時間增加,爐渣TFe含量降低,堿度上升至3.0以上.煉鋼過程脫磷更加穩定且脫磷率提高了2.6%;平均終渣堿度為3.52,能滿足冶煉的脫磷要求;渣量大幅度降低,從而降低了鋼鐵料消耗;吹煉時間略有延長,終點熔池溫度基本保持不變.研究結果為調整爐料結構、降低生產成本提供了新的方法和思路. 工程科學學報. 2016 38(S1): 78-82.

300t頂底復吹轉爐爐渣磷酸鹽容量計算分析及預測模型

孫彥輝, 趙長亮, 羅磊, 趙志超

孫彥輝, 趙長亮, 羅磊, 趙志超通過對某鋼廠脫磷轉爐爐渣磷酸鹽容量計算和分析并結合前人的研究成果,得出實測爐渣磷酸鹽容量與爐渣中堿性氧化物含量、爐渣光學堿度、爐渣中全鐵含量和溫度的變化關系,并結合生產數據擬合出爐渣的組成與爐渣磷酸鹽容量的表達式.將文獻報道的不同爐渣磷酸鹽容量模型的計算值與實測值進行了對比和分析.基于共存理論建立了本渣系爐渣磷酸鹽容量預測模型,誤差分析表明該預測模型準確可信,將為現場生產提供理論指導. 工程科學學報. 2016 38(S1): 83-89.

連鑄二冷區溫度波動下的第二相粒子析出行為

孫彥輝, 董健, 金吉男, 付少朋, 朱雪珍

孫彥輝, 董健, 金吉男, 付少朋, 朱雪珍通過對某鋼廠脫磷轉爐爐渣磷酸鹽容量計算和分析并結合前人的研究成果,得出實測爐渣磷酸鹽容量與爐渣中堿性氧化物含量、爐渣光學堿度、爐渣中全鐵含量和溫度的變化關系,并結合生產數據擬合出爐渣的組成與爐渣磷酸鹽容量的表達式.將文獻報道的不同爐渣磷酸鹽容量模型的計算值與實測值進行了對比和分析.基于共存理論建立了本渣系爐渣磷酸鹽容量預測模型,誤差分析表明該預測模型準確可信,將為現場生產提供理論指導. 工程科學學報. 2016 38(S1): 90-95.

55SiCr懸臂用彈簧鋼夾雜物控制

蔣晨旭, 岳峰, 辛彩萍

蔣晨旭, 岳峰, 辛彩萍采用熱場發射掃描電鏡和能譜儀對比研究了武鋼、寶鋼和新日鐵55SiCr懸臂用彈簧鋼夾雜物的控制水平.結果表明新日鐵彈簧鋼采用鋁脫氧工藝冶煉獲得了較高的潔凈度,武鋼和寶鋼彈簧鋼均采用控鋁脫氧工藝,但夾雜物塑性化控制水平仍有待提高.對武鋼55SiCr懸臂用彈簧鋼的冶煉過程系統取樣,分析了夾雜物成分的演變規律;根據熱力學計算的結果,提出了55SiCr彈簧鋼夾雜物塑性化控制的建議,應將[O]控制在0.0009%~0.0020%,[Al]控制在0.0002%~0.0008%. 工程科學學報. 2016 38(S1): 96-100.

Mn含量波動對DH36高強度船板鋼力學性能影響的數學模型

吳建中, 石驍, 郭漢杰, 郭靖

吳建中, 石驍, 郭漢杰, 郭靖通過對國內某鋼廠DH36高強度船板鋼軋制成型之后的成品板材進行研究,利用數學模擬的分析方法,建立了DH36高強度船板鋼主要化學成分與基本力學性能之間關系的數學模型,并在此基礎上重點分析了各元素隨Mn含量的變化對力學性能產生的影響.結果表明:在相關成分允許的波動范圍內,Mn元素對沖擊功的影響主要呈斜率為負的直線關系,對屈服強度、抗拉強度、斷面收縮率的影響也均呈直線關系,但斜率規律與其他元素的含量有關,需具體分析. 工程科學學報. 2016 38(S1): 101-108.

321不銹鋼小方坯浸入式水口堵塞研究

孫彥輝, 白雪峰, 殷雪, 段大波, 金吉男, 付少朋, 朱雪珍

孫彥輝, 白雪峰, 殷雪, 段大波, 金吉男, 付少朋, 朱雪珍通過觀測水口結瘤物的結構和成分的變化,對AISI 321不銹鋼小方坯浸入式水口的堵塞機理進行了研究.水口的解剖結果表明水口結瘤物主要由TiN、金屬相以及渣相組成.通過計算建立了鋼液及凝固過程中TiN的熱力學模型.研究發現,TiO₂過渡層的存在、較高的鈦氮濃度積、不佳的鋼水潔凈度是導致結瘤物形成的主要原因.因此堵塞機理可以表述為,首先澆注過程中鋼液中的[Ti]與耐火材料中的SiO₂進行反應,TiO₂過渡層會在浸入式水口內壁形成;鈦氧化物的良好傳熱性能造成鋼液溫度下降進而導致TiN結瘤物的形成,且不佳的鋼水潔凈度則會進一步惡化鋼水的可澆性;隨著結瘤物的不斷增長,最終導致水口堵塞. 工程科學學報. 2016 38(S1): 109-118.

鐵水扒渣檢測系統的研究與實現

田立, 周永輝, 賀遵亮, 成芳, 戴國政

田立, 周永輝, 賀遵亮, 成芳, 戴國政鐵水扒渣檢測系統是一套基于機器視覺的扒渣評級系統,其主要作用是采用高分辨率攝像器觀察鐵水罐中實時情況,通過工控機采集成像,分析圖像中鐵渣的厚度和范圍,并對照評級工藝條件評判出扒渣的等級.本系統提高在線扒渣等級評判的自動化水平,降低工人經驗判別不穩定因素的影響,實現工人的勞動保護. 工程科學學報. 2016 38(S1): 119-124.

重軌鋼采用RH和VD精煉的對比研究

齊江華, 鄭建國, 陳光友, 張鵬飛, 葉途明, 費俊杰

齊江華, 鄭建國, 陳光友, 張鵬飛, 葉途明, 費俊杰在其他工藝相同條件下,對鋼中全氧、Al含量、H含量、夾雜物成分、爐渣等進行了對比分析.在真空時間相同的情況下,RH脫氫能力優于VD,VD脫氧能力優于RH,但VD精煉后鋼中Al含量偏高,爐渣堿度偏大,夾雜物易偏離塑性區.RH精煉后渣中MgO含量明顯升高,夾雜物成分也比較分散,可能是耐火材料尤其是插入管噴補料脫落導致外來夾雜物增多,而VD精煉后渣中MgO含量變化不大,夾雜物成分相對集中.建議采用RH精煉時,應提高耐火材料質量,減少插入管噴補次數,采用VD精煉時,應適當減少石灰加入量,降低渣中堿度并延長真空處理時間. 工程科學學報. 2016 38(S1): 125-128.

模底磚結構對大鋼錠充型過程卷渣的影響

張超杰, 包燕平, 王敏, 張樂辰

張超杰, 包燕平, 王敏, 張樂辰通過建立19 t大鋼錠充型過程的流動和傳熱模型,研究大鋼錠充型初期的流場和溫度場分布特征,針對一系列不同尺寸結構模底磚的鋼錠模進行充型過程的數值模擬,研究模底磚結構對充型初期鋼液面卷渣的影響.充型初期鋼液面波動大,且凝固層推進快,易發生卷渣并被捕獲至坯殼.當模底磚下口直徑小于上口直徑時,鋼液進入鋼錠模的流速主要取決于模底磚下口直徑,并隨著下口直徑的增大而迅速減小.對于19 t鋼錠,當模底磚下口直徑大于90 mm后能在很大程度上減小充型初期的卷渣概率. 工程科學學報. 2016 38(S1): 129-133.

42CrMoV緊固件用鋼顯微組織及夾雜物的分析

王劉濤, 王海川, 徐飛, 李殿凱, 范鼎東, 張慶安, 汪開忠, 孫維

王劉濤, 王海川, 徐飛, 李殿凱, 范鼎東, 張慶安, 汪開忠, 孫維采用掃描電鏡、掃描透射電子顯微鏡暗場成像、ASPEX軟件等研究分析42CrMoV緊固件顯微組織及夾雜物.42Cr MoV緊固件基體組織為回火索氏體,基體組織仍保留著原來馬氏體的形態,碳化物成排地在晶內和板條邊界析出,并且晶界明顯多于晶內析出;顯微硬度HV0.2為330,奧氏體晶粒度(等級)為9級;夾雜物主要類型為MnS夾雜以及與MnS和CAS有關的復合夾雜物,主要夾雜物尺寸小于5μm,A、B、C、D和Ds夾雜物的等級基本都小于等于0.5級. 工程科學學報. 2016 38(S1): 134-138.

基于灰箱模型的LF精煉終點溫度預測

唐海燕, 郭曉晨, 王建磊, 王勇, 程鵬飛

唐海燕, 郭曉晨, 王建磊, 王勇, 程鵬飛以國內某鋼廠一30 t LF精煉爐為研究對象,通過建立由傳熱機理模型和黑箱模型相結合的灰箱模型對LF精煉終點溫度進行了預測.首先根據能量守恒定律建立了傳熱機理模型.針對包襯耐材的蓄熱以及合金的熱效應難以精確計算的問題,采用偏最小二乘黑箱模型對這一部分溫度進行了處理,最后將兩種模型相結合綜合預測了LF鋼包精煉的終點溫度.結果表明,偏最小二乘法在預測包襯的耐材蓄熱和合金熱方面的溫度誤差在±5℃以內的命中率達到97%以上,總的灰箱模型預測LF精煉終點溫度誤差在±5、±8、±10℃以內的命中率分別達到88%、96%和99%,模型具有較高的預測精度.研究可為該鋼廠的LF精煉工藝提供指導. 工程科學學報. 2016 38(S1): 139-145.

CO₂在轉爐冶煉中低碳鉻鐵過程中的探索性應用

王海娟, 郁鴻超, 儲少軍, 吳殿臣, 許中波

王海娟, 郁鴻超, 儲少軍, 吳殿臣, 許中波探索了一種采用轉爐由高碳鉻鐵"一步法"冶煉中低碳鉻鐵的新工藝.該工藝與氬氧混吹脫碳法(Argon Oxygen Decarburization,AOD)類似,不同之處在于用CO₂代替氬氣作為攪拌氣體吹入熔池.實驗結果表明:采用CO₂對高、中碳鉻鐵脫碳是可行的;在高碳鉻鐵冶煉中碳鉻鐵初始階段大量噴吹CO₂能取得更好的脫碳效果,而在冶煉后期,高比例的O₂適量添加CO₂則更有利于脫碳,在當前實驗條件下,較佳的脫碳氣氛為25% CO₂+75% O₂(體積分數);CO₂的引入對提高鉻的回收率有積極作用,同時CO₂含量越高,保鉻效果越好.實驗同時發現,CO₂對高碳鉻鐵脫硫有積極作用. 工程科學學報. 2016 38(S1): 146-154.

電渣重熔過程渣皮組織和成分變化與渣池的關聯性

趙俊學, 葛蓓蕾, 劉詩薇, 唐雯聃, 李小明, 仇圣桃

趙俊學, 葛蓓蕾, 劉詩薇, 唐雯聃, 李小明, 仇圣桃電渣重熔過程渣皮存在明顯的分層現象.本文對生產過程渣皮進行取樣分析,揭示不同位置渣皮分層的組織結構和成分分布.結合激冷層的生成機制,提出以激冷層成分反映渣池成分的設想.通過同一支電渣錠生產過程不同位置(高度)渣皮的激冷層成分測定,得到冶煉過程渣池成分的變化規律. 工程科學學報. 2016 38(S1): 155-159.

BOF-LF-CC生產SWRH82B硬線鋼的潔凈度研究

張游游, 劉建華, 蘇曉峰, 崔衡, 張杰, 季益龍

張游游, 劉建華, 蘇曉峰, 崔衡, 張杰, 季益龍采用系統取樣與實驗室綜合分析,對BOF-LF-CC工藝生產的SWRH82B鋼潔凈度衍變規律進行研究.結果表明,鈣處理后鋼中T[O]和顯微夾雜物數量顯著下降,輕微增氮;澆鑄過程增氧增氮嚴重;鑄坯中<5μm顯微夾雜占97%,主要是棱角分明的純Al₂O₃夾雜,球狀復合氧化物與CaS和MnS的復合夾雜,簡單氧化物或氮化物與MnS的復合夾雜;LF精煉后鈣處理,脫氧顯著,但使得鑄坯中出現很多Al₂O₃硬性夾雜,對SWRH82B盤條質量造成嚴重的危害;中間包結構不合理,卷渣、內襯侵蝕和二次氧化嚴重,連鑄過程鋼液潔凈度下降. 工程科學學報. 2016 38(S1): 160-168.

特殊鋼石灰石煉鋼脫磷工藝研究及實踐

杜玉濤, 董大西, 朱榮, 楊韋華

杜玉濤, 董大西, 朱榮, 楊韋華通過對轉爐造渣理論和石灰石成渣特性進行分析,結合對石灰造渣"中間排渣+終點留渣"雙渣操作方法的深入研究,提出全石灰石雙渣法的冶煉控制要點和操作工藝流程.針對石鋼公司的生產實際,就特殊鋼采用石灰石雙渣操作煉鋼工藝進行了生產實踐.結果表明,采用石灰石雙渣工藝能實現終點碳含量([C],質量分數)平均0.16%,終點磷含量([P],質量分數)平均0.011%,終點磷含量降低,可滿足特鋼品種的終點出鋼要求;相比于常用的全石灰雙渣工藝,采用全石灰石雙渣工藝可以使轉爐工序冶煉成本降低2.23元/噸鋼,為石鋼公司創造了良好的經濟效益,具備一定的推廣價值. 工程科學學報. 2016 38(S1): 169-174.

低碳低硅SPHC鋼精煉渣優化研究

廖航, 朱利斌, 楊樹峰, 李京社

廖航, 朱利斌, 楊樹峰, 李京社為改善SPHC鋼LF精煉效果,本研究首先利用Fact Sage熱力學計算軟件,分析了SPHC鋼LF精煉渣系的理化特性,提出相應的精煉渣優化方案,并進行了工業實驗驗證.研究結果顯示,通過對LF精煉渣系的優化,出站時鋼中全氧T[O]由優化前的24×10^-6下降至優化后的20×10^-6,顯微夾雜物總數去除率由優化前的56.57%增加至優化后的71.54%,大型夾雜物數量也由原來的85.42 mg/10 kg下降至42.45 mg/10 kg. 工程科學學報. 2016 38(S1): 175-180.

無取向硅鋼夾雜物來源研究

王安仁, 楊樹峰, 何必飛, 李建民, 李士琦

王安仁, 楊樹峰, 何必飛, 李建民, 李士琦為判斷鑄坯中夾雜物的主要來源,在無取向硅鋼生產過程中,向鋼包、中包覆蓋劑及中包表面耐材中分別加入基體重量的10% BaCO₃,10% SrCO₃,10% La₂O₃(質量分數)作為示蹤劑,并在相關工序取鋼樣或渣樣,利用掃描電鏡和顯微鏡觀察分析夾雜物的形貌和成分.研究表明,無取向硅鋼中大型夾雜物主要為SiO₂、Al₂O₃以及硅鋁酸鹽,夾雜物的主要來源是保護渣卷入和二次氧化. 工程科學學報. 2016 38(S1): 181-186.

BOF-LF-CC工藝生產50CrVA彈簧鋼潔凈度研究

王勇, 唐海燕, 吳拓, 李京社, 楊樹峰

王勇, 唐海燕, 吳拓, 李京社, 楊樹峰通過對國內某鋼廠BOF-LF-CC工藝生產50CrVA彈簧鋼進行全流程連續取樣,綜合分析了冶煉過程中總氧（T.O.）、N含量變化,非金屬夾雜物的衍變規律,以及鑄坯中大型夾雜物的特征.結果表明,LF精煉前T.O.和N的平均含量分別為106×10^-6和13×10^-6,鑄坯中分別為15×10^-6和39×10^-6,LF過程脫氧效果明顯;運輸和澆注過程存在較明顯的二次氧化現象,需要加強大包到中間包的保護澆注;鑄坯中夾雜物主要為CaOAl₂O₃-MgO和CaOAl₂O₃-SiO₂復合氧化物夾雜,其中Al₂O₃含量（質量分數）較高,達到60%~70%,未得到低熔點夾雜物,可通過適當提高精煉渣堿度,或喂入適量鈣線促使夾雜物充分轉變為成分更加均勻的低熔點夾雜物;大型夾雜物以CaO和CaOAl₂O₃-SiO₂-（MgO）球狀氧化物為主,還存在一定比例的純Al₂O₃夾雜物,需要延長鋼包弱攪拌時間使夾雜物充分上浮. 工程科學學報. 2016 38(S1): 187-194.

精煉渣成分與軸承鋼夾雜物類型關系熱力學分析

李敬想, 唐萍, 潘銀虎, 侯自兵

李敬想, 唐萍, 潘銀虎, 侯自兵針對軸承鋼中鈣鋁酸鹽大型夾雜物的控制問題,通過計算GCr15軸承鋼中尖晶石MgO·Al₂O₃、鈣的鋁酸鹽CaO·6Al₂O₃夾雜物生成熱力學,分析精煉渣成分與夾雜物類型之間的定量關系.結果表明:當鋼水中含有質量分數0.10×10^-6的溶解鈣[Ca]時,只要溶解鎂[Mg]質量分數小于10×10^-6,MgO·Al₂O₃就會被[Ca]還原成CaO·6Al₂O₃;當精煉渣堿度為7.04,（MgO）質量分數為1.38%時,鋼水中溶解[Mg]質量分數比臨界[Mg]質量分數低56%,夾雜物以尺寸大于10μm的CaO-Al₂O₃系復合夾雜為主;當精煉渣堿度為3.75,（MgO）質量分數3.14%時,鋼水中溶解[Mg]質量分數比臨界[Mg]質量分數低14%,夾雜物以尺寸小于8μm的MnS包裹MgO·Al₂O₃復合夾雜為主;當精煉渣鈣鋁比C/A為1.82.0時,控制精煉渣堿度R為4.55.5,（MgO）質量分數為3%~5%,即能使鋼中MgO·Al₂O₃保持穩定而不轉變為CaO·6Al₂O₃. 工程科學學報. 2016 38(S1): 195-200.

電渣重熔對42CrMo鋼中夾雜物的影響及CCT曲線研究

徐飛, 李殿凱, 王劉濤, 王海川, 范鼎東, 張慶安, 孫維

徐飛, 李殿凱, 王劉濤, 王海川, 范鼎東, 張慶安, 孫維采用BX51M型金相顯微鏡和和Image Pro-Plus軟件研究電渣重熔后優化成分的42CrMo鋼中非金屬夾雜物情況,并在Gleeble3000熱模擬機上測定其連續冷卻相轉變(CCT)曲線.研究結果表明:電渣重熔后明顯減少鋼中夾雜物的數目,改善鋼中夾雜物的尺寸,夾雜物去除率達到71.90%;同時根據熱膨脹曲線和金相組織繪制出42CrMo鋼的CCT曲線,冷卻速度較低時組織為鐵素體、珠光體和貝氏體,冷卻速度較大時組織為馬氏體和少量貝氏體. 工程科學學報. 2016 38(S1): 201-205.

高品質軸承鋼LF-VD過程非金屬夾雜物演變規律

吳華杰, 郭浩, 魏崇一, 岳峰

吳華杰, 郭浩, 魏崇一, 岳峰對國內一鋼廠EAF→LF→VD→CC工藝生產的高品質GCr15軸承鋼進行系統取樣,針對DS類非金屬夾雜物隨機性強的特點,利用能夠進行大面積試樣檢測的ASPEX自動掃描電鏡分析統計鋼中非金屬夾雜物的成分、尺寸、數量等信息.研究發現:GCr15軸承鋼冶煉過程中非金屬夾雜物主要為MgO-Al₂O₃-CaO復合夾雜物和MnS,同時有少量的SiO₂-Al₂O₃和MgO-Al₂O₃復合夾雜物;夾雜物尺寸主要集中在38μm,并有少量DS類夾雜物出現且尺寸范圍波動很大,最大可以達70μm以上,形貌為圓形或近似圓形;VD有較強的去除夾雜物功能,經過VD真空精煉,夾雜物中CaO含量有增加趨勢;吊包至鑄坯過程,夾雜物成分向Al₂O₃含量增多的區域移動,最終軸承鋼鑄坯中夾雜物成分位于高Al₂O₃含量（≥80%）,少量MgO（<20%）和低CaO（<5%）的區域;DS夾雜物的生成和去除具有較強的隨機性. 工程科學學報. 2016 38(S1): 206-212.

邯鋼250t轉爐吹煉參數對傳質能力影響的實驗研究

鄧建軍, 林路

鄧建軍, 林路渣鋼間傳質速度決定了熔池元素的反應速度（尤其是脫碳和脫磷反應速度）,并直接影響元素在渣鋼間分配.本文以邯鋼250 t轉爐為研究對象,利用相似比1∶9建立水模型,考慮供氣流量、槍位和底吹位置因素研究轉爐內傳質能力.結果表明:加大頂吹供氣強度和底吹供氣強度能夠大大提高熔池元素在渣鋼間的分配;渣鋼間傳質系數隨底吹氣體流量降低而明顯降低,建議底吹氣體流量不低于0.06 m³·t^-1·min^-1;底吹孔數越多,渣鋼間傳質系數越大;底吹流量分配方案優于流量平均分配方案,建議采用. 工程科學學報. 2016 38(S1): 213-218.

超低碳鋁鎮靜鋼冶煉過程氮含量的控制

王敏, 張超杰, 蔡小峰, 張思源, 郭昭橋

王敏, 張超杰, 蔡小峰, 張思源, 郭昭橋針對企業冶煉超低碳鋁鎮靜鋼過程中增氮量高、波動大及控制不穩定的問題,采用工藝數據統計和現場取樣的手段,系統梳理了冶煉過程鋼液脫氮和增氮的主要環節和影響因素.轉爐脫碳期和真空處理是脫氮的主要環節,碳氧期的總脫碳量高則終點氮含量低;轉爐底吹N₂/Ar切換點在吹煉70%以前對終點氮含量影響不大;VD在無氧條件下脫氮有利,RH則在有氧條件下脫氮有利.控制鋼中溶解氧>200×10^-6則出鋼過程增氮可控制在5×10^-6以下;爐料的氮帶入是真空精煉環節增氮的重要因素,最高達11×10^-6;采用密封墊+吹Ar的保護方式,增氮量最低為1×10^-6. 工程科學學報. 2016 38(S1): 219-223.

鹽津-珙縣地區五峰組-龍馬溪組頁巖氣富集成藏條件

梁萍萍, 王紅巖, 趙群, 張琴, 王南, 肖前華

梁萍萍, 王紅巖, 趙群, 張琴, 王南, 肖前華利用野外觀察及實驗數據資料,對鹽津-珙縣地區五峰組-龍馬溪組頁巖氣形成條件進行分析,并探討其富集成藏的主控因素.研究結果表明鹽津-珙縣地區五峰組-龍馬溪組下部黑色頁巖是深水陸棚沉積產物,該區頁巖氣‘甜點段’五峰組—段—四段和龍馬溪組一段—五段發育完整,有機碳質量分數在2.7%~6.0%之間,主要為中高-高有機碳含量,富有機質黑色頁巖厚度分布在30~50 m.在高含氣層位,納米級有機質孔和黃鐵礦晶間孔大量發育,平均孔隙度為2.28%~3.48%,為吸附氣和游離氣提供良好的儲集空間.研究區內構造強度較弱,通天斷層少,具有良好的頂底板條件,壓力系數平均大于1.0,因而保存條件良好.分析表明,高有機碳含量、納米級孔隙發育、高脆性礦物含量、高壓力系數是鹽津-珙縣地區頁巖氣富集成藏的主控因素. 工程科學學報. 2016 38(S1): 224-231.

CO₂對脫磷轉爐物料和能量的影響

李智崢, 朱榮, 朱益強

李智崢, 朱榮, 朱益強基于CO₂在高溫條件下的反應特性,建立了CO₂用于脫磷爐冶煉的物料和能量分析模型,驗證CO₂用于脫磷爐冶煉過程參與氧化反應的可行性.在此基礎上,基于某廠脫磷爐的實際冶煉工況,研究噴吹CO₂對脫磷轉爐溫度、煤氣等的影響.研究發現:當廢鋼比為8%和CO₂利用率為85%時,CO₂的噴吹比例可控制在28%以內,氧耗可降低16%,爐氣中CO比例可提高約12%;同時隨著CO₂利用率的提高,脫磷爐的半鋼溫度逐漸降低,氧耗逐漸降低. 工程科學學報. 2016 38(S1): 232-237.

保溫時間和冷卻方式對Fe-28Mn-2.8Si-2.2Al-TWIP鋼組織和力學性能的影響

代永娟, 李輝, 馮捷, 米振莉, 唐荻

代永娟, 李輝, 馮捷, 米振莉, 唐荻通過光學顯微鏡和電子背散射衍射技術研究了1000℃退火溫度下保溫時間和冷卻方式對Fe-28Mn-2.8Si-2.2Al-TWIP鋼組織和性能的影響.結果表明:當保溫時間為5、10和20 min時,隨著保溫時間的延長,奧氏體晶粒迅速長大,同時退火孿晶在晶粒內部變長、增厚,抗拉強度和屈服強度同時下降,但是延伸率變化不大.對比水冷和空冷兩種冷卻方式,水冷更有利于TWIP鋼獲得良好的力學性能,同時冷卻速度對晶粒和取向有一定的影響. 工程科學學報. 2016 38(S1): 238-242.

小方坯結晶器錐度優化

曹一飛, 張炯明, 王博

曹一飛, 張炯明, 王博利用商業軟件Thercast建立了描述水冷結晶器內鋼液凝固傳熱和彈塑性變形的有限元模型,對凝固過程進行三維熱力耦合求解.首先在坯殼表面施加熱流密度,從而得到鑄坯結晶器內凝固收縮量和坯殼溫度分布,并分析鋼水靜壓力的影響,提出結晶器錐度的設計原則,以確定合適的結晶器縱斷面錐度.然后在結晶器銅管冷面施加水冷換熱系數,并考慮保護渣和氣隙對坯殼凝固的影響,研究坯殼在結晶器內的凝固過程,從而驗證所提錐度的合理性. 工程科學學報. 2016 38(S1): 243-249.