钢铁研究学报杂志

钢铁研究学报杂志2021年第11期

• 外场强化技术在锰矿资源处理过程中的研究进展

  代青青，林顺达，杜金佳，郭胜惠，陈菓，周俊文

  摘要：锰矿作为一种重要的战略性资源矿产，广泛应用于钢铁、电池、农业、冶金及国防工业等领域，发挥着至关重要的战略作用。近年来，随着锰矿产业的迅速发展，中国已经成为全球第一大锰矿资源消费国，锰矿资源需求量逐年增加。基于当前锰矿仍为我国短缺矿产、需求量大，传统加工工艺在产率、可持续发展和自动化等方面出现了明显短板的实际情况，为了保障国家锰矿资源战略安全，促进我国锰矿行业的可持续发展，因此探索一种能高效、清洁、经济处理锰矿的加工方法成为国内外研究热点。研究表明，微波、超声波、流场、压力场等外场手段能高效清洁的处理矿物，并提高产品质量。因此，对微波、超声波、电场、压力场及流场等外场强化技术在锰矿处理过程中的应用研究做出了总结和思考，这对外场强化技术处理矿产资源的后续研究具有指导意义。

• 钢铁企业大数据研发平台的建设与思考

  任子平，李德刚，李晓伟，王卓

  摘要：通过分析当代大数据背景环境下的钢铁企业研发面临的新特点、新问题，提出了建设有助于解决钢铁企业研发问题的大数据研发平台。简要说明了构成钢铁企业大数据研发平台的钢铁冶金研发大数据管理分析服务应用系统、集成计算平台系统和机器学习平台系统的主要功能，并重点阐述钢铁企业大数据研发平台建设所遵循的主要原则和思路方法。最后通过对钢铁企业大数据研发平台建设的研究，基本可以解决钢铁企业研发过程中在数据处理或分析方面面临的问题，帮助钢铁企业研发模式实现由“经验+试错”上升到“计算+验证”的转变，同时还可以有效降低研发成本、提高研发效率，对未来钢铁企业大数据的发展具有重要的指导作用。

• 钢渣碳化砖的碱激发碳化协同作用机制

  史迪，叶家元，张文生，司政凯，张梦安，张寒月

  摘要：以钢渣为原料，标准砂为骨料，碳酸钠为碱激发剂，基于碱激发?碳化协同作用制备钢渣碳化砖。采用X射线衍射、热重/差示扫描量热分析、压汞法以及扫描电子显微镜分别对试样的物相组成、孔隙率以及微观形貌进行表征。通过对比研究“碱激发”、“碳化”以及“碱激发+碳化”作用对试样强度、产物组成、孔隙率以及微观形貌的影响，对碱激发?碳化协同作用机制进行深入探讨。结果表明，碳酸钠可激发钢渣胶凝活性，生成薄片状水化硅酸钙（C-S-H）凝胶，为试样提供初始性能。碳化过程中生成的CaCO3等反应产物对试样具有“填充效应”，这是试样强度性能提高的主要原因。碱激发过程中生成的C-S-H凝胶为碳化反应提供碳化源，促进碳化反应的发生；碳化反应利用碱激发反应产物C-S-H凝胶为碳化源，生成CaCO3等反应产物，使基体致密程度提高，从而使试样性能得到进一步优化。

• 特殊钢大方坯连铸中间包各流冶金效果一致性研究

  邓伟，牛帅，杨恩蛟，王得炯，王凯民，唐海燕

  摘要：多流中间包各流钢水流动与温度状态差异是造成高端特殊钢连铸坯质量一致性差的重要原因之一。针对国内某钢厂特殊钢大方坯连铸用4流T型中间包边部流和中部流实测温差较大问题（4~7℃），基于实际工况特点，进行了中间包冶金行为的热流体动力学数值模拟研究，揭示了原型中间包边流水口响应慢及各流一致性差的原因；提出一种控制钢水流动和流间温差的内腔结构改进措施，可使包内钢液温度均匀性得到明显改善。其中，理论最小流间温差可降低到1℃以内，实测流间温差在0~3℃之间，较原型大大减小。同时指出，基于热流体动力学数值模拟优化中间包结构、提升多流中间包全铸流冶金效果一致性在特殊钢长材生产中具有重要意义。

• 有机复合粘结剂特性表征及对球团矿性能的影响

  徐晨阳，张建良，刘征建，王耀祖，郑安阳，马黎明

  摘要：添加有机粘结剂代替部分膨润土是减少成品球团矿的脉石含量的有效途径之一。通过残烧实验和XRD研究了膨润土与有机粘结剂间的相互作用，结果表明有机复合粘结剂比原始膨润土的晶层间距增加了0?08 nm。造球和焙烧实验结果表明，添加有机粘结剂替代膨润土可以提高生球落下和抗压强度。气基还原实验结果表明，添加有机粘结剂替代0?5%（质量分数）膨润土可以提高球团矿还原性，还原粘接指数也同时升高。SEM显微结果表明，添加有机复合粘结剂可以提高球团矿的孔隙率，有利于还原气体进入球团矿内部，从而改善球团矿的还原性。为制备有机复合粘结剂球团矿提供了参考，有助于扩大有机复合粘结剂在炼铁中的应用。

• 回火时间对Fe-0.39C-3.69Mn中锰钢的组织和力学性能的影响

  杨德振，熊志平，张超，程兴旺

  摘要：初始组织为片层珠光体的Fe-0.39C-3.69Mn（wt.%）钢板被快速加热到730℃保温90s后淬火至室温，获得包含13.2%残余奥氏体的板条马氏体组织。借助SEM、TEM、XRD和单向拉伸力学测试等试验手段，研究了在200℃回火时不同保温时间对微观组织和力学性能的影响，特别是对残余奥氏体体积分数和稳定性的影响。结果表明，随回火时间的增加，过渡碳化物逐渐增多并粗化，残余奥氏体含量先减少后不变；硬度、强度和均匀伸长率均逐渐降低，但断后伸长率由于马氏体回复而有所增加。片状残余奥氏体由于富Mn而具有较高稳定性，在200℃长时间回火后基本不发生分解。回火15min后获得最佳的综合力学性能，其屈服强度为1544MPa，抗拉强度为2031MPa，断后伸长率为10.1%。

• 粉末热锻制备9Cr-ODS钢的微观组织和力学性能研究

  张家榕，李艳芬，芮祥，严伟，单以银，杨柯

  摘要：ODS钢因其优异的高温力学性能和抗辐照能力被认为是新一代核反应堆最具潜力的结构材料之一。在机械合金化后，通过粉末热锻成型的方法制备了一种低活化9Cr-ODS钢。采用SEM、XRD、TEM及拉伸实验等研究了粉末形貌和粒度随球磨时间的变化规律，以及热处理后9Cr-ODS钢的微观组织及力学性能。实验结果表明，球磨至50 h后，粉末的粒度、晶粒尺寸和晶格畸变趋于稳态。热处理后的9Cr?ODS钢成功获得了具有高密度位错的回火马氏体组织，晶粒细小，析出相为M23C6碳化物及Y-Ti-O型氧化物。氧化物颗粒的平均直径为10.2nm，数密度约为1.3×1022m-3。粉末热锻成型的9Cr-ODS钢的致密度达到了99.4%，并具有优良的强塑性，其室温抗拉强度和屈服强度分别为910MPa和750MPa，700℃时分别为200MPa和160MPa。

• 盐雾腐蚀对HRB400E抗震钢筋低周疲劳和力学性能的影响

  谌理飞，罗云蓉，付磊，李辉，李秀兰，张应迁

  摘要：采用质量分数为5%的NaCl溶液在盐雾腐蚀箱进行30~90d加速腐蚀试验，研究了盐雾腐蚀对HRB400E钢筋低周疲劳行为和拉伸性能的影响。然后采用轴向位移控制模拟地震载荷对腐蚀钢筋开展了低周疲劳和拉伸试验，获得循环响应特征曲线和应变?寿命曲线。结合SEM断口形貌观察，分析钢筋的低周疲劳断裂机制。结果表明：盐雾腐蚀对钢筋的质量和尺寸有明显影响，钢筋表面产生腐蚀坑；钢筋的力学性能随腐蚀时间增加而降低，腐蚀90d的断裂伸长率下降率达46?1%，屈服强度在腐蚀30d以后可能就不再满足标准要求；腐蚀明显削弱了钢筋的抗循环载荷性能，导致低周疲劳寿命下降；腐蚀会减小钢筋的裂纹扩展区面积并加速裂纹扩展。

• 轻质高锰钢的组织及力学性能

  杨壹，郑志斌，叶志国，杨浩坤，龙骏，郑开宏

  摘要：高锰钢作为耐磨材料，被广泛应用于高载荷或冲击磨损的工况下。轻量化是钢铁材料发展的趋势之一，也是满足工业节能降耗需求的重要途径。为了明确轻质化元素铝对此类钢种的影响，以高锰钢ZGMn18Cr2为基础，通过控制铝含量，得到成分不同的轻质高锰钢。利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及电子探针（EPMA）等手段对其微观组织进行表征，并采用硬度测试、室温冲击和拉伸实验测试了其力学性能。结果表明，随着铝的质量分数在0~11%范围内不断增大，高锰钢的密度得到明显降低，铁素体相逐渐稳定，晶粒得到细化。同时，材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率和室温断裂冲击功先升高后下降；硬度则先下降后升高。这些性能的改变与铝含量的变化、第二相铁素体的出现以及含铝碳化物的数量有重要关系。

• 高碳钢盘条表面氧化铁皮剥离性能研究

  沈奎，张宇，于学森，麻晗，曹进

  摘要：在马弗炉和Gleeble?3800型热模拟试验机上对高碳钢H82BJ进行了不同条件的氧化试验，采用OM、SEM等手段对氧化铁皮厚度和结构进行表征，结果表明：高碳钢氧化铁皮一般呈FeO和Fe3O4两层结构，氧化铁皮厚度和FeO的比例随温度的升高而增加；并且，随着冷速的提高，氧化铁皮厚度和FeO中共析组织Fe3O4相的比例逐渐降低。通过调整实际生产中的温度和冷却速度，得到了适合机械剥壳的氧化铁皮厚度和结构。