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440 MPa级高强钢焊缝金属的断裂韧性

材料研究学报 2024年第2期38卷 151-160页

作者：曾道平安同邦郑韶先代海洋曹志龙马成勇钢铁研究总院焊接研究所北京100081 兰州交通大学材料科学与工程学院兰州730070

使用自研的Si-Mn-Ni气保护实心焊丝对440 MPa级高强钢进行MAG焊,并在系列温度下进行冲击试验、疲劳裂纹扩展速率试验和裂纹尖端张开位移试验,研究了焊缝金属的断裂韧性和显微组织对断裂韧性的影响。结果表明:焊缝金属的韧脆转变温度约为... 详细信息

使用自研的Si-Mn-Ni气保护实心焊丝对440 MPa级高强钢进行MAG焊,并在系列温度下进行冲击试验、疲劳裂纹扩展速率试验和裂纹尖端张开位移试验,研究了焊缝金属的断裂韧性和显微组织对断裂韧性的影响。结果表明:焊缝金属的韧脆转变温度约为-48.4℃;随着恒幅载荷(13~17 kN)的增大载荷循环次数N减小、疲劳寿命降低,且在应力强度因子范围ΔK相同的情况下疲劳裂纹扩展速率da/d N总体上随着恒幅载荷的增大而减小;焊缝金属的CTOD值δ为0.481~0.781 mm,有效特征值δ_(0.2BL)为0.5103 mm,CTOD值δ的离散系数仅为16.5%,表明焊缝金属的良好断裂韧性满足海洋工程的技术要求;阻碍裂纹扩展能力较强的针状铁素体使断裂韧性提高,而阻碍裂纹扩展能力较弱的准多边形铁素体和易诱发微裂纹的M-A组元使断裂韧性降低。

关键词：金属材料 440 MPa级高强钢焊缝金属断裂韧性显微组织

热输入对Q440qENH耐候钢SAW接头组织与性能的影响

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机械工程学报 2024年

作者：曾道平郑韶先安同邦左月马成勇钢铁研究总院焊接研究所兰州交通大学材料科学与工程学院

采用20 kJ/cm、25 kJ/cm和30 kJ/cm的焊接热输入对Q440qENH耐候钢进行埋弧焊(Submerged arc welding, SAW)，并使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了热输入对接头组织与性能的影响。结果表明，焊缝金属组织由先共析铁素体、... 详细信息

采用20 kJ/cm、25 kJ/cm和30 kJ/cm的焊接热输入对Q440qENH耐候钢进行埋弧焊(Submerged arc welding, SAW)，并使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了热输入对接头组织与性能的影响。结果表明，焊缝金属组织由先共析铁素体、侧板条铁素体、针状铁素体和M-A组元组成，粗晶区组织由板条贝氏体、粒状贝氏体和M-A组元组成，细晶区组织由细小的贝氏体组成。随着热输入的增大，焊缝金属中针状铁素体含量逐渐减小，铁素体板条逐渐粗化，M-A组元含量及尺寸和长条状M-A组元占比逐渐增大，导致焊缝金属的冲击韧性和硬度逐渐降低；粗晶区组织逐渐粗化，粒状贝氏体和M-A组元含量及尺寸逐渐增大，贝氏体板条从细小交织状向粗大平行状转变，导致热影响区的冲击韧性逐渐降低。焊接接头的板拉伸试样均在母材处断裂，弯曲试样均完好。

关键词： Q440qENH耐候钢热输入焊接接头显微组织性能

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基于耦合反应机理的转炉冶炼模型

钢铁 2024年第8期59卷 40-49页

作者：张强杨勇戴雨翔林路钢铁研究总院有限公司冶金工艺研究所北京100081

转炉内部发生着复杂的多元多相耦合反应,由于静态控制模型只能考虑转炉冶炼过程的始态和末态,无法获知整个冶炼过程中连续的熔池钢水成分和温度变化情况,导致难以对转炉炼钢终点进行精确控制,因此转炉冶炼过程的机理模型搭建对实际生产... 详细信息

转炉内部发生着复杂的多元多相耦合反应,由于静态控制模型只能考虑转炉冶炼过程的始态和末态,无法获知整个冶炼过程中连续的熔池钢水成分和温度变化情况,导致难以对转炉炼钢终点进行精确控制,因此转炉冶炼过程的机理模型搭建对实际生产具有重要的指导意义。在静态模型的基础上基于耦合反应机理建立了转炉冶炼过程模型,并使用C#语言编写了能够用于模型计算的软件。该模型可以计算出冶炼过程中所需造渣剂、冷却剂和耗氧量等,并可以计算熔池温度、熔池成分和熔渣成分随吹炼时间的变化,对钢水终点温度、成分以及熔渣成分进行较为精准地预测。通过改变模型的操作参数,研究了不同供氧强度对脱碳速率的影响和底吹氩气流量对脱磷速率的影响。研究结果表明,供氧强度的变化对脱碳过程前期和中期的影响较为明显,对脱碳过程后期影响较小。底吹氩气流量的增大对脱磷过程前期的影响较大,可以增加脱磷反应的速率,但随着氩气流量的增加,渣中的FeO含量降低,导致脱磷速率降低。通过对比某钢厂转炉100炉实际数据与模型计算结果发现,钢水终点碳质量分数偏差为-0.02%~0.02%的命中率为89%,终点钢水温度偏差为(t±10)℃的命中率为83.0%,实际测量数据和理论计算值在一定范围内的偏差较小,具有指导实践生产的意义。

关键词：转炉冶炼终点控制机理模型耦合反应动力学

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铁水包脱磷工艺优化与工业试验

中国冶金 2024年第2期34卷 108-116页

作者：冯梦龙林路姚同路李相臣何赛钢铁研究总院有限公司冶金工艺研究所北京100081

随着优质矿产逐渐减少,低品质铁矿的使用使得脱磷任务加重,如何实现高效稳定的铁水预处理脱磷是炼钢技术研究者普遍关注的问题。采用工业数据分析、X射线荧光分析、直读光谱仪分析等方法,对某不锈钢厂铁水包脱磷工艺脱磷率、物料消耗、... 详细信息

随着优质矿产逐渐减少,低品质铁矿的使用使得脱磷任务加重,如何实现高效稳定的铁水预处理脱磷是炼钢技术研究者普遍关注的问题。采用工业数据分析、X射线荧光分析、直读光谱仪分析等方法,对某不锈钢厂铁水包脱磷工艺脱磷率、物料消耗、渣系成分进行分析;结合FactSage热力学计算、正交试验,炉渣矿相与成分分析等方法优化铁水包脱磷造渣供氧工艺,并进行工艺试验对比。结果表明,工艺优化前脱磷率低、不稳定,物料消耗偏多,炉渣流动性差,碱度偏低;通过增大氧气流量、调整辅料加入制度,优化后炉渣熔点降低、未熔石灰含量减少,炉渣形成了更多的Ca_(2)SiO_(4)(C_(2)S)相,利于富磷相形成;终点脱磷渣的平均脱磷率为93.2%,较优化前提高了5.7个百分点,炉渣的磷分配比(LP)增大,平均lg LP为4.11,较优化前提高了23%。工艺优化后吨铁石灰消耗量减少4.37 kg,氧化铁皮消耗量减少5.12 kg,化渣剂消耗量减少0.54 kg,氧气消耗量增加0.73 m^(3),总体辅料消耗成本降低,符合高效稳定、绿色低碳生产,对钢铁企业提升自身产品竞争力具有重要意义。

关键词：铁水包脱磷工艺优化工业试验炉渣物相物料消耗

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镀锡基板炼钢过程夹杂物控制工艺技术研究

炼钢 2024年

作者：周彦召马建超赵家七陆建惠江苏省(沙钢)钢铁研究院江苏沙钢钢铁有限公司转炉炼钢厂

通过Factsage热力学软件计算，研究不同w(CaO)/w(Al2O3)比值对炉渣物化性能的影响，确定低FeO活度、高CaO活度、低Al2O3活度的渣系组成。开发转炉部分脱氧出钢工艺技术，工业应用显示可降低转炉出钢过程温降约7.7℃，且脱氧产物为易于... 详细信息

通过Factsage热力学软件计算，研究不同w(CaO)/w(Al2O3)比值对炉渣物化性能的影响，确定低FeO活度、高CaO活度、低Al2O3活度的渣系组成。开发转炉部分脱氧出钢工艺技术，工业应用显示可降低转炉出钢过程温降约7.7℃，且脱氧产物为易于去除的大尺寸簇状Al2O3类夹杂物。通过转炉部分脱氧出钢工艺、出钢后和RH破空后两次炉渣改质工艺的协同作用，RH真空处理后，RH炉渣的氧化性显著降低，TFe质量分数稳定控制在4%～6%，每100 mm2连铸成品中大尺寸夹杂物（20μm以上）的数量密度显著降低，从2.2个降低到不超过1个。

关键词：镀锡基板夹杂物渣系数量密度

120 t钢包流场与钢渣界面行为的物理模拟

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热加工工艺 2024年

作者：时朋召田玉石黄华陈登国徐李军仇圣桃钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心新余钢铁集团有限公司炼钢厂

对国内某钢厂的120 t钢包建立1∶3模型，采用水力学物理模拟方法，分析研究了喷嘴位置和气体流量对钢包流场和钢渣界面行为的影响规律。结果发现，气体流量越大，卷渣深度和渣眼面积也越大；双孔120°布置的底吹方式渣眼面积最小，这是... 详细信息

对国内某钢厂的120 t钢包建立1∶3模型，采用水力学物理模拟方法，分析研究了喷嘴位置和气体流量对钢包流场和钢渣界面行为的影响规律。结果发现，气体流量越大，卷渣深度和渣眼面积也越大；双孔120°布置的底吹方式渣眼面积最小，这是因为夹角120°时的两个气体柱会产生偏移和相互影响，对钢渣界面的作用力最小；钢包吹氩合理的底吹参数为双孔喷嘴120°，气体流量300 L/min。

关键词：物理模拟喷嘴位置流场钢渣界面行为

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440MPa级HSLA钢焊缝低温韧性分析

焊接 2024年第1期 33-39页

作者：曾道平郑韶先安同邦马成勇兰州交通大学兰州730070 钢铁研究总院北京100081

采用自制的2种实心焊丝对440 MPa级HSLA钢进行了对接MAG焊(80%Ar+20%CO_(2)),通过对比分析2种焊缝的显微组织和夹杂物尺寸及成分,对2种焊缝低温韧性出现显著差异的原因进行了阐释。结果表明,J1焊丝的焊缝由针状铁素体、侧板条铁素体、... 详细信息

采用自制的2种实心焊丝对440 MPa级HSLA钢进行了对接MAG焊(80%Ar+20%CO_(2)),通过对比分析2种焊缝的显微组织和夹杂物尺寸及成分,对2种焊缝低温韧性出现显著差异的原因进行了阐释。结果表明,J1焊丝的焊缝由针状铁素体、侧板条铁素体、先共析铁素体和M-A组元组成,而J2焊丝的焊缝由针状铁素体和M-A组元组成;2种焊丝的焊缝中夹杂物的粒径分布、尺寸、数量和成分差异小,不是导致2种焊缝低温韧性出现显著差异的主要原因;与J1焊丝的焊缝相比,J2焊丝的焊缝中针状铁素体含量升高、M-A组元含量降低、条状和块状M-A组元占比降低,是导致其低温韧性显著优于J1焊丝的主要原因。

关键词： 440 MPa级HSLA钢显微组织针状铁素体 M-A组元低温韧性

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高效稳定绿色炼钢工艺技术研究进展

高效稳定绿色炼钢工艺技术研究进展

不同振镜精度下选区激光熔化Ti6Al4V零件性能的对比分析

第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙

作者：林路冯梦龙姚同路李相臣赵舸何赛钢铁研究总院有限公司冶金工艺研究所

针对炼钢过程工艺控制不稳定、钢水质量参数波动大及各工序间协同运行效果差等问题,指出在全流程协同运行视野下,单工序控制稳定性不足是导致上述问题的重要因素之一,并提出了单工序解决上述问题的思路,即立足于炼钢工艺优化,建立基于... 详细信息

针对炼钢过程工艺控制不稳定、钢水质量参数波动大及各工序间协同运行效果差等问题,指出在全流程协同运行视野下,单工序控制稳定性不足是导致上述问题的重要因素之一,并提出了单工序解决上述问题的思路,即立足于炼钢工艺优化,建立基于工艺优化的炼钢过程高效稳定工艺规则和自动化炼钢模型,为提升冶炼过程稳定性和生产效率提供支撑。作者及其团队以典型工序为案例,针对某不锈钢厂铁水包脱磷工艺脱磷率低、物料消耗波动大、自动化程度低等问题,通过铁水包脱磷冶炼工艺、工序内事件-时间、炼钢区段工序间传搁时间等系统分析,提出改善炉渣条件和提升脱磷效率,从而减少喷吹时间和扒渣时间是重要挖潜方向,对于铁水包脱磷提速稳速具有重要支撑。通过优化氧枪喷吹工艺、调整辅料加入制度等工艺操作,工艺优化后炉渣熔点降低、未熔石灰含量减少,终点脱磷渣的平均脱磷率为93.2%,较优化前提高了5.7%;石灰消耗量减少4.37kg/t铁,氧化铁皮消耗量减少5.12 kg/t铁,化渣剂消耗量减少0.54 kg/t铁,氧气消耗量增加0.73 Nm3/t铁,总体辅料消耗成本降低。并在此基础上,开发了铁水包脱磷模型,模型直接读取PLC现场设备工艺参数,并通过二级平台读取计划、钢种标准及化验成分等信息,实现铁水脱磷工艺操作参数下达、生产设备状态和工艺参数显示、生产数据存储和历史数据报表查询等功能。采用脱磷模型的炉次平均脱磷率比未用脱磷模型炉次的高3.4%,且更加稳定;脱磷模型磷成分命中误差区间在±0.015%的离线验证和在线验证命中率分别为94.2%和90%,处理周期缩短5min,达到工艺生产需求。钢铁行业未来较长时期内发展方向是低碳化、智能化、产品品牌化,提升工序端控制稳定性和跨工序协同能力是钢铁流程高效稳定运行的关键。在炼钢区段工序端,将核心工艺包或规则转化为控制模型,实现炼钢过程的稳定控制,对于助力钢铁流程高效稳定运行与智能化提升有着重要意义。最后作者介绍了所在研究团队在基于冶金工艺优化的自动化炼钢技术的研究进展与推广应用情况。

关键词：炼钢区段高效稳定工艺优化控制模型工序协同

来源： cnki会议评论

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焊接学报 2024年第8期45卷 52-61页

作者：刘鹏宇李辉张瑞华肖梦智屈岳波魏小红尹燕钢铁研究总院北京100081 阳江市五金刀剪产业技术研究院阳江529533 四川轻化工大学过程装备与控制工程四川省高校重点实验室自贡643000 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050

为了研究振镜精度对选区激光熔化成形件的影响,在3种不同振镜精度下制备Ti6Al4V试样,并对零件的硬度、致密度、物相、微观组织、力学性能和断口形貌进行分析.结果表明,3组试样的物相均为α/α'相,随着振镜精度变差试样的致密度、维氏硬... 详细信息

为了研究振镜精度对选区激光熔化成形件的影响,在3种不同振镜精度下制备Ti6Al4V试样,并对零件的硬度、致密度、物相、微观组织、力学性能和断口形貌进行分析.结果表明,3组试样的物相均为α/α'相,随着振镜精度变差试样的致密度、维氏硬度、屈服强度和应变值呈下降趋势;振镜校准精度在0.025 mm范围内,拉伸件的断裂应变为10.15%,扫描轨迹未出现明显偏移;振镜校准精度在0.05 mm范围内,拉伸件的断裂应变为8.99%,扫描轨迹未出现明显偏移,断口边缘出现了夹渣,零件表面出现微小的气孔,抗拉强度与屈服强度变化不明显,断后伸长率有所下降;振镜校准精度在0.09 mm范围内,拉伸件的断裂应变为8.37%,部分扫描轨迹出现了10μm的偏移,零件表面出现明显的大气孔,断口两侧出现夹渣,抗拉强度变化不大,屈服强度略微下降,断后伸长率明显降低.分析认为振镜校准精度在0.05 mm范围内,打印过程熔道未出现明显的偏移现象,振镜校准精度在0.09 mm范围内,部分打印点出现了漂移现象,引起了熔道的偏移,脱离了原始的规划路径,导致气孔、飞溅或未熔粉末的产生,降低了零件的致密度及拉伸件的承载面积,引起了断后伸长率的降低.

关键词：选区激光熔化振镜精度金相组织材料力学性能 Ti6Al4V