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板坯高拉速连铸结晶器冶金技术研究进展

钢铁 2024年

作者：兰鹏艾宏洲徐国栋王迎春于湛李权辉李明张立岗宝山钢铁股份有限公司北京科技大学冶金与生态工程学院昆明钢铁控股有限公司南京钢铁股份有限公司

高拉速是板坯连铸领域的研究热点，对连铸装备设计、生产工艺、产品质量、成本控制和节能降耗等均有直接影响。对比来看，中国常规板坯连铸高拉速指标和国外仍有一定的差距，但一些企业率先完成了拉速高于1.8 m/min的探索，一些铸机已... 详细信息

高拉速是板坯连铸领域的研究热点，对连铸装备设计、生产工艺、产品质量、成本控制和节能降耗等均有直接影响。对比来看，中国常规板坯连铸高拉速指标和国外仍有一定的差距，但一些企业率先完成了拉速高于1.8 m/min的探索，一些铸机已达到甚至超过了2.0 m/min先进水平。板坯高拉速连铸是一项系统工程，需要相关的配套技术才能实现高效、安全、稳定的生产，如浸入式水口结构和工艺参数、结晶器振动、保护渣、结晶器冷却、电磁控流和液位波动补偿等工作都有必要进行针对性的设计和优化。大量研究表面，结晶器内钢水的稳定流动和传热与坯壳均匀生长及其良好润滑是影响板坯高拉速连铸顺行和产品质量的关键因素。目前的技术水平下，板坯高拉速连铸主要集中在低碳钢和过包晶钢，而亚包晶钢和高碳钢拉速虽有提高，但仍与前者有一定差距。高拉速连铸因钢种、坯型、设备、操作和技术水平的差异而具有不同的定义，不同时代的高拉速水平也大有不同。高拉速结晶器冶金技术是板坯高效连铸的核心保障，相关内容和结论可为业内学者和技术人员开展高拉速连铸工作提供理论和技术参考。

关键词：高拉速板坯连铸水口振动保护渣均衡强冷电磁控流液位波动

X射线荧光光谱法测定300系不锈钢中11种合金元素

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冶金分析 2024年第1期44卷 44-51页

作者：张祥缪乐德张毅宝山钢铁股份有限公司中央研究院

300系不锈钢为高Cr-Ni钢，合金元素间存在强烈的吸收增强效应，因此采用X射线荧光光谱法(XRF)分析300系不锈钢中的合金元素含量，必须校正样品中的基体效应。本实验采用XRF测定了15块300系不锈钢标准样品中的12种合金元素的X射线荧光强... 详细信息

300系不锈钢为高Cr-Ni钢，合金元素间存在强烈的吸收增强效应，因此采用X射线荧光光谱法(XRF)分析300系不锈钢中的合金元素含量，必须校正样品中的基体效应。本实验采用XRF测定了15块300系不锈钢标准样品中的12种合金元素的X射线荧光强度，并绘制校准曲线，采用了两种理论α系数法校正基体效应，分别为De Jongh方程和COLA方程，结果表明，COLA方程对Cr的校正效果要明显优于De Jongh方程，而含量范围相当的Ni未表现出明显差异，这可能是因为在300系不锈钢中Cr主要受到Fe和Ni的增强作用，相应的理论影响系数αCr, Fe、αCr, Ni值随Fe、Ni含量变化而发生较大变化，其相对标准偏差(RSD)分别为10.4%、12.0%,而COLA方程能够根据元素含量变化而调整理论α系数值，适用于元素含量0～100%(质量分数，下同)范围的校正。Ni主要受到Fe和Cr的吸收作用，计算出的理论影响系数αNi, Fe、αNi, Cr值变化很小，RSD分别仅为1.6%和1.7%,因此，采用固定的理论α系数法，即De Jongh方程也能得到良好的效果。此外，300系不锈钢中合金元素间存在较强的谱线重叠干扰，实验采用分辨率更高的LiF220晶体和狭缝0.15°,以减少谱线间的重叠干扰，通过进一步扫描发现，仅需对CrKβ1,3对MnKα1,2、MoLI对PKα1,2的重叠干扰校正，为此，采用基于浓度校正的经验系数法进行校正。按照实验方法对300系不锈钢样品平行测定11次，结果表明，当元素含量在0.1%以上时，测得结果的相对标准偏差(RSD)均小于1%;当元素含量小于0.1%时，相对标准偏差均小于10%。选取了3个未参与校准曲线绘制的不锈钢标准样品和2个生产样品，按照实验方法进行测定，测定结果分别与标准样品标准值或湿法测定值相一致。

关键词： 300系不锈钢 X射线荧光光谱法(XRF) 基体校正 COLA方程 De Jongh方程谱线重叠校正理论α系数法合金元素

不同热处理热轧搪瓷钢含钛析出相的定性定量分析

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冶金分析 2024年第3期44卷 1-7页

作者：缪乐德张毅王双成宝山钢铁股份有限公司中央研究院

热轧搪瓷用钢要求具备良好的抗鳞爆性能，要提高贮氢性能即增加氢陷阱，最有效的方法是增加钢中析出相的含量。为了对不同热处理的热轧搪瓷钢的析出相进行定量分析，本文采用电解提取方法将析出相从基体中分离，通过扫描电镜(SEM)和X射... 详细信息

热轧搪瓷用钢要求具备良好的抗鳞爆性能，要提高贮氢性能即增加氢陷阱，最有效的方法是增加钢中析出相的含量。为了对不同热处理的热轧搪瓷钢的析出相进行定量分析，本文采用电解提取方法将析出相从基体中分离，通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)定性研究了提取后析出相的形貌以及结构的变化过程；并利用Rietveld全谱拟合法计算不同析出相的组成及含量。同时采用透射电镜(TEM)和三维原子探针(3DAP)对纳米级析出相进行了表征。最后，探讨了热轧搪瓷钢中析出相与贮氢性能的关系。结果表明，通过XRD检测，热轧搪瓷钢中的析出相主要为Ti2CS、TiC0.95和TiC0.3N0.7;透射电镜显示150 nm以上粗大析出物含有硫，为碳硫化钛，100 nm左右的碳化钛，以及10 nm级的大量析出，且分布不均匀，3DAP确认其为碳化钛。850℃热处理的试样析出相的含量(质量分数，下同)最高，达到了0.39%,颗粒比表面积最大，氢穿透实验显示其平均穿透时间最长，有更高的贮氢性能。

关键词：热轧搪瓷钢析出相热处理电解定性定量分析

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铁矿石氢还原行为研究

钢铁 2024年第9期 84-90页

作者：朱彤李建宝山钢铁股份有限公司中央研究院

为了实现钢铁行业的绿色低碳转型，中国宝武2021年发布碳中和技术路线图，将氢冶金作为6大技术方向、2条主要技术路径之一。结合传统氢冶金需要高品位铁矿石资源紧缺的现状，2023年，中国宝武提出了资源适应性更广的氢还原电熔炼工艺（H... 详细信息

为了实现钢铁行业的绿色低碳转型，中国宝武2021年发布碳中和技术路线图，将氢冶金作为6大技术方向、2条主要技术路径之一。结合传统氢冶金需要高品位铁矿石资源紧缺的现状，2023年，中国宝武提出了资源适应性更广的氢还原电熔炼工艺（HyRESP，即Hydrogen Reduction and Electric Smelting Process），在该工艺中，氢基竖炉是核心工艺之一。对比了高炉和直接还原用块矿、球团在富氢气氛下还原速度、低温还原粉化率等差异，结果表明，球团的还原速度和低温还原粉化指标均优于块矿，但不同品位球团指标差异较大。同时研究了球团在不同含氢气体下还原膨胀率的差异，结果表明，随着还原气中氢气比例的提高，球团还原膨胀率呈现降低的趋势，氢气体积分数由55%提高至100%时，P1球团还原膨胀率由16.05%降低至9.32%。结合上述5种炉料的氢还原性能，对比直接还原竖炉的相关标准，只有P3球团可100%使用，其余4种需要通过配矿、气体成分调整等才能满足竖炉要求。研究结果为湛江百万吨级氢基竖炉投产及生产调整提供了基础数据。

关键词：绿色低碳 HyRESP 氢基竖炉铁矿石氢还原

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EB态TA10钛合金高温变形行为及热加工图

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1555-1565页

作者：张启飞储双杰梁高飞杨帅王美晨毛博上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 宝山钢铁股份有限公司上海201900 宝武特种冶金有限公司上海200940 西部金属材料股份有限公司西安710201

以电子束冷床(EB)炉单次熔铸的TA10钛合金扁锭为研究对象,利用Gleeble−3800热模拟试验机开展高且宽应变速率范围(0.01~30 s^(−1))下的等温压缩试验,研究该合金在800~1000℃下变形60%时的高温力学行为及铸态组织演变特征,建立基于峰值应... 详细信息

以电子束冷床(EB)炉单次熔铸的TA10钛合金扁锭为研究对象,利用Gleeble−3800热模拟试验机开展高且宽应变速率范围(0.01~30 s^(−1))下的等温压缩试验,研究该合金在800~1000℃下变形60%时的高温力学行为及铸态组织演变特征,建立基于峰值应力的高温塑性本构方程,绘制考虑应变的热加工图,深入讨论能量耗散效率因子与宏观、微观组织、力学响应间的关联关系。结果表明:随着变形温度升高或应变速率降低,TA10钛合金流变应力减小;变形温度高于或低于相变点时,峰值应力与变形温度均呈线性相关。Arrhenius方程能较好地预测该合金变形抗力与工艺参数间的变化规律。该合金不适合单道次大变形,较为适合变形量中等且较慢应变速率下的成形方式,可尝试开展高速率多次小变形的方式成形。该合金在两相区慢应变速率下热变形时的流变软化机制为动态球化或塑性流动局部化,而高应变速率下应力塌陷现象的主要原因为宏观失稳,且其在单相区的软化机制以动态回复为主。

关键词： TA10钛合金高温力学行为铸态组织演变高温塑性本构方程热加工图

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盐穴压缩空气储能库注采井筒体系优化设计

天然气工业 2024年第6期44卷 169-180页

作者：万继方纪文栋李景翠孙养清赵永安罗一峰吴启春中能建数字科技集团有限公司长江大学机械工程学院宝山钢铁股份有限公司百勤能源科技(广东)股份有限公司建湖县鸿达阀门管件有限公司

盐穴因其密封与稳定特性成为压缩空气储能库(以下简称储能库)首选,储能库可以实现大规模的清洁储能,能实现电力供需的“削峰填谷”,是实现“双碳”目标的重要方向之一。井口装置、注采管和封隔器组成的井筒体系是储能库与地面设备的连... 详细信息

盐穴因其密封与稳定特性成为压缩空气储能库(以下简称储能库)首选,储能库可以实现大规模的清洁储能,能实现电力供需的“削峰填谷”,是实现“双碳”目标的重要方向之一。井口装置、注采管和封隔器组成的井筒体系是储能库与地面设备的连接通道,然而受气体注采流量的限制和冲蚀作用的影响,现阶段的小通径井筒严重限制了压缩空气储能电站的装机规模。为优化储能库注采井筒体系,对大通径井口装置、耐腐蚀套管和大尺寸封隔器的设计与加工中存在的主要问题进行了分析,并结合工程实际提出了解决措施和合理化建议。研究结果表明:(1)井口装置设计需考虑到每层套管头座挂芯轴悬挂器台阶的承载强度,需要校核及验证悬挂器最小壁厚处的抗外挤强度、承受井下反压时顶丝的抗剪切强度等参数;(2)套管选材应充分考虑制造工艺及经济成本在盐穴压缩空气储能工况中的适用性,建议在易发生冲蚀处使用耐蚀合金纯管材,其余部位优选具有性价比的耐腐蚀套管;(3)大尺寸封隔器建议整体采用芯轴设计,胶筒选用氢化丁腈橡胶或四丙氟橡胶等材质,卡瓦建议采用笼式桶状。结论认为,提出的注采井筒体系设计优化措施,能够为该类型储能项目的大尺寸井筒注采体系设计与优化提供方法和思路。

关键词：盐穴 CAES 井口装置套管封隔器大尺寸注采优化设计

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电弧炉炼钢动态模型的建立与评价

炼钢 2024年

作者：田博涵陈兆平宝山钢铁股份有限公司中央研究院

建立数学模型预测电弧炉生产状况与工艺参数以指导其实际生产具有重要的实际意义。基于能量利用效率与冶金反应原理建立了电弧炉炼钢动态模型，包括竞争氧化、能量输入、废钢熔炼和熔池升温、温度求解四个模块，模拟电弧炉炼钢过程。将... 详细信息

建立数学模型预测电弧炉生产状况与工艺参数以指导其实际生产具有重要的实际意义。基于能量利用效率与冶金反应原理建立了电弧炉炼钢动态模型，包括竞争氧化、能量输入、废钢熔炼和熔池升温、温度求解四个模块，模拟电弧炉炼钢过程。将某钢铁厂电弧炉的典型生产参数及文献中报道的冶炼参数，代入该模型计算验证。结果表明，预测温度和测量温度的误差为-7℃，预测C、Si、Mn和P的质量分数误差分别为0.017%、-0.001%、0.037%和-0.000 5%，其中，展现了电弧炉冶炼终点的“回磷”现象，并论证了留钢操作对电弧炉冶炼的益处。针对实际生产过程多炉次的模拟结果也展示出比较良好的预测结果，证实模型具有良好的可推广性。模型的开发为帮助优化过程、设计操作实践以提高电弧炉的性能和竞争力提供了必要的工具。

关键词：电弧炉动态模型能量效率竞争性氧化

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高温耐磨钢高温磨损与氧化性能研究

轧钢 2024年

作者：靳建锋李小琳闫强军陈刚西北工业大学南京钢铁股份有限公司

为提高机械部件的高温耐磨性能并延长使用寿命，设计了一种新型耐热耐磨钢A钢。通过与对比传统NM400以及国际同类型H钢的高温硬度、摩擦学行为和氧化行为，探究新型耐热耐磨钢A钢的高温耐磨性能和抗氧化性能的提升机理。结果表明：在600... 详细信息

为提高机械部件的高温耐磨性能并延长使用寿命，设计了一种新型耐热耐磨钢A钢。通过与对比传统NM400以及国际同类型H钢的高温硬度、摩擦学行为和氧化行为，探究新型耐热耐磨钢A钢的高温耐磨性能和抗氧化性能的提升机理。结果表明：在600 ℃时，新型耐热耐磨钢A钢的硬度为300.84HV～312.54HV，明显高于作为对比样的传统NM400(179.15HV～190.61HV)以及国际同类型H钢(280.94HV～292.80HV)。在600 ℃氧化100 h后，新型耐热耐磨钢A钢表现出了优异的抗氧化性能，其氧化增重仅为1.053 mg/cm2，比传统NM400的氧化增重下降了85.7%。较高的高温硬度以及优异的抗氧化性能使新型耐热耐磨钢A钢在600 ℃时的磨损机制发生了改变并获得了3种钢中最低的磨损率，为1.603×10-4mm3/N·m，而传统NM400和国际同类型H钢的磨损率分别为2.169×10-4mm3/N·m和1.674×10-4mm3/N·m。新型耐热耐磨钢A钢的磨损机制为氧化磨损和磨粒磨损，而传统NM400和国际同类型H钢存在磨粒磨损和氧化磨损的同时，也发生了疲劳磨损。

关键词：耐热耐磨钢高温耐磨性能抗氧化性能磨损机制

国际标准ISO 4937滴定法测定铬的评估与修订

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冶金分析 2024年第8期44卷 1-10页

作者：缪乐德张毅于永波宝山钢铁股份有限公司中央研究院

国际钢标准化技术委员会化学成分测定方法分技术委员会(ISO/TC17/SC1)于2022年第32次会议上通过修订ISO 4937《钢和铁铬含量的测定电位或可视滴定法》的决议。该修订项目拟采用ISO 5725和ISO TR 21074分析ISO 4937国际共同实验数据，并... 详细信息

国际钢标准化技术委员会化学成分测定方法分技术委员会(ISO/TC17/SC1)于2022年第32次会议上通过修订ISO 4937《钢和铁铬含量的测定电位或可视滴定法》的决议。该修订项目拟采用ISO 5725和ISO TR 21074分析ISO 4937国际共同实验数据，并重新计算可视滴定法和电位滴定法的方法精密度，评估方法的适用范围，以符合当前分析需求和分析技术实际水平。本文主要介绍ISO 4937标准修订过程中可视滴定法和电位滴定法共同实验结果的统计与评估过程，通过采用F检验比较了两种方法在不同钒含量样品检测中精密度是否存在显著差异；结果表明可视滴定法在检测钒含量大于6 mg的样品时才显示与电位滴定方法在精密度上有显著差异。通过本次修订，ISO 4937可视滴定部分也适用于称样量中钒含量3～6 mg的样品，拓展了可视滴定法的适用性，通过对精密度的重新统计与评估，与原标准相比，修订后的重现性和再现性都将有显著提高。

关键词：可视滴定法电位滴定法铬含量 ISO 4937 ISO 5725 ISO TR 21074