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高强双相钢的微观组织调控与力学性能

钢铁 2024年

作者：侯晓英丁明凯刘万春陈钢郝亮尹翠兰王业勤王鹏山东钢铁集团日照有限公司钢铁研究院

为满足汽车主机厂用户对高强双相钢提出的多元化需求，通过合理的化学成分设计和工艺调控，获得F/M和B/Ar两种不同微观组织特征的高强双相钢，并采用SEM、TEM、拉伸和扩孔等试验手段，研究了F/M和B/Ar两种高强双相钢的工艺设计原理和微... 详细信息

为满足汽车主机厂用户对高强双相钢提出的多元化需求，通过合理的化学成分设计和工艺调控，获得F/M和B/Ar两种不同微观组织特征的高强双相钢，并采用SEM、TEM、拉伸和扩孔等试验手段，研究了F/M和B/Ar两种高强双相钢的工艺设计原理和微观组织形貌特征，分析了力学性能的影响因素。结果表明，F/M双相钢的退火温度810 ℃在[(AC1+AC3)/2]±8 ℃范围内(AC1和AC3分别为加热时奥氏体转变开始和结束温度)，主要由47%铁素体、46%马氏体及7%的块状残余奥氏体所组成，铁素体存在再结晶铁素体和先共析铁素体两种形态，晶粒尺寸分别为2.5～4.0 μm和1.0～2.5 μm；B/Ar双相钢是将退火温度设置在单相奥氏体区温度900 ℃，显微组织主要由84%的贝氏体和16%的第二相残余奥氏体组成，其中贝氏体是以原γ晶粒为基准相变而成，残余奥氏体呈片层状或是不连续块状特征。F/M和B/Ar双相钢在微观组织形貌上存在明显差异，其在变形过程中各相组织之间的协调变形作用各不相同，从而对其力学性能产生影响。两种工艺调控均可将抗拉强度控制在1 000 MPa级别，基体中均弥散分布着直径为4～13 nm的纳米级VC析出相粒子，其沉淀强化量超过220 MPa，并与高密度位错相互作用，最终提高材料强塑性。其中F/M双相钢抗拉强度为1 035 MPa，同时具有较高的断后伸长率，达到18.7 %；B/Ar双相钢抗拉强度比F/M双相钢增加111 MPa，达到了1 146 MPa，强塑积达到19.83 GPa·%，并且具有高屈强比和扩孔率，二者分别为0.709和38%。

关键词：高强双相钢残留奥氏体沉淀强化 VC析出力学性能

高氮不锈轴承钢组织表征与滚动接触疲劳失效机制

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钢铁 2024年第3期59卷 137-146页

作者：李波史智越徐海峰胡忠会贾忠宁俞峰王存宇曹文全中国航空工业集团有限公司第一飞机设计研究院陕西西安710089 中北大学材料科学与工程学院山西太原030051 钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

高氮不锈轴承钢作为第三代轴承钢材料,被广泛应用于航天飞机燃料泵轴承、飞机发动机主轴轴承等领域,现已经成为航空航天关键基础材料。而国内关于高氮不锈轴承钢滚动接触疲劳性能研究几乎空白,因此对加压电渣冶炼工艺制备的高氮不锈轴... 详细信息

高氮不锈轴承钢作为第三代轴承钢材料,被广泛应用于航天飞机燃料泵轴承、飞机发动机主轴轴承等领域,现已经成为航空航天关键基础材料。而国内关于高氮不锈轴承钢滚动接触疲劳性能研究几乎空白,因此对加压电渣冶炼工艺制备的高氮不锈轴承钢采用不同回火温度热处理,进行力学性能测试、微观结构表征和滚动接触疲劳性能测试。结果表明,试验钢1030℃淬火+180℃回火热处理工艺抗拉强度为1899.7 MPa、硬度为60.7HRC,500℃回火后硬度与180℃相当,抗拉强度提升至2213.5 MPa;通过对500℃高温回火试样基体表征,发现基体内纳米级Cr-N第二相析出是二次硬化现象产生的主要原因。180℃回火试样滚动接触疲劳寿命L10为1.67×10^(7),500℃回火试样L10为2.85×10^(7),提高了70%;通过对2组试样疲劳剥落坑深入表征,发现180℃回火试样次表层沿晶断裂是引起滚动接触疲劳失效的主要原因;结合基体残余应力测量结果分析,500℃高温回火残余拉应力为41 MPa,低于180℃回火的101 MPa。高温回火基体内析出的纳米级Cr-N第二相可以降低位错的运动能力,同时减弱了基体内部应力集中,使得滚道次表层沿晶断裂倾向减小,滚动接触疲劳寿命显著提高。对高氮不锈轴承钢不同回火工艺微观组织结构、滚动接触疲劳性能、裂纹萌生机制进行了深入研究分析,为高氮不锈轴承钢热处理工艺制定、抗疲劳机制研究以及材料研发应用提供试验与理论基础。

关键词：高氮不锈轴承钢微观结构滚动接触疲劳疲劳剥落疲劳裂纹萌生

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还原钒钛磁铁矿磁选尾渣钒钛分离试验

钢铁 2024年

作者：罗林根庞建明宋耀欣赵志民高延恒林银河张鹤雄郑权中国钢研科技集团有限公司资源应用与合金材料事业部长江师范学院化学化工学院湖南华菱涟源钢铁有限公司技术中心中冶华天南京工程技术有限公司钢铁设计研究总院

针对攀枝花米易某选厂钒钛磁铁矿的特点，拟采用新工艺实现钒钛磁铁矿中Fe、V、Ti高效分离和回收利用。主要工艺过程为钒钛磁铁矿采用氢气还原制备得到还原后的钒钛磁铁矿，经细磨和湿式磁选分离金属铁粉，实现Fe和V、Ti的分离；在固相... 详细信息

针对攀枝花米易某选厂钒钛磁铁矿的特点，拟采用新工艺实现钒钛磁铁矿中Fe、V、Ti高效分离和回收利用。主要工艺过程为钒钛磁铁矿采用氢气还原制备得到还原后的钒钛磁铁矿，经细磨和湿式磁选分离金属铁粉，实现Fe和V、Ti的分离；在固相条件下，经氢气还原后钒钛磁铁矿中的V、Ti大部分富集于非磁性的尾渣中。本文以还原钒钛磁铁矿磁选分离金属铁后的尾渣为对象，结合湿法冶金和选矿工艺实现磁选尾渣的钒钛分离，具体开展了钠化氧化焙烧的工艺分离提取钒和摇床重选提钒尾渣富集钛试验研究。试验表明，该工艺可以有效的分离提取V和Ti。在磁选尾渣加入质量分数为7% 的Na2CO3添加剂，850℃温度条件下进行钠化氧化焙烧-水浸钒收率最高可达84.12%；采用3级循环水浸，可制得含钒浓度为22g/L的钒溶液，经酸性铵盐沉钒工艺制得纯度（质量分数）为98.30% V2O5。通过控制摇床冲水量5L/min可得到产率为41.62%，TiO2品位为75.18%含钛精矿钛收率可达78.54%。磁选还原钒钛磁铁矿分离可提取金属铁粉，实现了铁的回收。本文提出的钒钛磁铁矿综合利用工艺方案有望实现攀西钒钛磁铁矿铁、钒、钛资源综合利用，该方案可进一步开展更大规模试验研究。

关键词：钒钛分离钠化焙烧酸性铵盐沉钒钒钛磁铁矿综合利用重选磁选

基于扰动观测和快速变功率的四旋翼非奇异终端滑模控制

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控制工程 2024年

作者：盖玉林孙悦陈明侯卫钢桓守志管向东辽宁科技大学电子与信息工程学院鞍钢集团矿业设计研究院有限公司辽宁华冶集团发展有限公司鞍钢集团朝阳钢铁有限公司

针对复杂飞行环境下的四旋翼无人机系统，提出一种快速非奇异终端滑模控制方法。该方法采用一种新的快速变功率趋近律，提高了系统状态趋于滑模面的快速性，并削弱了抖振现象。同时，运用RBF神经网络逼近系统中耦合函数的导数，不仅避... 详细信息

针对复杂飞行环境下的四旋翼无人机系统，提出一种快速非奇异终端滑模控制方法。该方法采用一种新的快速变功率趋近律，提高了系统状态趋于滑模面的快速性，并削弱了抖振现象。同时，运用RBF神经网络逼近系统中耦合函数的导数，不仅避免了解耦问题，也降低了控制算法的计算量。此外，通过构造辅助系统设计一类固定时间扰动观测器，实现对四旋翼无人机外部扰动的精准观测，且改善了扰动观测器的代数循环问题。最终，数值仿真和四旋翼实物仿真实验均验证了该方案的可行性和实用性。

关键词：非奇异终端滑模扰动观测器快速变功率趋近律四旋翼飞行器

基于相变换热技术的加热炉烟气余热回收工艺研究

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化学工程与装备 2024年第3期 42-44页

作者：张剑飞刘潇宝武集团鄂城钢铁有限公司

针对传统加热炉烟气余热回收工艺存在回收率较低的问题，提出了基于相变换热技术的加热炉烟气余热回收工艺研究。利用烟气收集器收集加热炉排放的烟气，通过对烟气脱硝处理，去除烟气中含有的有毒、有害物质，利用变相换热技术将烟气中... 详细信息

针对传统加热炉烟气余热回收工艺存在回收率较低的问题，提出了基于相变换热技术的加热炉烟气余热回收工艺研究。利用烟气收集器收集加热炉排放的烟气，通过对烟气脱硝处理，去除烟气中含有的有毒、有害物质，利用变相换热技术将烟气中热能转换到液体中，将其引流到加热炉水循环系统中，以此实现基于相变换热技术的加热炉烟气余热回收。经实验证明，在设计工艺应用下加热炉烟气余热回收率可以达到90%以上，设计工艺在加热炉烟气余热回收方面具有良好的应用前景。

关键词：相变换热技术加热炉烟气余热烟气收集器脱硝处理

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煤场智能管理系统的研究与实现

冶金自动化 2024年第S1期 71-75页

作者：王前斌黄永俊武钢集团昆明钢铁控股玉溪新兴钢铁有限公司

针对传统煤料搬运过程信息数字化程度较低，提出了一种基于5G通讯、工业互联网以及工业智能化的煤场智能管理系统。本系统涉及激光扫描、电气设计、三维点云以及计算机算法等技术领域。其采用了现代化的新型智能传感器实现对煤场的数字... 详细信息

针对传统煤料搬运过程信息数字化程度较低，提出了一种基于5G通讯、工业互联网以及工业智能化的煤场智能管理系统。本系统涉及激光扫描、电气设计、三维点云以及计算机算法等技术领域。其采用了现代化的新型智能传感器实现对煤场的数字化管理，并通过5G通讯技术与电气自动化手段结合，借助于计算机软件的算法分析、决策及控制等诸多优势，对行车进行实时调度管理，避免行车出现作业不及时及相互干涉等问题。同时利用激光扫描和三维点云技术获得煤场煤料的三维点云模型，并借助于安全围栏和视频监控手段，对煤场的行车、人员及设备的状态进行监测，完成对煤料现场整体监测，实现煤场的智能化数字管理，有效提高煤料现场的仓储管理效率。

关键词：煤场 5G通讯技术算法分析智能化数字管理激光测距三维点云

激光原位合金化Fe-Mn合金的元素质量损失

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钢铁 2024年第6期59卷 166-179页

作者：马西琳刘和平李发发何亚洲张浩侯雅青钢铁研究总院有限公司冶金工艺研究所北京100081 中国钢研科技集团有限公司数字化研发中心北京100081

多材料打印是目前金属增材制造的重要发展方向,利用多材料打印技术可以节约材料,充分发挥材料和结构耦合设计特点、实现综合优异的性能或功能。其中激光原位合金化技术是实现多材料打印的核心方法之一,利用激光作为热源逐层熔化粉末形... 详细信息

多材料打印是目前金属增材制造的重要发展方向,利用多材料打印技术可以节约材料,充分发挥材料和结构耦合设计特点、实现综合优异的性能或功能。其中激光原位合金化技术是实现多材料打印的核心方法之一,利用激光作为热源逐层熔化粉末形成三维零件,成形的金属零件致密度高、尺寸精度高、表面粗糙度好。由于锰元素的蒸气压较高,在高温热源的作用下蒸发效应更强烈,针对多材料激光原位合金化制备技术中的元素蒸发问题,以纯金属粉末铁和锰为原材料,采用高通量增材制造设备,分别进行了Fe10Mn(质量分数,下同)和Fe20Mn混合异质粉末的激光选区熔化试验,重点对比分析了不同激光功率、扫描速度、成分配比等参数对成形样品的质量损失及成分精度的影响。研究结果表明,锰质量分数为20%时的质量损失率低于锰质量分数为10%的质量损失率。高锰含量样品在成形过程中蒸发更加剧烈,反冲压力更大,熔池更窄更深。激光原位合金化成形合金最佳的工艺参数为激光功率220 W,扫描速度500 mm/s,扫描间距0.08 mm,层厚0.03 mm,成形试样的密度最高可达7.81 g/cm^(3),致密度最高可达99.78%。最佳工艺参数条件下,原位合金化Fe20Mn合金的质量损失率仅为1.50%。因此,在Fe-Mn合金中,锰相较于铁具有更大的蒸发倾向,优化了Fe-Mn合金的激光打印工艺参数,为提高易蒸发元素的成分精度控制提供了参考。

关键词：激光原位合金化多材料增材制造质量损失铁锰合金元素蒸发成型性能

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中国钢铁行业数字化碳管理发展探讨

工程科学学报 2024年第2期46卷 209-217页

作者：李涛郦秀萍上官方钦张巍周继程倪冰段志伟滕国翔中国钢研科技集团有限公司钢铁绿色化智能化技术中心北京100081 北京金自天正智能控制股份有限公司北京100070

为了缓解全球气候变暖,应对碳关税等国际贸易形式对中国钢铁行业带来的冲击和影响,助力钢铁行业早日实现“碳达峰+碳中和”的目标.基于中国钢铁行业碳排放现状与钢铁企业碳管理的痛点,本文通过深度融合数字化技术,创新提出了数字化技术... 详细信息

为了缓解全球气候变暖,应对碳关税等国际贸易形式对中国钢铁行业带来的冲击和影响,助力钢铁行业早日实现“碳达峰+碳中和”的目标.基于中国钢铁行业碳排放现状与钢铁企业碳管理的痛点,本文通过深度融合数字化技术,创新提出了数字化技术赋能钢铁行业应用架构,通过分析钢铁行业数字化碳管理的典型案例,讨论了不同阶段数字化碳管理体系建设的侧重点,并针对性地提出了相应的应对策略.本文提出的数字化碳管理的架构应该主要包括四个层次:基础设施层&数据采集层、数据运算层、业务应用层和用户层.数字化碳管理在钢铁行业的应用场景应该主要包括碳核算、碳账户、碳全景、碳结构&碳比对、碳交易、碳报告、碳咨询、能碳协同、低碳指数、供应链产品碳足迹管理,产品实时碳足迹跟踪、数字化碳标签、识别节能潜力和生态设计等.通过研究钢铁行业数字化碳管理的典型应用案例,探讨了数字化碳管理技术应用在钢铁行业的展望,按照钢铁行业是否纳入全国碳交易市场,将中国钢铁行业数字化碳管理体系的建设分为两个阶段,认为政府部门应该发挥在数字化碳管理体系建设过程中的主导作用,在健全数字化碳管理相关标准和法规体系的同时,应该注重数字化碳管理人才的培养,紧密对接企业现有的信息化系统,并提出了“六化一体+多平台”的钢铁行业数字化碳管理的发展趋势,即“一主体+多平台”的低碳产品评价认证体系,和具有标准化、国际化、一体化、安全化、资产化和本土化特点的数字化碳管理体系.将数字化碳管理技术应用到钢铁行业,能够更好地解决钢铁行业碳管理的乱象和企业碳管理的痛点,降低钢铁行业碳管理的门槛,提高钢铁行业碳管理的效率,保障碳数据在传递过程中的安全.

关键词：数字化技术碳管理碳达峰碳中和钢铁行业

新型压力容器用钢25CrMo3NiTiVNbZr的析出相特征和强化机制

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材料热处理学报 2024年第2期45卷 129-138页

作者：李若浩王中成梁恩溥何肖飞徐乐钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081 内蒙古北方重工业集团有限公司内蒙古包头014010

为了进一步提高25Cr3Mo3NiNbZr钢的室温力学性能,对其进行成分优化,设计制备了25CrMo3NiTiVNbZr钢。利用场发射扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术以及拉伸试验机等研究了两种试验钢经1050℃淬火及640℃回火2 h后... 详细信息

为了进一步提高25Cr3Mo3NiNbZr钢的室温力学性能,对其进行成分优化,设计制备了25CrMo3NiTiVNbZr钢。利用场发射扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术以及拉伸试验机等研究了两种试验钢经1050℃淬火及640℃回火2 h后的室温力学性能、析出相特征和强化机理。结果表明:25Cr3Mo3NiNbZr钢主要析出相为纺锤状富Mo的M_(2)C相,其平均直径为18 nm,25CrMo3NiTiVNbZr钢中析出了更加细小的M_(2)C和MC碳化物,其平均直径为7.93 nm。25CrMo3NiTiVNbZr钢的室温抗拉强度达到1412 MPa,屈服强度达到1279 MPa,相比25Cr3Mo3NiNbZr钢分别提高了283和336 MPa。通过理论计算,两种试验钢室温下的强化机制均以析出强化、细晶强化和位错强化为主,其中25CrMo3NiTiVNbZr钢的位错强化增量和析出强化增量较25Cr3Mo3NiNbZr钢明显增加,分别增加了174和205 MPa。

关键词： 25CrMo3NiTiVNbZr钢成分优化强化机制纳米析出相