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59 mm×100 mm矩形52CrMoV4弹簧扁钢轧制工艺及失效分析

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锻压技术 2024年第5期49卷 109-114页

作者：袁林罗景贤陈阳张群琥刘兵湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南湘潭441200

针对59 mm×100 mm矩形52CrMoV4弹簧扁钢易扭转、尺寸不稳定的问题,进行了孔型设计和轧制工艺优化,并采用化学成分分析、显微组织分析、力学性能试验等方法对发生断裂的弹簧扁钢的失效原因进行了分析。结果表明:材料的化学成分符合要求... 详细信息

针对59 mm×100 mm矩形52CrMoV4弹簧扁钢易扭转、尺寸不稳定的问题,进行了孔型设计和轧制工艺优化,并采用化学成分分析、显微组织分析、力学性能试验等方法对发生断裂的弹簧扁钢的失效原因进行了分析。结果表明:材料的化学成分符合要求;力学性能指标中,抗拉强度为1511/1494 MPa、屈服强度为1362/1344 MPa、断后伸长率为11.5%/9.0%、断面收缩率为37.0%/36.5%、表面硬度在42.4~42.9 HRC之间分布;表面脱碳层深度为0.24~0.28 mm,奥氏体晶粒度为7.5~8.0级;未发现大型夹杂物等冶金缺陷;材料经热处理后的主要基体组织为回火索氏体+少量贝氏体;断口起源于表面,疲劳源区域表面存在明显压痕,而其他位置未发现压痕,表明表面压痕是导致材料疲劳寿命降低的直接原因,瞬断区微观形貌为沿晶+撕裂韧窝。

关键词： 52CrMoV4弹簧扁钢疲劳寿命断裂夹杂物脱碳层

中Mn高Ti耐磨钢中残余奥氏体调控及对其耐磨性能的影响

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轧钢 2024年第3期 11-20页

作者：杨建华湖南华菱湘潭钢铁有限公司

对于工程机械用耐磨钢，不仅要求其具有较高的耐磨性，同时还应具有良好的塑韧性。通过中Mn合金成分设计及采用两相区退火工艺，在高Ti马氏体耐磨钢中引入残余奥氏体，使耐磨钢获得了良好的塑韧性和耐磨性能。研究结果表明：随着在630... 详细信息

对于工程机械用耐磨钢，不仅要求其具有较高的耐磨性，同时还应具有良好的塑韧性。通过中Mn合金成分设计及采用两相区退火工艺，在高Ti马氏体耐磨钢中引入残余奥氏体，使耐磨钢获得了良好的塑韧性和耐磨性能。研究结果表明：随着在630℃两相区退火保温时间的增加，残余奥氏体含量增加，保温8 h后试样可以获得体积分数为32.1%的残余奥氏体，其伸长率为17%。拉伸过程中，两相区退火试样的加工硬化率曲线先下降后略微增加，然后维持稳定，最后开始降低直至试样发生断裂，加工硬化率的上升与应变诱导马氏体转变有关，高的加工硬化率有利于提高钢的伸长率。相对于轧态试样，两相区退火保温8 h试样的硬度降低了120HV,但是相对耐磨性提升了23%。两相区退火试样的磨损形貌为沟槽和剥落坑，而轧态试样的磨损形貌中除了沟槽和剥落坑，还具有较多的塑变疲劳剥落。因为轧态试样的伸长率低，塑性和耐疲劳性能较差，实验钢在反复变形过程中容易因为塑变疲劳发生剥落。此外，在磨损过程中两相区退火试样中的残余奥氏体会发生相变，产生相变诱导塑性效应，提高加工硬化率。拉伸后期的加工硬化率对实验钢磨损性能的影响较大，加工硬化率越高，其耐磨性能越好。X射线衍射结果表明，磨损后两相区退火试样的残余奥氏体体积分数都会下降50%以上。

关键词：中Mn高Ti马氏体耐磨钢残余奥氏体两相区退火耐磨性能加工硬化率

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基于二冷水优化改善板坯表面裂纹

钢铁 2024年第3期59卷 166-174页

作者：迟云广姚建华张国柱湖南华菱湘潭钢铁有限公司五米宽厚板厂湖南湘潭411101

铸坯表面质量直接影响热送热装效率以及钢板质量。表面裂纹是湘钢板坯目前存在的最主要表面质量问题。针对A36钢种,通过光学显微镜对300 mm厚度规格铸坯表面裂纹形貌进行了观察;利用扫描电镜分析、能谱分析确定了裂纹内部及裂纹附近存... 详细信息

铸坯表面质量直接影响热送热装效率以及钢板质量。表面裂纹是湘钢板坯目前存在的最主要表面质量问题。针对A36钢种,通过光学显微镜对300 mm厚度规格铸坯表面裂纹形貌进行了观察;利用扫描电镜分析、能谱分析确定了裂纹内部及裂纹附近存在大量Si、Mn、Fe的氧化物。模拟分析了铸机不同部位的温度,并结合裂纹附近氧化物的种类以及生成温度,确定了裂纹产生或者扩展的位置为结晶器足辊至弯曲段2区。对裂纹产生或者扩展部位的二冷水进行了优化试验,通过光学显微镜分析了距离铸坯边部不同距离处显微组织变化,并通过Image J对铁素体晶粒尺寸以及珠光体体积分数进行了统计。结晶器足辊和弯曲段2区二冷水优化试验表明,300 mm厚度规格铸坯结晶器足辊水增加至260 L/min、2区二冷水增加至170 L/min后,铸坯上表面从边部向中心部位显微组织整体变化规律不变,但二冷水优化后组织转变位置向边部移动;二冷水优化后距离铸坯边部不同距离处铁素体晶粒尺寸均明显减小,铁素体晶粒尺寸的减小增加了晶界数量,增强了对裂纹扩展的阻碍作用;珠光体体积分数降低,形貌由棱角尖锐的板条状,逐渐变得圆滑,减小了不同组织间的接触应力。二冷水的优化使板坯裂纹敏感性得到了明显改善,为解决铸坯裂纹提供了方法和手段。

关键词：板坯表面裂纹二冷水晶粒尺寸珠光体

挡板构型对含钒页岩浸出槽内多相流行为的影响

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化工进展 2024年第2期43卷 619-627页

作者：李京方庆周文浩吴国良王家辉张华倪红卫武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南湘潭411101

搅拌浸出槽是石煤提钒浸出过程中的关键设备,搅拌槽的结构优化对提高固液悬浮性能具有重要意义。本文对不同构型挡板的某厂含钒页岩搅拌槽进行数值模拟,通过比照搅拌槽流场与相分布、死区分布等模拟结果,剖析不同构型挡板对含钒页岩搅... 详细信息

搅拌浸出槽是石煤提钒浸出过程中的关键设备,搅拌槽的结构优化对提高固液悬浮性能具有重要意义。本文对不同构型挡板的某厂含钒页岩搅拌槽进行数值模拟,通过比照搅拌槽流场与相分布、死区分布等模拟结果,剖析不同构型挡板对含钒页岩搅拌槽内固液两相流的影响。结果表明:安装挡板对搅拌过程中钒页岩颗粒充分扩散有利。分段挡板条件下整体流速约为0.65m/s,相较于标准挡板更快,增幅约为15.00%。分段挡板与标准挡板对钒页岩颗粒在搅拌槽内的扩散优化效果相似,两种挡板均能缩小钒页岩颗粒的死区区域,其中标准挡板低浓度区域减少约99.14%,分段挡板沉积区域减少约91.21%。此外,分段挡板相较于标准挡板能够节省20.00%的搅拌功率。分段挡板在能获得与标准挡板相同搅拌效果的同时更加节能,具有较高的应用推广价值。

关键词：浸出槽挡板计算流体力学混合数值模拟

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底吹氩钢包内废钢熔化行为的数值模拟

工程科学学报 2024年第5期46卷 822-834页

作者：张利超方庆周文浩王家辉余刚张华倪红卫武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室武汉430081 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湘潭411101

以某厂70 t钢包为研究对象,采用数值模拟的方法对比了吹氩量对钢包内不同比表面积和预热温度的废钢熔化行为.结果表明:废钢熔化速度随着比表面积的增加而加快;底吹氩气可显著加速废钢熔化,但随着比表面积的增加吹气的促进效果逐步减弱.... 详细信息

以某厂70 t钢包为研究对象,采用数值模拟的方法对比了吹氩量对钢包内不同比表面积和预热温度的废钢熔化行为.结果表明:废钢熔化速度随着比表面积的增加而加快;底吹氩气可显著加速废钢熔化,但随着比表面积的增加吹气的促进效果逐步减弱.有底吹氩时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢中心温度上升速率相较于无底吹氩时分别提高了7.06、6.51和3.73 K·s^(-1),熔化速率分别增加了0.92、0.88和0.28 cm^(3)·s^(-1),熔化时间分别缩短了17、15和3 s.板形废钢初始温度由300升到1000 K时,其熔化速度由2.97提高到3.26 cm^(3)·s^(-1),熔化时间缩短了3 s.底吹氩流量显著影响废钢熔化速度,当氩气流量由100增至200 L·min^(-1)时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢熔化时间分别由44减小到35 s、42减小到34 s及34减小到31 s.

关键词：钢包废钢熔化底吹氩比表面积数值模拟

渣中Al_(2)O_(3)代替SiO_(2)对高TiO_(2)保护渣基础性能的影响

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连铸 2024年第3期 87-94页

作者：王文洪王军乔琦史伟宁杨碑张旭彬何生平重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 湖南华菱湘潭钢铁集团有限公司技术中心湖南湘潭411100 北京军友诚信检测认证有限公司技术研发部北京100861 湖南华菱湘潭钢铁集团炼钢厂湖南湘潭411100

针对传统保护渣浇铸高钛钢时钢渣反应引起TiO_(2)增加和渣变性的问题,采用旋转黏度测量仪、半球点测量仪、FactSage热力学计算及结晶原位观察等方法,研究了Al_(2)O_(3)代替SiO_(2)对反应后高钛钢保护渣的流动、熔化和结晶特性的影响,以... 详细信息

针对传统保护渣浇铸高钛钢时钢渣反应引起TiO_(2)增加和渣变性的问题,采用旋转黏度测量仪、半球点测量仪、FactSage热力学计算及结晶原位观察等方法,研究了Al_(2)O_(3)代替SiO_(2)对反应后高钛钢保护渣的流动、熔化和结晶特性的影响,以成分变化对含TiO_(2)保护渣的性能进行调控。研究表明,当渣中TiO_(2)质量分数为12%、Al_(2)O_(3)质量分数由0%增加到12%时,保护渣的黏度由0.14 Pa·s增加至1.34 Pa·s,保护渣的熔化温度由1 095℃增加至1 172℃,黏流活化能由128.4 kJ/mol增加至389.1 kJ/mol。当Al_(2)O_(3)代替SiO_(2)由0%增加到10%时,保护渣的二元碱度也由0.72增加到1.0,热力学计算的熔渣初始析晶矿相均为CaTiO_(3),其次析出矿相均为枪晶石;当Al_(2)O_(3)代替SiO_(2)为12%时,碱度升高到1.08,其次析出矿相转变为NCA2;而Al_(2)O_(3)质量分数为4%~12%时,XRD检测的空冷渣中结晶相均为CaTiO_(3);渣中Al_(2)O_(3)由0%增加到12%时的完全结晶温度由728℃增加至1 214℃。因此,本文研究含TiO_(2)保护渣中,Al_(2)O_(3)代替SiO_(2)使保护渣黏度、熔点和结晶性能显著增加,为保证保护渣在连铸中的润滑性,可适当降低熔渣中的Al_(2)O_(3)含量;为了提高保护渣的控制传热能力,则可适当增加渣中的Al_(2)O_(3)含量。

关键词：高钛钢保护渣 Al_(2)O_(3)代替SiO_(2) 黏度结晶

高强韧桥梁钢Q690q的单轴拉伸性能与低周疲劳性能

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金属热处理 2024年第2期49卷 25-31页

作者：彭宁琦周文浩金东浩武会宾湖南华菱湘潭钢铁有限公司技术质量部湖南湘潭411101 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083

针对热机械轧制(TMCP)+回火(T)和调质(QT)两种工艺处理的Q690q桥梁钢板,进行了表面和心部的单轴拉伸和低周疲劳试验,同时利用光学显微镜和扫描电镜对表面和心部的微观组织及原始奥氏体晶粒尺寸进行了观察,并分析了其对拉伸性能和低周疲... 详细信息

针对热机械轧制(TMCP)+回火(T)和调质(QT)两种工艺处理的Q690q桥梁钢板,进行了表面和心部的单轴拉伸和低周疲劳试验,同时利用光学显微镜和扫描电镜对表面和心部的微观组织及原始奥氏体晶粒尺寸进行了观察,并分析了其对拉伸性能和低周疲劳性能的影响。结果表明,TMCP+T工艺钢板的微观组织主要由板条贝氏体(LB)、粒状贝氏体(GB)和少量马奥岛(M/A)组成,表面的LB占大多数,且比心部的组织更加细小,同时原始奥氏体晶粒尺寸较均匀;与心部相比,表面的屈服强度、抗拉强度、屈强比及伸长率均增大,低周疲劳寿命明显提高。而QT工艺钢板的微观组织以回火索氏体(TS)和GB为主,心部的GB占比增加,但比表面的组织反而细小些,同时原始奥氏体晶粒也更为细小均匀;与表面相比,心部的屈服强度、抗拉强度、屈强比及伸长率均减小,但低周疲劳寿命反而提高。两种工艺相比,无论是表面还是心部,TMCP+T工艺钢板的屈服强度较低,抗拉强度较高,屈强比较低,同时伸长率较低。而两种工艺钢板的低周疲劳寿命变化范围极为接近,处理工艺对试验钢的低周疲劳性能影响不大。同时对拉伸性能与低周疲劳性能之间的相关性进行分析,表明疲劳强度系数与抗拉强度呈线性相关,疲劳延性系数与伸长率呈线性相关。

关键词： Q690q桥梁钢热机械轧制调质拉伸性能疲劳寿命

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生物质炭煤粉高炉混合喷吹性能分析

钢铁 2024年第2期59卷 55-64页

作者：但家云袁骧邹凡球李仁国徐坤宁晓钧王广伟湖南华菱湘潭钢铁有限公司炼铁厂湖南湘潭411101 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

在“双碳”目标积极推进的背景下,节能减排已经成为当前钢铁工业绿色可持续发展的重要任务之一。生物质作为可再生的碳源,应用于高炉炼铁可显著降低钢铁生产的CO_(2)排放。为改善生物质原料应用于高炉喷吹的冶金性能,分别采用热解炭化... 详细信息

在“双碳”目标积极推进的背景下,节能减排已经成为当前钢铁工业绿色可持续发展的重要任务之一。生物质作为可再生的碳源,应用于高炉炼铁可显著降低钢铁生产的CO_(2)排放。为改善生物质原料应用于高炉喷吹的冶金性能,分别采用热解炭化和水热炭化对生物质原料进行炭化提质制备生物质炭,并探究了生物质炭与煤粉混合搭配进行高炉喷吹的可行性。结果表明,生物质水热炭和热解炭的挥发分高于烟煤,当生物质炭以5%~20%比例与煤粉混合时会使混煤的固定碳含量和发热值降低,但降低幅度较小。当生物质炭配比低于20%时,混煤无爆炸性,着火点大于350℃,满足高炉制粉和喷吹系统的安全性能要求。生物质炭具有较好的可磨性和燃烧性,能够改善混煤的制粉性能和风口前的燃烧性能。生物质热解炭灰成分中含有较高的碱金属,造成生物质热解炭混煤的灰熔点降低幅度远大于生物质水热炭混煤。通过对生物质炭混煤方案的碱负荷变化分析发现,高炉喷吹生物质热解炭对高炉冶炼碱负荷影响大于水热炭,生物质炭配比为20%,高炉喷煤比为140 kg/t时,生物质热解炭混煤方案的碱负荷增加0.3943 kg/t,生物质水热炭混煤方案的碱负荷增加0.0064 kg/t。以上分析表明,生物质水热炭能够满足高炉喷吹的各项冶金性能要求;生物质热解炭由于碱金属含量高,限制了其在高炉喷吹生产中的应用,发展生物质水热炭化技术是实现农林废弃生物质资源在高炉炼铁工序高效应用的关键。

关键词：生物质碳排放水热炭化热解炭化高炉喷吹

07MnNiMoDR钢热轧变形本构方程及轧制力预测

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锻压技术 2024年第2期49卷 172-181页

作者：汪后明张计谋王振陈旭鹏石润坤许晓嫦湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南湘潭411101 中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083

轧制力的预测是热轧工艺能够顺利进行的重要前提步骤。为预测热轧过程中轧制力的大小,采用热模拟试验机对07MnNiMoDR钢进行了单道次热压缩实验,获得了温度为850~1150℃、应变速率为0.1~10 s^(-1)、真应变为0.9条件下的高温流变行为,分... 详细信息

轧制力的预测是热轧工艺能够顺利进行的重要前提步骤。为预测热轧过程中轧制力的大小,采用热模拟试验机对07MnNiMoDR钢进行了单道次热压缩实验,获得了温度为850~1150℃、应变速率为0.1~10 s^(-1)、真应变为0.9条件下的高温流变行为,分析了不同变形条件下07MnNiMoDR钢的动态再结晶及动态回复行为,并基于Arrhenius方程及变形机理建立了其热轧本构方程。利用材料性能分析软件JMatPro计算了07MnNiMoDR钢的温度场参数;基于高温热轧本构方程及温度场参数,通过有限元分析软件Deform-3D对热轧过程进行模拟,验证了轧制力预测的准确度。结果表明:所建立的07MnNiMoDR钢的本构方程及温度参数,对预测轧制力具有良好的预测精度,R值为0.9875。

关键词： 07MnNiMoDR钢热轧变形本构方程轧制力温度场参数