最新刊期
2024年第45卷第1期
- 摘要：在钢铁行业面临转型升级的新常态形势下，借助智能装备驱动钢铁产业向绿色高端化发展，有望实现钢铁生产组织的最优化。连铸中间包实现恒温、低过热度浇铸可有效改善钢材质量，为此发展中间包加热技术十分必要。针对近年来日益受到重视的中间包等离子体加热技术的相关热点问题，系统阐述了其加热原理和设备特点，介绍了等离子体加热技术国内外设备、冶金功能研发以及应用进展状况，重点分析了等离子体加热技术对中间包内钢液流场、温度场、夹杂物去除、钢液化学成分的影响，以及实际应用冶金效果。基于对等离子体加热技术研究和应用的深入认知，探讨了国内自主研发新型中空石墨电极加热过程发现的新问题，以及进一步提高其冶金效果的途径。分析表明，国内自主研发的中空石墨电极等离子体加热装置，更好的适配了国内钢铁行业变革需求，是解决浇铸钢水过热度不稳定、钢水洁净度水平低和钢水组织成分不均匀问题的有效途径，补齐精准定位“一键加热”中间包的智能化短板。关键词：连铸;中间包;等离子体加热;流场;温度场;夹杂物去除3|1|0更新时间：2025-05-09
综述
- 摘要：航空发动机涡轮盘服役温度的不断升高，对材料的抗氧化性能提出了更严苛的要求。U720Li合金是一种具有较高承温能力的涡轮盘用镍基高温合金，其长期服役温度高达750 ℃。阐明该合金在服役温度下的氧化行为，对延长涡轮盘的服役寿命具有重要意义。本文采用静态增重法测定了锻态U720Li合金在750 ℃的氧化动力学曲线，用XRD、SEM-EDS等手段分析了不同氧化阶段的氧化膜形貌、结构及元素分布。结果表明，U720Li合金在其服役温度下具有优异的抗氧化性能，在750 ℃的恒温氧化动力学曲线大致遵循立方规律，达到了完全抗氧化级别。分析认为，U720Li合金在氧化初期生成了疏松的γ-Cr2O3，随着氧化的进行，γ-Cr2O3层不断剥落，氧化膜变得更加连续致密并形成复杂多层结构，且在氧化膜附近基体内形成γ´贫化层。在稳定氧化阶段，氧化膜更加连续致密并形成规整的双层结构，包括致密的α-Cr2O3外氧化层和α-Al2O3内氧化层。连续致密的α-Cr2O3和α-Al2O3层的形成能够有效阻止氧的内扩散及合金元素的外扩散，保障了U720Li合金的优异抗氧化性能。关键词：U720Li合金;氧化行为;氧化膜;γ´贫化层;服役温度4|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：随着行业对双相不锈钢品质及性能要求的提升，二次奥氏体已经成为影响S32750双相不锈钢应用的关键因素之一。二次奥氏体是“温度-冷却速率”共同作用的一种亚稳态产物，与铁素体相呈近K-S或N-W位向关系，且对N有富集作用，可按形貌将其分为针状二次奥氏体和孤岛状二次奥氏体。研究了N含量对二次奥氏体析出行为的影响。通过制备w［N］为0.02%、0.09%和0.17%的试验钢，并借助热模拟及EBSD检测可知，随着N含量增加，二次奥氏体由弯曲羽毛状向板条形针状转变，且奥氏体相的整体比例增加。经计算可知，奥氏体相的析出方式与本征吉布斯自由能相关，即受到成分与试验温度的影响。关键词：双相不锈钢;二次奥氏体;N含量;析出行为;形核驱动力3|0|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：采用转炉→精炼炉→真空脱气→方坯连铸→加热→粗轧→中轧→精轧→减定径→吐丝→XDWP（Xingcheng Direct Water Patenting）冷却→斯太尔摩风冷冷却的方式试验生产基于10B21钢的8.8级非调紧固件用热轧盘条。通过控制减定径温度为813 ℃，吐丝温度为828 ℃，斯太尔摩辊道速率设置为0.75 m/s，在连续经过XDWP冷却和斯太尔摩风冷后获得的热轧盘条抗拉强度达到680 MPa，断后伸长率为23.6%，断面收缩率为75%，力学性能完全满足GB/T 29087―2012的要求。且经过1/4冷顶锻和25%的大减面率拉拔试验，其结果满足紧固件用户使用要求。关键词：8.8级非调紧固件;10B21钢;XDWP;贝氏体194|5|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：介绍了某钢厂采用120 t转炉→LF炉→扒渣/捞渣→LF炉→VD炉→板坯连铸工艺生产超低温压力容器用9Ni钢的冶炼实践情况，采用转炉+LF炉脱碳脱磷工艺，控制转炉出钢w［P］≤0.009%、w［C］≤0.05%，炉后平均脱P率74.3%，平均脱碳率51.2%，生产过程中，P的控制难度相比C的控制难度大。采用扒渣工艺下钢水的平均返磷率为16.89%，而捞渣工艺下钢水的平均返磷率为22.61%，扒渣工艺下钢水的返磷率低，但生产节奏长15～20 min，钢水量损失平均增加3.1 t/炉。镍板由转炉废钢槽加入调整为全部由LF炉加入后，Ni平均收得率提高了3.74%。通过对生产工艺的优化，中间包钢水P、S、N、T.O、C满足内控要求，钢水纯净度高，铸坯低倍中心偏析达到C类1.0～1.5级，表面质量良好，轧制钢板在-196 ℃下性能优良。关键词：9Ni钢;脱磷;脱碳;扒渣;捞渣3|1|0更新时间：2025-05-09
产品研发
- 摘要：低氮含量可控制TiN夹杂物生成，从而提高镍基高温合金冶金质量和综合性能。通过比较镍基和铁基金属液中标准吉布斯自由能和合金元素对N、Ti活度相互作用系数的差别，指出镍基和铁基中两套不同的热力学数据，二者不能混用。以目前已有的镍基高温合金的热力学参数建立了IN718合金脱氮热力学模型，得出在满足其他冶炼条件的前提下，适当降低温度和提高真空度以降低氮气分压是降低合金液中氮含量的直接手段，以及不同合金元素加入对脱氮的不同影响。同时，建立TiN析出的热力学模型以及偏析模型，计算结果得出，在IN718的生产温度1 450 ℃条件下，控制合金液中的w［N］在43.69×10-6以下，凝固过程中溶质元素N、Ti在液相中富集TiN析出，计算析出温度为1 468 K，此时固相分率
- 摘要：根据铁水条件和钢水要求准确计算石灰加入量，避免熔剂浪费是转炉炼钢的重要要求之一。然而，由于转炉生产节奏快，影响因素多，很难精准地确定石灰加入量。为了准确计算转炉石灰加入量，避免石灰浪费，建立了机理模型、分类模型和多元线性回归模型，用于计算转炉石灰加入量。三种模型相比，纯粹的机理模型计算精度很低，难以直接应用到现场生产中。基于机理模型优化的分类模型，仅有60%的炉次差值在500 kg/炉以内。利用SPSS建立了多元线性回归模型，得到了石灰加入量和其他参数之间的关系WLime=4 147.24×wTSi+529.67×wTC+60.20×Wqf+0.405×VO-1 833.95，验证结果表明，93%的炉次计算差值在400 kg/炉以内，77%的炉次计算差值在300 kg/炉以内，基本能够满足现场使用的要求，模型应用在现场后，石灰加入量得到有效的降低。关键词：转炉;石灰;机理模型;多元线性回归模型;精度3|0|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：针对含钛焊丝钢SJ-60连铸过程中水口结瘤问题，通过XRF、XRD和SEM等手段，分析水口结瘤物的元素含量、物相组成及界面反应。结果发现，水口内壁因脱碳反应而变得粗糙多孔，导致高熔点物相易于侵入；此外，精炼过程喂钙处理和耐材侵蚀，会使钢液生成大量CaTiO3和MgAl2O4，二者在水口内壁沉积是导致水口结瘤的主要原因。实践表明，采用低钛低铝硅铁替代普通硅铁，将钢中w［Al］由0.008 0%~0.009 5%降低至0.005 0%~0.006 5%，有利于减少钢中Al2O3夹杂物含量；取消精炼钙处理，将钢中w［Ca］由＞0.001 4%降低至＜0.000 5%，有利于减少钢中CaTiO3夹杂物含量；将萤石用量由0.8~1.0 kg/t降低至0.3~0.5 kg/t，减轻耐材侵蚀，渣中w（MgO）由＞10%降低至＜5%，有利于减少钢中MgAl2O4夹杂物含量。通过以上措施，有效解决了CaTiO3和MgAl2O4引起的水口结瘤问题，连浇炉数由4~5炉提高至12炉以上。关键词：含钛焊丝钢;水口结瘤;CaTiO3;MgAl2O4;TiN3|0|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：以180 t双孔底吹氩钢包为研究对象，对6种钢包底吹氩模式进行数值模拟，并结合现场试验与当前采用的吹氩模式进行对比。研究发现：（1）钢液的混匀时间随吹氩量的增加而减少，吹氩量一定时，差流量吹氩模式对钢液的搅拌强于等流量吹氩模式。（2）不同的钢包底吹氩模式，渣眼形成的位置不同，渣眼面积也不同。总流量一定时，差流量吹氩模式钢液面最大流速大于等流量吹氩模式，易发生钢液卷渣。（3）差流量吹氩模式渣线处渣层厚度的波动大于等流量吹氩模式，且流量差值越大，波动越剧烈。（4）差流量吹氩模式通过“强-弱”流股的配合，进一步强化了钢包底吹氩的钢液精炼效果。工业试验表明，采取等流量吹氩模式（500 L/min—500 L/min），钢中的较大夹杂物的数目明显多于差流量吹氩模式（400 L/min—600 L/min）。关键词：钢包吹氩;数值模拟;混匀时间;渣眼3|0|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：分析了某钢厂GCr15轴承钢生产过程中，在真空处理前后及中间包的钢水中夹杂物演变规律，结果表明，钢水中全氧含量在中间包中大幅度上升，镁铝尖晶石类夹杂物在RH软吹及中间包中有不同程度的上升，在中间包中数量上升明显。用后中间包涂料工作层中MgO骨料颗粒大量减少，部分MgO颗粒溶于钢水中造成钢水中氧含量上升。通过热力学模拟分析，论述了不同SiO2含量对中间包涂料高温物相的影响，提出将SiO2控制在4%～6%，并加强中间包砌制管理，可减少中间包涂料中高温低熔相的生成，可有效提高GCr15轴承钢头炉探伤合格率。关键词：GCr15轴承钢;夹杂物;中间包涂料;侵蚀4|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：通过对低碳低硫低氧铝镇静钢X65连铸过程絮流原因的分析，得出引起塞棒絮流的原因是高Ca的钙铝酸盐粘附在塞棒头部。浇注初期，塞棒头部吸热使周围钢液温度急剧下降，析出高熔点钙铝酸盐被粘附在塞棒头部，引起塞棒曲线上行。另外，通过热力学计算，在低碳低硫低氧铝镇静钢X65中，1 540 ℃时，形成12CaO·7Al2O3需要的w［Ca］为16×10-6，过量的Ca进一步反应形成高熔点钙铝酸盐。在中间包工作层、塞棒、水口、碗口等与钢水接触部位全部使用镁质耐材的条件下，在低碳低硫低氧的铝镇静钢生产时，向钢液中喂入的Ca含量越多，塞棒上行程度越严重。采用高碱度渣系和Al降低钢中的O和S，将Ca喂入量控制在0.065 0～0.071 5 kg/t，中间包w［Ca］控制在（10～15）×10-6，可以有效控制塞棒絮流。关键词：絮流;钙处理;铝含量;钙铝酸盐;管线钢3|0|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：通过优化Q355钢造渣物料加入制度，由原来的“三批次加料”模式改为“八批次加料”模式，并在第一批次和第三批次各加入100 kg钢渣改质剂，同时，吹氧制度由传统的“恒流量、高-低-低枪位”控制优化为“变压强、高-低-高-低枪位”控制，开发了适合于Q355钢实际生产的经济性转炉冶炼工艺。实践结果表明，与原冶炼工艺相比，改进工艺总供氧时间缩短1 min，冶炼终点磷命中率达到100%，终点脱磷率平均值提高4.24%，lgLp平均值提高0.35。与原工艺的造渣物料消耗相比，改进工艺吨钢石灰消耗平均值为34.01 kg，减少8.73 kg； 吨钢总造渣料消耗平均值为43.95 kg，减少9.13 kg。此外，改进工艺吨钢冶炼钢铁料消耗平均值为1 078.02 kg，较原工艺减少0.60 kg。实现了Q355钢转炉经济性冶炼，减少了造渣物料和钢铁料的消耗，有效降低了Q355钢冶炼生产成本。关键词：转炉炼钢;少渣冶炼;脱磷;Q355钢2|0|0更新时间：2025-05-09
冶炼与凝固
- 摘要：通过在850 ℃时效处理研究了S32750超级双相不锈钢析出相的析出行为。采用Thermo-Calc热力学软件预测析出相及相组成，采用OM，FE-SEM和EDS对S32750超级双相不锈钢铸坯不同时效状态下的样品进行全面分析，利用K-J-M-A模型进行σ相析出动力学拟合。实验结果表明：850 ℃时效过程中，σ相优先在铁素体内部和双相晶界处析出，直至铁素体相耗尽；σ相的析出动力学控速环节主要是：初始阶段形核控速和时效40 min后的元素扩散控速；除σ相外，时效过程中还会析出χ相和Cr2N相。其中χ相属于亚稳定相，主要在时效前期析出，随着时效时间的延长最终转化成σ相。关键词：双相不锈钢;析出相;析出动力学;时效2|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：采用DIL805型淬火变形膨胀仪测定了三种不同成分20CrMnTiH实验钢在不同冷却速度下的热膨胀曲线，对室温显微组织进行观察，并绘制连续冷却转变（CCT）曲线。实验结果表明：成分波动主要影响20CrMnTiH钢冷却转变过程中贝氏体与马氏体相变冷却区间，对临界相变温度影响较小。采用K-M方程拟合了三种实验钢的马氏体相变动力学参数。结合优化的Li经验模型及临界转变温度的回归关系式，建立了20CrMnTiH钢在连续冷却过程中的铁素体、珠光体与贝氏体的相变预测模型，成功预测了成分波动对实验钢CCT曲线的影响。进而，采用有限元分析方法建立了20CrMnTiH钢端淬仿真模型，较好地预测成分波动对实验钢淬透性的影响，此方法可为齿轮钢的成分优化设计与合理选材提供参考。关键词：20CrMnTiH钢;CCT曲线;相变动力学;成分波动;相变模型3|0|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：对真空感应+真空自耗双联工艺冶炼的GH4710镍基合金铸锭进行两段式高温均匀化热处理，采用金相显微镜观察了热处理前后铸锭的微观组织和晶粒尺寸，利用扫描电镜、电子探针对热处理前后铸锭中合金元素的分布及含量进行测定，计算了铸锭不同部位各种元素的偏析指数。研究结果表明，采取（1 150±10）℃×30 h -（1 200±10）℃×50 h的二段式热处理工艺，有效消除了GH4710镍基合金铸锭组织中的共晶相，降低了铸锭成分偏析，显著提高锻造棒材的力学性能。在980 ℃，120 N/mm2的试验条件下，持久性能达到了126、134 h，较铸锭未均匀化生产的53、74 h，提高了一倍左右，持久伸长率也提高了50%以上。关键词：GH4710镍基高温合金;共晶相;均匀化;枝晶偏析5|3|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：为开发免球化退火扁钢用12Cr1MoV热轧盘条，基于形变诱导相变机理，采用830 ℃终轧温度和800 ℃的吐丝温度。通过抑制形变奥氏体晶粒回复和再结晶过程增加形变储能，促进奥氏体分解为铁素体和珠光体组织。同时配合轧后风冷辊道速度调节，实现分段控制冷却，延长盘条在630～750 ℃区间停留时间，可完全消除盘条中马氏体和贝氏体组织。试验结果为：热轧盘条抗拉强度从576 MPa降至520 MPa，断面收缩率从66%提高至74%，淬火组织的消除使盘条变形能力明显优化，避免少量或极少量马氏体组织无法协同变形而产生的心部孔洞或拉拔断裂，经用户多规格批量使用，未发生塑性开裂问题。关键词：锅炉扁钢;12Cr1MoV钢;形变能;形变诱导相变;马氏体119|5|0更新时间：2025-05-09
形变与相变
- 摘要：通过显微组织的观察分析、断口形貌的观察和硬度测定，分析造成柔轮疲劳断裂失效的原因。结果表明，失效柔轮的显微组织为回火屈氏体，柔轮上存在较严重的3级带状组织。虽然存在MnS和Al2O3夹杂物引起的4.42 μm微孔，但由于其尺寸和数量较小，不是导致其断裂的主要原因。样品的晶粒整体上较粗大，断口裂纹处晶粒更粗大且更不均匀，断口裂纹处的晶粒尺寸是远离断口晶粒的1.4倍。晶粒粗大使晶界面积减小，导致塑性变形不均匀，易产生应力集中，从而产生初生裂纹，同时也不利于阻碍裂纹的扩展，导致样品发生断裂失效。因此，原奥氏体晶粒粗大是导致柔轮疲劳断裂主要原因。可通过循环热处理或增加正火预处理，达到细化晶粒的作用。关键词：谐波减速器;柔轮;断裂失效4|2|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：为探讨超高强度不锈钢的应力腐蚀开裂行为，采用Cr-Co-Ni-Mo系超高强度不锈钢为研究对象，利用OM、XRD、TEM等测试手段，结合腐蚀疲劳试验，研究了Nb微合金化对Cr-Co-Ni-Mo系超高强度不锈钢腐蚀疲劳性能的影响。结果表明，试验钢在3.5% NaCl溶液中具有一定的应力腐蚀敏感性，其应力腐蚀开裂机理为氢致开裂和阳极溶解的混合机制。Nb微合金化提高了钢的腐蚀疲劳性能，钢中添加0.11%的Nb后，钢的腐蚀疲劳强度由440 MPa提高至495 MPa，其主要原因是， Nb微合金化可以细化钢的晶粒尺寸，促进钢中不可逆氢陷阱NbC的析出，增加了钢中原奥氏体晶界总量、小角晶界所占比例、Σ3晶界数量、奥氏体体积分数等。关键词：超高强度不锈钢;腐蚀疲劳;应力腐蚀开裂机理;NbC;奥氏体3|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：以w［S］为0.002%（低S含量）和0.022%（高S含量）的两种18CrNiMo7-6齿轮钢为研究对象，参照齿轮热处理工艺获得伪渗碳试样，并对其力学性能、显微组织、疲劳性能和夹杂物分布进行了分析表征。结果表明，两种齿轮钢的强度基本相当，而高S含量试验钢具有更好的塑性和低温冲击韧性，并且其疲劳极限、疲劳寿命均优于低S含量试验钢，疲强比由0.445提高到0.479。S含量显著影响钢中的夹杂物分布情况：低S含量试验钢中夹杂物以MnS-Oxide为主，数量较少，同时尺寸更大；而高S含量试验钢夹杂物以CaS-MnS-Oxide复合型夹杂物为主，数量提高1倍以上，但尺寸更为细小。高S含量试验钢采用Ca处理工艺对夹杂物进行改性，夹杂物尺寸明显细化，有利于钢的塑韧性提升，并改善疲劳性能。关键词：18CrNiMo7-6齿轮钢;力学性能;疲劳性能;非金属夹杂物;硫含量3|0|0更新时间：2025-05-09
应用与服役
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