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2026年第47卷第3期

综述
炼钢流程中氮元素控制与预测进展综述

韩逸飞, 张兴淦, 蒋达伟, 夏云进, 孙桂林

2026, 47(3): 1-13. DOI: 10.20057/j.1003-8620.N250522

摘要：提升钢材洁净度是钢铁企业增强产品竞争力、拓展高端市场的核心战略。氮在钢中常被视为有害元素，其含量过高会显著恶化钢材的塑性、韧性及耐久性，因此，实现钢液的低氮化控制是提高洁净度的关键方法。本综述系统梳理了炼钢过程氮控制的热力学与动力学原理，并深入剖析了影响钢中氮含量的关键工艺因素，包括，1）表面活性元素（O，S）对气-液界面反应的“阻塞效应”及其临界含量（如w［O］＞0.04%或w［S］＞0.06%时脱氮近乎停滞）；2）碳氧（CO）气泡的脱氮作用及如何通过工艺优化（如添加发泡剂）延长其有效脱氮时间；3）高氮容量熔渣的化学吸氮机制及渣系组分（如CaO/Al₂O₃比、CaF₂含量）对氮溶解度的调控；4）真空处理中低氮分压的热力学优势与吹氩搅拌的动力学协同机制；5）电弧炉中电弧电离导致的特有增氮问题及缓解策略。在此基础上，总结了以山钢、首钢、太钢为代表的工业实践低氮控制技术，并重点评述了近五年涌现的氮含量预测模型（如Nam的转炉动态模型、Wei的AOD时变热力学模型等），通过横向对比指出现有模型在普适性、实时性及对极端工况的适应性方面仍存在局限。最后，展望指出未来低氮钢生产应聚焦于电弧工艺优化、全局智能化控制，并特别强调了在“双碳”战略背景下，通过形成氮碳化物实现碳、氮协同去除的绿色冶金新路径具有重要前景。
关键词：脱氮;热力学与动力学;表面活性元素;吸氮渣;氮模型

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更新时间：2026-05-12
产品研发
环保型免涂装高强高耐蚀公路护栏用钢开发

李显, 田俊羽, 陈成刚, 黄艳花, 韦龙周

2026, 47(3): 14-21. DOI: 10.20057/j.1003-8620.N250546

摘要：在国家“双碳”背景下，开发一种环保型免涂装高强高耐蚀公路护栏用钢LG500EW，以解决传统护栏用镀锌普碳钢Q235强度低、耐蚀性差及镀锌处理环境污染严重的问题，提升公路护栏的安全性和使用寿命，降低全产业链的碳排放。LG500EW钢采用低C高Cr，微量Cu、Ni的成分设计，匹配TMCP轧制工艺，保证耐蚀性和成形性，产品实际抗拉强度可达到600 MPa级别。通过高低温湿热试验箱进行干湿交替循环试验，结合SEM分析、金相分析、腐蚀失重测量、电化学分析等方法，研究了免涂装高强高耐蚀公路护栏用钢LG500EW、镀锌普碳钢Q235及常规低合金Q355B在模拟工业海洋性大气环境中的耐腐蚀性能。结果表明，在工业海洋性大气腐蚀环境中，LG500EW钢和镀锌普碳钢Q235的耐大气腐蚀性能均优于常规低合金钢Q355B。随着模拟加速试验时间的延长，镀锌普碳钢Q235的腐蚀速率持续增加，直至形成镀层下铁基体的腐蚀行为；而LG500EW钢随着腐蚀时间增长，保护性锈层逐渐生成，最外层锈层形成了较致密且完整的板甲状腐蚀产物层，腐蚀产物中α-FeOOH的衍射峰强度明显升高，自腐蚀电位上升，自腐蚀电流降低，腐蚀32天后，LG500EW钢的腐蚀减薄量为90 μm，接近镀锌普碳钢Q235腐蚀减薄量40 μm的2倍，显示出优异的耐蚀性能。环保型免涂装高强高耐蚀公路护栏用钢在工业海洋性大气环境中表现出优于传统护栏用钢的性能。该研究成果已成功应用于免涂装公路护栏，具有显著的经济效益、社会效益和生态效益。
关键词：免涂装;高强;高耐蚀;公路护栏;工业海洋性大气环境;成分设计

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更新时间：2026-05-12
产品研发
稀土对中锰耐磨钢高温热塑性的影响

李民, 刘洪波, 车晓锐, 李杰, 黄建坤, 张彩东, 李双江

2026, 47(3): 22-29. DOI: 10.20057/j.1003-8620.N250527

摘要：采用Gleeble3500热模拟试验机、场发射扫描电镜（SEM）、OLS4100共聚焦显微镜、金相显微镜等多项技术手段对不同稀土含量下中锰耐磨钢高温力学性能进行了系统研究。结果表明，在稀土含量（质量分数）为0.038%时，中锰钢在700、800、900、1 000、1 100、1 200 ℃最大抗拉强度分别由396.64、228.07、113.25、75.15、42.97、25.11 MPa增加到414.85、238.28、130.59、76.14、44.59、28.09 MPa。这是由于稀土的添加可细化晶粒尺寸从而增加钢的抗拉强度。金相实验表明，与未添加稀土相比，当稀土含量为0.038%时，中锰钢晶粒度由6.80级提高到7.12级。通过共聚焦显微镜发现稀土添加使中锰钢锰动态再结晶现象发生温度由800 ℃延迟到900 ℃。此外，稀土添加可明显提高中锰钢在1 000~1 200 ℃断面收缩率，分别从47.3%，53.9%，46.78%提高到65.64%，76.56%，50.26%。即稀土的添加明显提高了中锰钢在1 000~1 200 ℃高温热塑性。
关键词：中锰耐磨钢;稀土;高温热塑性;断面收缩率;动态再结晶

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更新时间：2026-05-12
产品研发
新型废钢剪切机刀片用钢的成分设计与组织性能调控

陈司翰, 李吉航, 张浩, 田家龙, 金永丽

2026, 47(3): 30-38. DOI: 10.20057/j.1003-8620.N250608

摘要：本研究以当前广泛应用于废钢剪切机刀片的H13热作模具钢为基准材料，提出“降Si、降V和增W”的合金设计思路。结合热力学理论计算与实验验证，探究了合金元素含量变化对H13模具钢中碳化物析出行为的影响，系统研究了热处理工艺对新型钢微观组织和机械性能的影响规律。结果表明，将w［Si］、w［V］和w［W］分别控制在0.1%~0.3%、0.5%~0.6%和1.8%~2.2%后，在最优热处理制度下，新型钢的硬度与H13模具钢基本一致，但冲击吸收功是H13模具钢的2倍，并且展现出优异的热稳定性和摩擦磨损性能。本研究成功开发出了一种专用于废钢剪切机刀片的DPG20热作模具钢，该新型钢展现出优异的冲击韧性、耐磨性和热稳定性，该研究为高性能热作模具钢的开发提供了新思路。
关键词：热作模具钢;成分设计;热力学计算;冲击韧性;摩擦磨损

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更新时间：2026-05-12