输氢管线钢中氢脆行为研究现状

摘要:氢能作为未来能源结构中的关键组成部分,其高效输运方式对能源转型至关重要。目前,管道运输因具安全性和经济性,成为氢气长距离输送的首选方式。然而,输氢管线钢的氢脆现象是影响运输安全的主要因素之一,其涉及氢原子行为、位错运动等多尺度机制,现有的表征技术难以全面揭示其机理。本文综述了输氢管线钢中几种常见的氢脆机理,主要介绍了氢增强脱聚、氢促进局部塑性变形、氢吸附诱导位错发射等理论及其之间的相互作用,从化学成分、微观组织、析出相、夹杂和偏析等角度探讨了氢脆的影响因素。同时,针对氢在输氢管线钢中的跨尺度行为,总结了从宏观力学测试到微观结构表征的多维度表征方法。随着能源转型的需要,提高输氢管线钢的抗氢脆性能已成为氢能规模化输送领域的关键和研究焦点,针对这一问题,介绍了机器学习和跨尺度研究在开发抗氢脆材料设计中的创新应用,这种逆向设计思路为开发高强韧抗氢脆输氢管线钢提供了解决方案。最后,结合输氢管线钢现阶段研究现状,对未来输氢管线钢研究的重点进行了总结和展望。

高锰钢研究进展:成分、组织和性能调控

摘要:自从1882年Hadfield 高锰钢问世以来,吸引了国内外众多科研人员在高锰钢成分设计、组织调控、生产工艺及应用开发等方面做了大量研究工作,使这个具有百年历史钢种的应用领域从最初的耐磨钢领域,逐渐拓展到无磁钢、汽车钢、腐蚀及低温环境用钢,甚至功能材料领域,形成了多个关键钢铁材料品种,成为特种钢领域最典型、应用领域最广的钢种系列,极大地丰富了钢铁材料世界。这些高锰钢品种的研发、制造及应用,对推动钢铁制造技术创新及下游行业发展起到了极其重要的作用。介绍了高锰钢的起源和发展,重点梳理了典型应用领域中使用的高锰耐磨钢、高锰汽车钢、高锰低温钢、高锰无磁钢以及高锰阻尼合金的化学成分、微观组织及性能研究进展,并对这几类高锰钢微观组织和性能的调控方法及效果进行了较为详细的总结和举例说明。虽然高锰含量保证了高锰钢获得特殊的微观组织、力学和物理特性,但同时也导致了其在生产制造中面临连铸漏钢、焊接接头性能不稳定、扩孔性能不足等系列共性技术难题,这在一定程度上限制了高锰钢的推广和应用。通过统计当前不同类型高锰钢的碳-锰含量和微观组织特征,指明了新型高锰钢的化学成分设计思路,并探讨了未来高锰钢在理论研究和应用领域的主要发展方向。

高强度桥梁缆索用钢研究现状和发展趋势

摘要:概述了国内外桥梁缆索用钢的发展历史;介绍了桥梁缆索用钢丝强度、扭转性能、耐腐蚀性等重要性能的研究现状;并从成分设计、盘条控冷工艺等方面论述了桥梁缆索用钢不同生产工艺的特点及未来发展的方向,为新型桥梁缆索用钢的研发提供借鉴。

无缝钢管穿孔顶头技术研究进展

摘要:穿孔顶头作为无缝铜管生产的关键工具,其性能直接影响产品质量和生产效率。阐述了穿孔顶头的研究现状,分析了顶头在极端工况下的失效机理,包括鼻部塌陷、表面黏钢、轴向开裂及氧化膜剥落等失效形式的产生原因及其工艺过程的内在关联;探讨了合金钢顶头和钼合金顶头的特点、性能及适用范围;系统介绍了改善顶头性能的措施,包括结构设计及表面强化技术等。探讨了顶头的研究方向。

基于深度学习钢中非金属夹杂物图像识别

摘要:炼钢过程中钢水易和炉渣、耐火材料、气氛等相互作用形成非金属夹杂物,非金属夹杂物会破坏钢基体的连续性,增加钢组织的不均匀性,进而影响钢铁材料的塑性、韧性、抗疲劳强度等力学性能,成形过程中也易引起产品缺陷。夹杂物的定性检测一般通过扫描电子显微电镜(SEM)和能谱仪(EDS),但耗时较长、随机性也较大。因此,非金属夹杂物的快速检测和识别对改进炼钢工艺至关重要。近年来,随着计算机视觉技术的日渐成熟,基于区域的卷积神经网络(RCNN,region-basedconvolutionalneuralnetwork)算法经过多代演化,并添加了掩码分支网络,形成了Mask-RCNN。Mask-RCNN既能实现夹杂物边框的准确定位,也能实现图像分割和识别分类,可有效应用于夹杂物分割和识别。采用计算机视觉(CV)任务中Mask-RCNN目标检测算法,对低密度钢中典型AlN、Al2O3、MnS和AlN-MnS4类非金属夹杂物的SEM 图片进行训练,经过10000次的迭代训练后,对各类型夹杂物进行边框定位、图像分割及识别分类,并对测试集进行验证,实现了4类夹杂物边框的准确定位和图像分割。所选用模型对夹杂物检测识别效果较好,准确率高,4类目标夹杂物中,MnS和AlN-MnS夹杂物识别准确率达到100%,AlN夹杂物的识别准确率为95.91%,Al2O3夹杂物的识别准确率为83.33%。

不锈钢在水处理设备中的应用及其酸洗废水处理工艺

摘要:不锈钢作为一种耐腐蚀耐磨的材料,因其优越的性能在水处理领域中得到广泛使用。我国正处于不锈钢产能调整时期,不锈钢在水处理领域的应用需要进一步的拓展丰富,其生产过程也应符合环保标准。不锈钢在水处理领域中的应用主要为管材、容器、机械设备和水处理材料,一方面应寻求不锈钢应用的新领域,另一方面需在不锈钢应用的成本、技术和适用性上改进。不锈钢生产过程中产生的酸洗废水须进行无害化、资源化处理,其处理工艺有待进一步优化改良,并提高酸洗废水的资源化回收率,降低处理成本。

我国复合钢板轧制技术的发展、现状及展望

摘要:近年来,我国轧制技术发展和社会转型对功能增强型钢铁材料的需求大大促进了复合板轧制技术快速发展。概述了近年来我国轧制复合技术的进步,主要介绍了轧制复合钢板的组织性能控制、基层与覆层组织控制及其加工性能。介绍了中厚板、热连轧、冷轧等典型轧制复合钢板产品及其示范应用情况。同时,指出由于大部分轧制复合钢板是全新的材料,针对具体应用场景的产品设计、制备、加工、安装应用全产业链技术和规范还不完备,需要有针对性地组织力量进行开发研究。

定向凝固晶粒竞争生长研究进展

摘要:在凝固过程中,晶粒竞争生长是1 个普遍存在的现象,而不同取向晶粒间的竞争行为最终会关系到产品的服役性能。在定向凝固单晶涡轮叶片制备的过程中,无论采用选晶法还是籽晶法控制晶体取向均会涉及晶粒竞争现象,这对于能否顺利制备完整的单晶结构起到决定性作用。从定向凝固晶粒竞争生长模型作为切入点,详细地梳理了晶粒竞争生长机理的研究进展。综述了晶粒竞争生长的影响因素,并总结其调控机制。首先介绍了温度梯度的改变导致晶粒竞争结果的差异;其次,在溶质浓度方面,介绍晶粒的淘汰行为与溶质相互作用的关系;而后针对晶体取向的影响,为更好地获得晶粒竞争结果,分别从晶粒的枝晶主轴偏离温度梯度方向的竞争关系与侧枝偏离晶界一定角度的竞争关系这两方面探讨,并将晶粒的竞争淘汰机理从最初的二维扩充到三维取向进行解释;此外,得出抽拉速率作为定向凝固唯一且能够大范围调控的参数,会影响晶粒淘汰结果的一致性,同时还特别说明了工业生产钢铁材料中冷却速率对晶粒竞争生长的影响。最后进一步对定向凝固晶粒竞争生长研究进行了总结与展望,并指出未来研究亟待解决的问题,强调了实际工业生产中,晶粒竞争生长对合金材料的重要性及应用意义,可为制造领域提供指导。

超高强度钢绞线用盘条现状及发展

摘要:随着钢铁冶金技术与拉拔工艺技术的进步,钢绞线向着超高强度级别发展,具有广阔的市场前景。讨论了钢绞线用盘条的大小方坯制造流程、冷却方式,讨论了微合金元素的作用,网状碳化物、马氏体组织的形成条件与控制措施,以及超高强度钢绞线及盘条的发展方向。在线水浴韧化处理技术凭借着绿色环保、生产效率高等优点,有着广阔的应用前景。兴澄特钢利用在线水浴韧化处理技术已成功开发2300 MPa级超高强度钢绞线用盘条。

我国热轧宽带钢轧制技术的进步

摘要:对近年我国热轧宽带钢轧制技术的进步作了总结介绍,其中包括:我国热轧宽带钢产线及产量发展情况;常规热连轧高效轧制,轧制过程节能降碳,控轧控冷与低成本控制技术等热宽带钢生产技术;常规流程轧制、薄板坯连铸半无头轧制/无头轧制高强/超高强钢以及超薄带钢轧制技术;热宽带钢组织性能预测控制、表面质量及板厚板形控制技术;热宽带钢生产数字化、智能化技术进步等等。统计数据表明:无论是常规热连轧、薄板坯连铸连轧、无头轧制、薄带铸轧产线装备控制技术的进步,还是热宽带钢轧制工艺、产品开发、组织性能与质量控制,以及热宽带钢生产数字化、智能化、绿色化等的技术进步,都产生了从量到质的发展,对推动我国冶金科学技术进步及国家经济建设做出了重要贡献。