炼钢用合金减量化技术进展

摘要:炼钢合金化过程中的合金减量化技术旨在减少合金元素的使用,降低生产成本,同时确保最终的钢材仍然具有所需的性能和特性。介绍了铁合金的理化特性,利用转鼓实验定量评价铁合金粉化性能。在使用过程中应根据合金粒度和密度进行梯级存放,确保其吸收率,且在存储、转运和使用过程中应尽量减少碰撞,避免入炉前的粉化损失。利用神经网络及大数据模型建立炼钢合金减量化智能控制系统,已应用于国内10 余家钢铁企业。基于现场操作数据及过程分析,给出定制化合金循环替代方案,降低钢铁企业铁合金使用成本。在冶炼特定钢种时应注意合金中有害元素含量,同时针对合金主成分变化做出精细化选择,减少因合金成分波动引起的成本增加。通过分析当前炼钢用合金减量化技术,提出了未来铁合金减量化方法的改进方向和趋势:一是注重铁合金品质的提升,减少不必要的合金元素使用,避免资源浪费;二是提升数字化和自动化技术水平,以监测和控制合金化过程,提高炼钢工艺的稳定性和可控性。

超高强度(fy>690MPa)钢材钢结构研究进展

摘要: 目前各国(地区)主要钢结构设计规范均未涵盖屈服强度超过690 MPa 的超高强度结构钢材钢结构的设计,限制了超高强度结构钢材钢结构的工程应用。从材料、截面残余应力分布、构件、连接与节点、结构体系等五个层面出发,总结了近年来国内外学者针对超高强度钢材钢结构的研究成果。主要包括:材料的静力拉伸力学性能、循环本构、韧性、抗火性能;截面残余应力分布;轴压构件、受弯构件和压弯构件的力学性能;焊接接头、螺栓接头、梁柱节点的力学性能;钢结构相关设计方法及结构力学性能等。对超高强钢结构的进一步研究工作进行了展望,为超高强钢材的计算方法、设计理论提供借鉴,推动其在工程领域的应用。

结构功能一体化高锰减振钢研究发展概况

摘要:阻尼材料主要通过内耗把振动能转化为其他形式的能量而减少振动和噪声,这种从材料本身入手来实现减振降噪的方法最为直接和有效。作为一种新兴的结构功能一体化钢铁材料,高锰减振钢依靠其大量的ε马氏体和层错等作为阻尼源而呈现突出的阻尼特性,在力学性能、成本以及适用范围等方面也具有独特的综合优势。结合团队前期取得的研究结果,本文主要对高锰减振钢的国内外研究和发展情况进行综述。首先,对高锰减振钢的微观组织特征进行介绍,分析热与变形诱导条件下奥氏体、ε 马氏体和α'马氏体间的相互转变行为;其次,总结了高锰减振钢的力学行为与加工硬化机制以及阻尼性能和机理,对比几种强化机制对于力学性能的影响规律,并阐明了影响高锰减振钢阻尼性能的关键性因素;最后,指出了高锰减振钢研发过程中存在的问题,并对未来的研究进行展望。

基于稳定性的第三代先进高强钢设计

摘要:第三代先进高强钢(TG-AHSS)是近年来材料科学与汽车工业领域的研究热点。本文针对TG-AHSS的成分设计、热处理工艺及强韧化机制,基于热力学稳定性阐明了第三代先进高强钢成分设计的宗旨,基于广义稳定性对几类代表性热处理工艺进行了诠释。在此基础上,从广义稳定性与热-动力学相关性形成的热-动力学贯通性入手,对第三代先进高强钢的强韧化机制进行了总结和归纳。从热-动力学角度,对第三代先进高强钢的设计策略进行了展望。

轧钢产线智能装备的研发与应用

摘要:依托基于先进检测与智能装备支撑的少人/无人化操维集控,以及基于工业互联网平台的多业务协同数字化业务管控,形成了“双智控”的轧钢智能工厂建设架构。然而,在研究与应用领域,对于智能装备的概念,并没有建立起清晰明确的定位认识。结合具体的技术模块描述与案例介绍,探讨了智能装备对智能工厂的作用效果与价值体现。首先,通过依托全流程表面检测的表面质量数字化管控、融合“平台+装备+视频AI+跟踪”的物料逐支跟踪、原料库与加热炉区域坯料检测与异常识别校核、智能化视觉检测装备辅助运维管理等案例,提出了先进检测增强感知支撑数字化业务管控的智能装备建设模式;其次,通过介绍多类工业机器人应用、热轧运行非对称检测与自动纠偏控制、中厚板轧机自动转钢、加热炉智能改造和直接轧制技术,展示了建设主生产流程设备控制系统协同的“测控一体化智能装备”,提升产品质量稳定性与生产自动化水平的发展趋势;还有,介绍了长材平面智能无人库技术、棒材轧后区域少人化技术,提出了针对缺乏自动控制、人工操作密集且工作环境恶劣的区域,通过多类型智能装备应用,实现生产效率、成材率等关键运行指标提升的发展模式。最后,展望了智能装备的发展趋势,即与主生产设备、关键质量控制更加紧密融合,实现面向高效化、高质化生产的“智能轧机”,并支撑数字化业务管控应用的完善,推动双智控“智能钢厂”建设水平的持续提升。

高品质钢铁板带轧制关键装备与技术研究进展

摘要:高品质钢铁板带是航空航天、武器装备、核电能源、轨道交通、石油化工、建筑桥梁等国家重大工程的基础材料,其生产装备与制备技术代表着工业基础水平,是支撑我国经济发展的中流砥柱和维护国防安全的重要保障。面向未来国家经济主战场与战略必争领域,以高品质钢铁板带为对象,对宽厚板轧制、热连轧、冷连轧等具有代表性的生产过程进行关键装备与技术研究进展综述,将国家需求和创新引领作为主线,提出以“极限化、复合化、智能化、绿色化”为导向的技术路线和发展方向,进一步健全创新体系、攻克关键技术、突破关键材料、提高产品质量、促进产业升级和降低能源消耗,以期对钢铁产业绿色可持续发展有所裨益。

等离子体表面技术制备抗菌不锈钢的研究进展

摘要:抗菌不锈钢是一种新型抗菌材料,因抗菌机制和制备方法的不同,其抗菌性能存在较大差异。综述了采用等离子体表面技术,包括离子注入技术、磁控溅射镀膜技术、双层辉光等离子表面冶金技术等制备抗菌不锈钢的研究进展,介绍了抗菌不锈钢的抗菌机制并展望了未来的发展方向。

模具材料发展趋势及表面强化

摘要:阐述了模具在国民经济中的重要性,简介模具材料研发和应用现状,预测发展趋势,重点解析模具表面强化工艺方法,提出了发展模具材料建议,论述了表面强化方法及其选择原则和应用案例,指出振兴民族工业,必须模具先行。

含硫易切削钢的钙处理工艺研究与实践

摘要:含硫易切削钢由于良好的力学性能和切削性能被广泛应用于汽车制造、机械制造、船舶建造等行业。随着近年来基础建设、乘用车和航运领域的发展,含硫易切削钢的产量和质量要求也不断提高。通常采用钙处理的方法来调控钢水中的夹杂物,而含硫钢的含硫特性对冶炼和连铸过程中的钢水洁净度和钢水的可浇性有严重的负面影响,因此,如何制定合理的钙处理工艺对于提高易切削钢的可浇性具有重要意义。系统研究了喂人钙线和硫线的加入时机、时间间隔和钙线加入量等因素对钢水洁净度和水口结瘤的影响规律,分析了含硫易切削钢水口结瘤的主要原因。研究表明,钙处理后钢液中会产生表面为CaS而芯部为Al2O3的夹杂物,这种夹杂物在水口内壁的不断附着沉积是导致水口堵塞的主要原因。在铝质量分数为0.03%的钢水中,当硫质量分数超过0.015%时,易产生高熔点夹杂物而恶化钢水可浇性。对于转炉出钢量为140t的45S含硫易切削钢,将硫线分别在LF和RH后喂人、延长钙线和硫线间的喂入间隔时间至10min以上、减少钙线总喂入量至100m以下均能有效减少钢液中CaS·Al2O3夹杂物数量,并且将45S钢种的连浇炉数提升至15炉以上。研究为优化含硫易切削钢的钙处理工艺提供了理论依据,有助于提高生产效率和产品质量,对推动机械、交通等领域用含硫易切削钢的应用和发展具有重要意义。未来将针对如何控制含硫钢种的夹杂物数量和形态、夹杂物在轧后对钢板质量的影响以及如何减少钙的添加量进行深人研究。

微合金钢析出与再结晶行为机器学习模型开发

摘要: 热轧生产过程中道次间的应变诱导析出硬化行为与静态再结晶软化行为的耦合作用对钢材显微组织变化具有决定性影响。此外,对于Nb-Ti 复合微合金钢,其析出行为中组织演变过程异常复杂,会导致以假设和试验数据建立的传统物理冶金模型的计算精度偏低。随着机器学习在钢铁生产过程中的广泛应用,其逐渐被引入到Nb-Ti 微合金钢热变形过程中物理冶金行为的建模上。首先,在收集文献数据的基础上,通过相关性分析筛选出对再结晶和应变诱导析出行为影响权重大的成分和工艺参数作为模型输入变量;在此基础上,引入随机森林(RF)、极限梯度提升(XGBoost)及人工神经网络(ANN)3 种机器学习算法,分别建立了再结晶模型中静态再结晶分数为0.5 时对应的时间(t0.5)、材料参数(n)以及析出模型中析出开始时间(tps)和结束时间(tpf)的计算模型,其中,RF 模型计算的t0.5、n、tps 和tpf 的均方根误差(RMSE)分别为2.25、0.08、49.50、1252.8,优于其他机器学习算法。以700XL 为目标钢种进行双道次压缩试验,发现当变形温度为1 000 ℃时,软化率曲线变化呈现典型的再结晶软化过程;当变形温度为950 和925 ℃ 时,将同时发生微合金元素的应变诱导析出和静态再结晶,二者的耦合作用会导致软化率曲线出现“平台”。试验数据验证表明所建立的机器学习模型在析出的起止时间计算精度上优于传统物理冶金模型,同时计算得出的软化率曲线很好地呈现了再结晶与析出的交互作用规律。