文章阐述了白云鄂博矿床资源综合利用的固有困难和优势,提出了做好综合利用值得关注的几个问题,指出了下一步最有可能利用的矿种,强调了不要忽略矿床中非金属矿产的综合利用。复合矿床给人们提供了丰富的矿藏,同时也给回收利用造成了诸多困难。要做好资源的综合利用工作,不仅要调查清楚矿石的固有特性,而且要有相应的考核激励机制,这样才能让综合利用真正落地,尽可能地利用矿藏。

文章对包钢炼铁系统的技术进步进行了总结分析,认为白云鄂博特殊铁矿选矿、烧结、冶炼难题的技术攻关及技术创新,是炼铁生产实现高效、优质、低耗、长寿、环保的根本保障,也是包钢炼铁跨越式发展的技术支撑。

钢铁工业是国民经济发展的支柱型产业,钢铁工业的节能降碳是实现国家“碳达峰、碳中和”发展目标的重中之重。文章简要介绍了主流低碳氢冶金炼铁技术的种类及特点,阐述了国内外低碳氢冶金炼铁技术的进展及现状。高炉富氢还原技术和氢基竖炉直接还原技术是最主要的低碳氢冶金炼铁技术。其中,高炉富氢还原技术降碳能力有限,可作为钢铁行业短期低碳氢冶金炼铁技术的发展方向,如结合碳捕集利用封存(CCUS)技术,可进一步降低CO₂排放量。氢基竖炉直接还原技术从源头上摆脱了化石能源的应用,与传统“高炉-转炉”生产流程相比,可降碳80%以上,是钢铁工业工艺技术变革必然发展趋势。包钢积极响应国家绿色低碳发展战略及内蒙古五大任务,积极布局绿色低碳氢能炼铁技术于白云鄂博中贫矿的氢基矿相转化、高炉富氢还原及氢基竖炉直接还原技术,钢铁生产过程低碳绿色化明显提高。

文章以稀土镧为对象,研究了白云鄂博矿中稀土元素镧在高炉炼铁过程的传承机理。通过热力学计算和实验表征分析了高炉炼铁过程中镧元素在渣-铁之间的微观行为。结果表明,高炉渣中的La₂O₃在高炉炼铁过程中可以被还原成LaC₂,随后LaC₂溶于铁水中且镧被多孔状石墨上的含氧官能团吸附,从而使稀土能够传承到后续的炼钢工艺过程中。弥补了传统观点认为的高炉渣中稀土氧化物在高炉炼铁时很难被还原,无法继续往后续流程传承的问题。

白云鄂博矿是世界上最大的稀土资源储量共生矿,搞清稀土在钢中的传承规律,清晰认识稀土在钢中的作用及机理,是有效利用稀土资源的关键。文章总结作者团队多年的研究成果,围绕白云鄂博矿稀土在钢中的传承、稀土对钢冶金质量的影响和稀土在钢中的微合金化作用进行了综述。相关基础研究工作,能够丰富稀土在钢中作用的认识,也能够为白云鄂博矿稀土资源在钢中的高质高效利用提供理论和技术支撑。

我国稀土产业中元素应用失衡,高丰度镧、铈过剩,稀土在钢中的应用逐渐得到重视。文章综述了近年来国内外采用稀土镧铈处理钢的研究进展,包括稀土在净化钢液、变质夹杂物和微合金化方面的效果,设计稀土脱氧试验证明了稀土可作为钢液脱氧剂的可行性。介绍了稀土在强化钢材性能方面的表现,并介绍了稀土与碱金属协同净化钢液及低氧条件下稀土合金化的优越性。在总结现有成果的基础上,对稀土在钢中的高效利用进行了展望。

探究稀土(RE)对铁基合金相变的影响在含稀土先进高强度钢的开发过程中具有重要意义。文章利用第一性原理计算从驱动力和最小能量路径两方面研究了La和Ce对钢马氏体相变的影响。对形成能的计算表明,RE取代部分Fe原子增加了fcc-Fe的稳定性,降低了bcc-Fe的稳定性,从而降低了马氏体相变驱动力。同时,对固态微动弹性带方法的分析表明,在含RE的体系中,当相变沿着Bain转变路径进行到c/a比为1.14的FM态时,会出现一个额外的能垒,这与RE原子轨道与近邻Fe原子轨道之间的杂化导致磁矩骤降有关。

文章通过采用感应炉试验和热力学计算研究钢中镧元素含量对钢中夹杂物的影响,得出在Q450NQR1铁路车厢用钢的钢液热力学条件下,首先形成的是稀土硫氧化物,然后是稀土镧的铝酸盐、氧化物、碳化物、硫化物,最后是反应趋势较小的镧-硅和镧-铝金属间化合物以及稀土氢化物。通过Ohnaka偏析模型的计算得出,LaAs和LaP夹杂物可以在凝固过程中产生。

汽车大梁钢主要用作重卡汽车底盘上的纵梁、衬梁、横梁等结构件,钢的综合性能对整车的行驶安全和使用寿命至关重要。大尺寸的TiN夹杂物严重危害BT700L钢的加工和使用性能,而稀土能够改善钢中夹杂物数量、形态,提高钢的低温冲击、耐腐蚀性能等。文章基于工业试验和热力学计算,研究了稀土Ce对BT700L钢中TiN夹杂物形成的影响。研究结果表明,不加Ce的BT700L钢中形成的主要是纯TiN夹杂物和复合Al-O+TiN夹杂物,而加Ce后BT700L钢中形成的主要是纯TiN夹杂物和复合Ce-Al-O(-S-Ca)+TiN夹杂物。热力学计算结果表明BT700L钢中随Ce含量增加,TiN夹杂物的析出温度会降低,从而抑制了TiN夹杂物的析出。可采取降低钢中氮和钛含量、增大凝固速率等方式降低TiN夹杂物的尺寸。

文章以X80管线钢为研究对象,在实验室开展稀土元素Ce对管线钢DWTT性能影响研究。研究结果表明,稀土元素Ce的添加有利于提高试验钢的低温韧性,-40 ℃时添加稀土元素Ce后的试样冲击功达到210 J,与未添加稀土的试样相比增幅达到19.3%。添加稀土元素Ce有利于降低管线钢的韧脆转变温度。不添加稀土元素的试样焊后热影响区的冲击功为189 J,添加稀土元素Ce后的试样热影响区冲击功达到216 J,增幅为14.3%。

稀土元素在钢铁材料中的应用对优化其性能具有重要意义。文章以稀土元素铈(Ce)作为主要添加剂,制备了一种稀土TiC颗粒增强的耐磨钢,并系统地探讨了终冷温度对其组织和耐磨性能的影响。微观组织分析表明,凝固过程中铈元素能够有效地细化铸态组织中的长条链状TiC颗粒,轧制过程中,残余奥氏体含量会随着终冷温度的降低有所减少。磨损试验表明,稀土铈微合金化的TiC颗粒能够有效阻碍磨损的进行,从而提高钢板的耐磨性能。

利用光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(Electron Back-Scattered Diffraction, EBSD)检测分析技术研究了卷取温度对50W470无取向硅钢热轧、常化工艺下的组织和织构的影响规律。结果表明,高温卷取会促进热轧板中心层变形组织向无畸变等轴晶粒的转变,经过740 ℃卷取的促进效果要好于600 ℃卷取,热轧板经过高温卷取后有利织构{100}+{110}占比升高,不利织构{111}占比减少。高温卷取板经过常化后组织发生完全再结晶,变形组织消失,常化后的740 ℃卷取板较600 ℃卷取板有利织构{100}+{110}占比更多,不利织构{111}减少。

文章针对80 mm大厚度规格Q690钢板冲击功波动情况进行了分析,在实验室开展了钢板厚度不同位置试样的低温冲击试验,并利用扫描电镜和金相显微镜对钢板厚度不同位置冲击试验的断口及显微组织进行了对比分析。钢板厚度不同位置的冲击功差异较大,从心部的14.9 J,到四分之一部位的27.2 J再到近表面的95.4 J,对应的显微组织心部为粗大的回火贝氏体加少量具有马氏体位向的回火索氏体组织,四分之一部位为具有马氏体位向的回火索氏体加回火贝氏体组织,近表面部位为细小的具有马氏体位向的回火索氏体组织。分析结果表明,冲击功波动的主要原因是显微组织和晶粒度的差异,试验表明显微组织中的贝氏体比例越高、晶粒越大则对应的冲击功越低。结合Q690钢的CCT曲线,分析判断由于Q690钢板厚度规格较大,在淬火过程中的冷却不充分导致钢板的四分之一部位至心部的冷却速度不够,淬火后不能获得全部的马氏体组织,板厚度方向的显微组织不均匀,特别是在板厚的四分之一部位和心部出现不同比例的贝氏体组织,因此导致冲击功波动。通过优化现场的调质工艺,大厚度规格Q690钢板的显微组织均匀性得到改善,使冲击功及其稳定性得到了提高。

以HW300×300为典型案例采用双线性硬化材料模型计算了H型钢变形过程中温度、应变、外形尺寸的变化,分析了轧制过程的变形特点。用全流程思维使用热力耦合计算方法进行计算,轧件变形温度使用过程温度,充分考虑了横断面温度不均匀的影响,计算结果更加接近真实情况,为工艺优化提供可靠依据。计算结果表明,由于不均变形导致H型钢腰部在三角区附近出现“颈缩”现象,翼缘端部的局部变形会导致翼缘宽度精度的变化,轧制变形功会转化为热能,导致轧件内部温度出现升高迹象。

包钢(集团)公司科研创新管理系统以《包钢(集团)公司科研项目管理办法》为业务框架,涵盖科研项目申报管理、合同书管理、验收管理、成果管理以及费用管理五大模块,实现公司科研项目从立项、评审、验收、结题到项目完成后成果申报的全过程线上管理,并可按组织、项目、时间对科研项目费用预算及实绩进行管控。