目前，低碳经济已成为世界关注的焦点。钢铁生产过程中，炼铁工序是CO2的排放大户，占我国CO2总排量的10%。现代高炉冶炼所需能源是以碳素燃烧为基础，需要消耗大量焦炭、煤粉，其中热风提供的热量占所需能源的19%。热风的能量是由高炉煤气燃烧获得的，通过热风炉将廉价的能源转换成高温热风以此来替代部分昂贵的冶金焦。高风温成为推动炼铁技术进步和产生经济效益的有效途径，其重要性不言而喻。 进一步利用好高炉煤气，大力提高风温，不仅仅是工艺技术的简单问题，已成为提升钢铁企业核心竞争力的重要任务。 要获得高风温，通常采用附加高热值煤气或采用燃烧炉，这都需消耗更多的煤气，不可避免地排出更多的废气。虽然节约了焦炭，但实际上是浪费了能源，在讲究循环经济的形势下，其实整体效果是不经济的。常规烟气余热对热风炉空气和煤气进行双预热，一般只可将预热对象预热到200℃左右，再进一步提高风温的作用有限。要达到1200℃以上的高风温标准，不采用其他技术手段是不可能实现的。 实施高温空气燃烧技术是提高风温的一个重要措施，在低热值煤气条件下，能够有效实现热风炉的高效率、高风温、与低投入的运行。高效回收利用废烟气余热进行预热，将是我国今后钢铁行业节能的主攻方向。 不同预热工艺解析 针对以低热值高炉煤气作为燃料，通过实施高温空气燃烧技术，最大限度回收燃烧产物显热，提高助燃空气和煤气的物理热来获得高风温。合理的选择预热方法需要从多方因素考虑，以期达到高效与低成本的目的。 辅助预热炉技术。首钢京唐5500立方米高炉热风炉预热系统是辅助预热炉工艺的典型代表。该公司所建的2座小型预热炉，燃烧高炉煤气来加热辅助预热炉，工作原理同热风炉。助燃空气经换热器加热到200℃左右，然后进入辅助预热炉内，被加热到500℃以上，送到热风炉。高炉煤气经换热器加热到200℃左右，送到热风炉作燃气。通过煤气一级预热、空气两级预热后，送风温度可达到1300℃以上，能够很好的实现高风温。但该技术前期建设投资较大，需要额外增设2座预热炉，因此，这种流程适合资金充足的大型联合钢铁企业。 附加燃烧炉预热技术。附加燃烧炉预热技术是近年来国内外研究最多、发展最迅速、应用也很普遍的预热技术。在热风炉前增设一座燃烧炉，采用高炉煤气作为燃料，燃烧产生的高温烟气（1000℃左右）与热风炉烟道废气（300℃~350℃）混合。混合烟气（500℃~600℃左右）通过高温换热器来预热助燃空气和煤气，从而提高风温。采用该种双预热技术可以将助燃空气预热至400℃，将煤气预热到220℃。 附加燃烧炉预热系统关键设备是烟气燃烧炉和板式换热器。针对低热值高炉煤气燃料燃烧和掺混热风炉废气的特点，该系统要注重燃烧安全性和稳定性。此外，该系统需要设置一台引风机来混入热风炉废气，必须控制煤气含尘量以减少烟尘对设备的影响。 低温区烟气预热技术。国内高炉热风炉还采用了一种高温旁通烟道预热法。该法燃烧产生的高温烟气大部分通过热风炉内的蓄热体，排入热风炉烟道，另一部分高温烟气通过位于拱顶的高温旁通烟道直接排入总烟道。高、低温烟气混合成为600℃左右的烟气，再经过换热器换热后排入大气，可使送风温度达到1250℃以上，无需额外增加燃料和辅助设备（仅3个旁通烟道支管阀门）。这种预热方式的问题在于高温旁通烟道的分流作用会破坏燃烧室的旋流流场，造成蓄热室截面上的流量和温度分布不均匀。此外，蓄热室上部是整个系统热交换最强烈的部位，同时受到高温辐射和对流作用；蓄热室下部只靠对流传热，相对而言热交换较弱，可积蓄的热量有限。所以，高温区的热量用来预热介质或是加强蓄热，需要从系统整体的热效率来考虑。 低温区烟气预热技术的优点 在热风炉工作特性研究方面，很多企业和高校都进行了研究，组建了热态实验室进行顶燃式热风炉热态试验，通过完整的燃烧、送风实验，取得了蓄热室内的温度分布数据。 根据温度变化规律，可以从蓄热室内温度为500℃~600℃范围的高度设置旁通烟道，引出一部分烟气，经高温换热器将助燃空气预热至350℃~400℃。预热后的烟气再与热风炉废气混合，通过低温换热器将煤气预热至200℃。该工艺同样能够取得良好的使用效果。 相比之下，采用蓄热室低温区烟气进行预热助燃空气的方法是可行的，不仅可以提高空气和煤气温度，同时又可以提高低温区烟气利用率，不需要额外的燃料消耗，完全利用自身烟气预热，符合节能减排的要求。 在炉箅子结构和材质不变的情况下，低温区烟气预热技术的排烟温度高，空气和煤气的预热温度也高，能达到300℃左右，可轻易实现高温双预热。以单一高炉煤气为燃料，风温可达1200℃以上。 该系统结构简单、稳定可靠，除增加的管道切断阀外，无需增加设备，投资费用远远小于辅助预热炉和附加燃烧炉技术。而且操作简单，与普通热风炉相同，不需要辅助预热和附加燃烧炉那样复杂的工艺流程。该系统具有一定的独立性，风温提升效果显著，同样适用于热风炉改造，具有很高的性价比。 对热风系统的影响和相应措施 低温区烟气预热系统一旦其燃烧室流量分布确定后，通过格子砖各孔道的流量很难再有所变化，这样会使用于低温区预热的烟气量过小。面对这种情况，可以在分流区域配合使用特制的开孔格子砖。烟气通过格子砖进行水平流通，流量会重新分布，以此达到分流、温度均匀分布的目的。 对于系统蓄热室下部烟气量减少、对流减弱的情况，可以通过使用高效格子砖、高辐射纳米涂层等手段加强蓄热体的蓄热能力。通过控制送风时间和烧炉时间之比，确定合理的操作方式。在燃烧室高热负荷运行下，蓄热室中气体标态流速可以选取较大数值，从而增强蓄热体与气流间的传热强度，进而有效减少单位鼓风量的蓄热体材料重量，有效节省建设投资。 采用高效板式预热器，能够长期稳定工作而不失效，在耐高温方面和耐低温腐蚀方面都具有优势。板式预热器的寿命大于10年，无论是在节能减排、提高风温方面，还是在长周期安全运行方面，都有较大的实际意义。 提高热风炉拱顶温度以后，一方面要采取防腐蚀措施；另一方面是限制燃烧期火焰温度，一般在1250℃~1300℃高风温热风炉的生产中，都建议将拱顶温度控制在1420℃以内，以防止晶界应力腐蚀和对环境的污染。 随着风温的升高，送风管路系统成为制约高炉接受高风温的薄弱环节，必须纠正系统的不合理设计，以适应高风温的要求。管道结构要满足低应力、定向膨胀的长寿要求。孔口采用新型组合砖结构，强化该部位的整体性和稳定性。

钢管壁厚不均主要体现为螺旋状壁厚不均、直线状壁厚不均及头尾部壁厚偏厚、偏薄等现象。连轧工艺调整的影响是导致成品管壁厚不均的重要因素。具体为： 1、螺旋状壁厚不均 成因是： 1）穿孔机轧制中心线不正、两轧辊的倾角不等或顶头前压下量太小等调整原因造成的壁厚不均，一般沿钢管的全长呈螺旋状分布。 2）在轧制过程中定心辊打开过早、定心辊调整不当以及顶杆抖动等造成的壁厚不均，一般沿钢管全长呈螺旋状分布。 措施： 1）调整穿孔机轧制中心线，使两轧辊的倾角相等，按轧制表给定参数调整轧管机。 2）针对第二种情况，根据毛管出口速度调整定心辊打开时间，轧制过程中定心辊不要打开过早，以防止顶杆抖动，造成壁厚不均。定心辊开口度需要根据毛管直径的变化作适当调整，并考虑毛管跳动量的大小。 2、直线状壁厚不均 成因： 1）芯棒预穿鞍座高度调整不合适，芯棒预穿时接触到某一面的毛管，致使毛管在接触面上温降过快，造成壁厚不均甚至拉凹缺陷。 2）连轧轧辊间隙过小或过大。 3）轧管机中心线偏差。 4)单、双机架压下量不均，会造成钢管单机架方向超薄（超厚）、双机架方向超厚（超薄）的直线型对称偏差。 5）安全臼断裂，内外辊缝差大，会造成钢管直线型非对称偏差。 6）连轧调整不当，堆钢、拉钢轧制会造成直线型壁厚不均。 措施： 1）调整好芯棒预穿鞍座的高度、保证芯棒与毛管对中。 2）更换孔型及轧制规格时应测量轧辊间隙，使实际轧辊间隙与轧制表保持一致。 3）用光学对中装置调整轧制中心线，年度大修时必须校正轧管机中心线。 4)及时更换安全臼断裂的机架，实施测量连轧辊内、外辊缝，出现问题并及时更换。 5）连轧时，要避免拉钢、堆钢。 3、头、尾部壁厚不均 成因： 1）管坯前端切斜度、弯曲度过大、管坯定心孔不正易造成钢管头部壁厚不均。 2）穿孔时延伸系数太大、轧辊转速太高、轧制不稳定。 3）穿孔机抛钢不稳定易造成毛管尾部壁厚不均。 措施 1）检查管坯质量，防止管坯前端切斜度、压下量大，更换孔型或检修均应校正定心孔。 2）采用较低的穿孔速度，以确保轧制的稳定性和毛管壁厚的均匀度。当轧辊转速调整后，匹配的导盘也做相应调整。 3）关注导盘使用状态并加大对导盘螺栓的检查力度，降低导盘在轧钢时的窜动幅度，保证抛钢稳定。

随着工业的发展,开关电源功率不断提升,工作频率20kHz以上、输出功率超过30kW的变压器如选用传统铁氧体材料,加工难度加大,批量一致性及温度稳定性都会存在问题,且变压器体积大,不能满足电源高频与小型化的发展需求。快速凝固技术制备的铁基纳米晶软磁材料因其高饱和磁感应强度、高磁导率、低损耗、良好的温度稳定性、加工周期短、加工过程环保、产品批量一致性及温度稳定性好等一系列优点,在大功率高频功率变压器上极具应用价值。经过多年的发展,纳米晶软磁材料已经在逆变焊机电源、电流互感器、开关电源、电磁兼容器件等中得到了广泛的应用。 目前市场上普通的铁基纳米晶软磁材料厚度约30μm,且因纳米晶材料呈薄带状、材料较脆、易折断、对应力非常敏感,在加工使用过程中,一旦受外力影响,磁性能会大幅恶化,因此在应用时一般将其绕制成环状或马蹄形状,并装入护盒。这种结构形状单一、铁芯窗口利用率低、器件的工作温度受保护盒材料影响大,散热差、变压器漏感大,容易产生噪声,这些问题导致了其应用的局限性,不能应用于大功率高频变压器,也不能用于制造复杂形状的变压器。 新型的纳米晶功率变压器铁芯采用厚度为24μm的纳米晶材料,经过热处理与固化处理,可以有效解决上述问题。固化成型铁芯相对于传统护盒的变压器铁芯,具有明显优势:(1)纳米晶铁芯整体固化,缠绕绝缘膜后强度能够达到绕线的要求,可以直接进行变压器绕制;(2)固化后的纳米晶铁芯释放了铁芯内径和外径因保护盒增加的部分尺寸,铁芯整体体积减小,特别是内窗口尺寸可以增大3～5mm,散热空间更大,变压器工作安全性提高;(3)减少了保护盒材料对器件工作安全性的影响,节省了保护盒结构设计以及开模具的周期及辅料的质量管控;(4)纳米晶变压器铁芯设计规格可以更灵活,铁芯有环形、矩形、C型多种可选,为变压器的设计及后期线包的绕制提供了更多的选择方案。中国钢研科技公司安泰公司以FeSiBCuNb合金纳米晶薄带软磁材料为对象,研究了功率变压器用的纳米晶铁芯的技术要点。他们的实验证明:在相同频率条件下,24μm的薄带比常规30μm的薄带损耗低,在20kHz、0.5T下,24μm薄带比普通30μm带材损耗低40%。固化成型处理后因铁芯迭片间受到固化剂粘接的影响,铁芯内部产生局部应力,会增加损耗,损耗变化量均值在10%～15%之间。固化剂浓度对铁芯损耗和磁导率有影响,应选择最佳固化剂配比。超过最佳配比后,铁芯损耗增加较大,这是因为固化剂浓度增加后,铁芯固化的效果增强,铁芯内部迭片间所受应力增大,导致损耗增加。

冲压生产中的起皱会造成制件报废，不仅提高了制造成本，而且造成了原料浪费，需要分析，并加以控制。 其成因是： 1、压边力不够，压料面间隙不合适出现“里松外紧”问题。 2、润滑油太多或涂刷次数太频，或涂刷位置不当。 3、试冲毛坯过软，材料强度低，毛坯尺寸太小，压不住料。 4、毛坯定位不稳定，导致局部压不住料，压料面形状不当，导致走料不均。 5、冲压方向不当。 控制折皱的措施： 1、查看起皱的状态，当皱纹在制件四周均匀产生时，应判断为压料力不足，逐渐加大压料力可以消除。当拉深锥形件和半球件时，应采用增加拉深筋来增大板内径内拉应力，以消除皱纹。采用“里紧外松”原则，来消除“里松外紧”问题。 2、对于润滑油，应按照操作规程制度要求进行刷油工作，保证刷油量和刷油位置的正确，避免导致起皱。 3、在不影响整车要求的情况下更换毛坯过软的制件材质，保证制件的品质，避免产生起皱。 4、改善定位，必要时加预弯工序，保证冲压制件时料片不会出现跑偏问题。修改压料面形状，保证制件品质，避免压料面形状不动，导致走料不均。 5、针对冲压方向不当，应在设计初期使用仿真软件对制件工艺进行分析，保证制件的冲压方向，对制件品质要求较高时，需重新开发模具，调整冲压方向。

管线运输是长距离输送石油天然气最经济合理的运输方式，为降低建设和运营成本，提高输送效率，采用高压、大口径输送天然气已成为长距离管道建设的主流趋势，国内外已普遍将X80列为21世纪天然气输送管线的首选钢级。X80管线钢以低C-Mn-Nb系为主，同时加入Cr、Mo、Ni、Cu多种微合金元素以强化基体，特别是在厚规格X80管线钢中，必须添加一定的Mo、Cr等淬透性元素以保证表面与心部组织的均匀一致，利用这些元素的有效组合以较为经济的方式实现，是目前研发的重点和难点。本文研究的是一种厚规格X80级管线钢，在成分上固定其他合金元素，采用4种不同的Mo、Cr比，在工艺上采用2种终轧温度设计试验，以确定最佳Mo、Cr含量组合及终轧温度参数，同时研究这些因素对最终组织形态和力学性能的影响，为实际工业化生产提供依据。 试验钢采用真空感应炉冶炼，并浇铸成50kg钢锭，按照Mo、Cr总量相同但比例不同进行设计，Mo、Cr含量的总和均为0.45%，Mo含量与Cr含量之比分别为2、1.25、0.8、0.5，实际冶炼成分如表1所示（参见原创）。利用Φ500mm轧机轧制成17mm厚的钢板，轧制工艺为，钢锭在炉中加热至1250℃保温1h后使其完全奥氏体化，采用两阶段控制轧制，粗轧4道次，精轧5道次，中间坯厚度为50mm，将终轧温度分别设计为790、830℃。 按照不同Cr/Mo成分比和终轧温度进行试验，X80管线钢获得了优异的拉伸性能。析出相均为(Nb，Ti)(C，N)复合析出相，数量较少，以零星状分散在基体上，颗粒直径多超过150nm，析出强化效果不大。成分对Rt0.5有显著性影响，终轧温度对性能影响不显著。

2013年我国钢丝绳产量已经达到187万吨，生产规模稳居世界第一，买方市场已经充分形成，用户选购钢丝绳时拥有足够的挑选空间。值得注意的是，钢丝绳用户挑选钢绳的观念在悄悄地改变，由以往的主要关注销售价格，逐渐向更加关注产品质量、使用寿命方面转变。 2013年德国出口到中国的钢丝绳均价为5565美元/吨，即便其零售价格已经达到国产钢丝绳的3倍以上，仍有客户愿意出高价购买使用，可见国内部分用户对高品质钢绳的强烈需求。 钢丝绳是起重机械中不可或缺的配件，随着各类起重机械向高速度、高扬程、高负载方向发展，对钢丝绳的耐疲劳性能的要求越来越高。为了避免钢丝绳突然断裂可能造成的财产损失，具有较强抗微动磨损和微动疲劳能力的锰系磷化钢丝绳因其高质量、长寿命而受到客户的青睐与欢迎。 微动疲劳和磨损是钢丝绳失效的主要原因 钢丝绳是起重机械以及其他传动部位经常使用到的重要线材制品。钢丝绳在使用过程中逐渐失效的主要原因是磨损、疲劳与腐蚀。使用环境不同、钢丝绳种类不同，因此，钢丝绳失效的原因也有明显的不同。失效钢丝绳外观特征包括钢丝表面发生氧化，出现棕红色铁锈；因外部发生磨损造成直径减小；因微动磨损和微动疲劳导致钢丝绳内部钢丝出现断裂等。因此，为了延长钢丝绳的使用寿命，有必要针对钢丝绳失效的形式分析原因，寻找到适当的抑制微动磨损和微动疲劳的有效方法。 多数品种的钢丝绳是由优质碳素钢丝、纤维芯和润滑脂制造而成，部分品种钢丝绳是由不锈钢丝捻制而成。制绳钢丝以优质碳素结构钢热轧盘条为原料，制作时要将其冷拉到指定的直径，且同时要达到一定的物理性能要求。按上述工艺生产的制绳钢丝即为光面钢丝，制绳钢丝冷拉后不再做任何表面处理则直接用于捻制股绳或钢芯即为光面钢丝绳。 钢丝绳磨损包括外表面磨损和内部钢丝表面的磨损。外表面磨损是与滑轮槽等物体摩擦所致；内部钢丝表面的磨损是在使用过程中相邻钢丝之间发生相对微动而产生。 钢丝绳在失效过程中，由于微动磨损在钢丝及股绳表面形成严重的磨损损伤，进而发生钢丝的疲劳断裂，也由此证明了钢丝绳内部钢丝表面微动磨损造成的损伤与微动疲劳裂纹萌生、断裂和扩展的关联性。而微动与交变应力的共同作用会加速疲劳裂纹萌生与扩展，将明显缩短钢丝绳的使用寿命，因此，微动疲劳是造成钢丝绳最终失效的主要原因。 由于材料表面有一定的粗糙度和波纹度，因此在接触表面相对滑动时，材料变形、黏着及相对运动将黏着点撕裂时产生的材料转移及脱落所造成的损失就是磨损。正是由于钢绳内部的钢丝间存在着滑动现象才使钢绳具有如此特性，所以钢丝绳在使用过程中，钢丝间的微动是不可避免的。 纯锰磷化膜是破解磨损问题的有力措施 对于钢丝绳产品而言，为了延长钢丝绳使用寿命，在钢丝间微动不能消除的情况下，只能采取技术措施防止微动所引起的磨损。 摩擦力是产生微动损伤的原因所在，因此，降低钢丝间摩擦因数或者使钢丝表面更耐磨均可减缓、抑制微动损伤的发生。具体措施包括：通过涂敷润滑脂降低摩擦因数、提高钢丝表面耐磨性、通过涂塑达到物理性隔离的效果、增加钢丝间接触面积降低磨损速率、减缓疲劳裂纹萌生与扩展速率、防止腐蚀等。 对于钢丝产品而言，最为常见的表面处理方法是磷化处理。它具有成本低、润滑效果好，简便易行的特点，用于钢丝表面处理的历史也很长久，工艺技术更加成熟。同时，磷化膜还具有良好的电绝缘性能，能够阻碍在钢丝表面形成微电池，减少钢丝表面发生腐蚀的可能性，是首选的钢丝表面耐磨处理工艺。其中，金属的磷化大体可分为铁系磷化、锌系磷化、锰系磷化、锌钙系磷化、锌锰系磷化和非晶相铁系磷化6类。 对制绳企业而言，对生产线进行部分调整改造即可满足大批量生产制绳用磷化钢丝的需求。耐磨磷化技术已经非常成熟且成本低廉，磷化涂层钢丝绳较同结构光面钢丝绳而言，其生产成本上升幅度大约为10%~15%，而磷化钢丝绳使用寿命延长获得的效益与成本的增加相比要高出许多。出色的耐疲劳性能可以帮助企业赢得市场并获得丰厚的利润回报。磷化钢丝绳不仅是光面钢丝绳的理想替代品，而且完全有能力替代进口的钢丝绳。 在钢丝冷加工过程中，对于磷化膜的厚度要求不高，磷化膜重量要求≥3克/平方米便可。由于锌系磷化膜在皂化后可以形成润滑性很好的硬脂酸锌层，有利于钢丝拉拔加工的进行。值得注意的是，锌系磷酸盐膜的减摩特性不如锰磷酸盐膜，减摩要求不太高的场合可采用锌系磷化膜。而采用锰系磷化处理和采用优质润滑油脂可以显著提高钢丝绳的抗微动磨损和微动疲劳的能力，提高钢丝绳使用寿命。 锰系磷化膜具有硬度和热稳定性高，减摩润滑效果好的优势，纯锰磷化工艺能够显著地降低钢丝摩擦系数。但是，纯锰磷化不同于我们常用的锌锰系、纯锌系、锌钙系、铁系等磷化，纯锰系磷化的结晶是层叠的半球状，而其他磷化的结晶是叶状或者针状。所以纯锰系磷化膜层具有较大的硬度、承载能力和热稳定性，特别适用于处理滑动摩擦件（如齿轮、轴套、汽缸套、活塞环、凸轮轴、气门挺杆、兵器部件等），提高滑动摩擦件的耐磨性能和摩擦副的磨合性能，当润滑突然中断时，磷化膜还能够吸收一定的机械应力，防止零件表面损伤。 在制绳钢丝的表面，半球状的层叠磷化膜结晶能够极好地储存润滑油，在经受应力相互挤压的过程中，半球状不会象针状一样被轻易拉断，半球内的润滑油可以保证工件表面一直处于完全的有油润滑状态，其功能相当于“膜轴承”。在工作状态下，如果制绳钢丝有晶格缺陷的表面有纯锰的磷化膜存在，就可以减缓冲击和受力强度，显著地延长缺陷晶格失效的时间。因此，制绳钢丝表面的纯锰磷化膜是解决钢丝绳微动磨损和微动疲劳问题的有力措施。