柳钢5号高炉应用薄壁炉衬生产实践

对柳钢首次使用薄壁炉衬的5号高炉就稳定渣皮的操作经验进行总结,该炉通过不断地摸索和调整铜冷却壁的控制参数,达到稳定渣皮、稳定炉温、减少烧风口现象、降低休风率和减少炉况波动甚至炉况失常的发生,找到一些适合柳钢薄壁炉衬高炉操作的规律。     

保护渣对结晶器热流的影响

对比5种中碳钢保护渣对结晶器热流的影响,发现不同的保护渣对结晶器的热流有明显的影响,结晶器热流过大或热流稳定性越差铸坯产生纵裂的概率越大.对渣膜取样研究表明,保护渣对结晶器热流的控制是通过渣膜结构来实现的,要得到控制热流好的渣膜结构必须保证渣膜的高结晶率.总结出了适合邯钢中碳钢生产的保护渣组成.     

Copper Anode Furnace: Chemical,Mineralogical and Thermo-Chemical Considerations of Refractory Wear Mechanisms

In copper anode furnaces, the installed refractory lining is exposed to chemical attack caused by slag and copper oxide. This results in infiltration of the brick microstructure and corrosion of the bricks’ inherent components. Increased temperature level changes the temperature and partial pressure during the furnace operation, as well as the copper infiltration into the brick microstructure, leading to further degeneration of the microstructure and decreased lining life. The mechanical load includes the erosion caused by primary movement of the metal bath, slag and charging material, as well as stresses in the brickwork due to improper lining procedures. Thus, chemical and mineralogical investigation carried out on “post-mortem samples”, together with thermochemical calculations by FactSage? software, enables better understanding of refractory wear in the copper anode furnace.     

包晶钢15CrMoG方坯表面缺陷分析与改进

针对包晶钢15CrMoG的200 mm×200 mm连铸坯存在表面凹陷及纵裂漏钢问题,对铸坯表面检查进行分析及试验对比。结果表明,结晶器铜管和保护渣传热不均及二冷强度低导致表面产生凹陷缺陷及漏钢问题。通过将结晶器铜管锥度从0.72%/m提到1.10%/m、保护渣碱度从0.72提到1.05、黏度从0.44 Pa·s提到0.74 Pa·s、熔化温度由1 170℃提高到1 191℃及二冷比水量从0.30 L/kg提高到0.45 L/kg等措施,改善结晶器冷却传热和二冷段喷淋冷却效果,提高铸坯冷却均匀性,使得铸坯缺陷明显改善。     

密闭直流电弧炉冶炼钛渣热量平衡研究

密闭直流电弧炉冶炼生产钛渣利用输入电能进行加热,在高温情况下,钛精矿中的FeO和TiO2发生还原反应.反应进行程度影响熔池内渣的粘度,进而影响炉壁挂渣层的厚度和排渣排铁的难易程度,故还原反应过程必须控制输入能量使DC炉系统达到热量平衡；输入能量过高会使熔池内的渣过热,挂渣层变薄,造成炉壁腐蚀；输入能量过低,会导致渣的粘度明显增大,造成排渣困难,并产生泡沫渣.根据理论计算,每冶炼1t钛精矿需要消耗约911.55kWh的能量,云南某公司加料速率为5t钛精矿/h,钛精矿碳热还原,理论上需要消耗约4557.734kWh的电耗.能量支出方面有物料带走的物理热、炉壁和炉顶冷却水热损失、炉底风冷热损失、电力设备热损失以及少量未预见热损失,钛精矿冶炼过程中,能量的输出和输入是基本相等的,热量处于平衡状态.     

Friction welding of Cr-Zr copper alloy

Copper and copper alloys have a higher thermal conductivity than even aluminium, itself regarded as having good heat conduction. When materials with high thermal conductivity are joined, the heat rapidly diffuses in the base metal in a way that generally results in poor weldability due to the difficulty of concentrating heat in welds. To obtain sound welds with satisfactory penetration during fusion welding of copper alloys, it is necessary to ensure high-temperature preheating and high interpass temperatures. Copper alloys are also reported to face problems such as solidification cracking and blowhole formation.¹ To solve these problems, it is necessary to perform welding at low heat input for a short time, which are conflicting requirements because of the high heat conduction.     

淬火介质空气冷却器的开发与应用

采用空冷系统代替水冷系统对淬火介质进行冷却,由二次换热改为一次换热,能够显著提高冷却能力。阐述了淬火介质空气冷却器的结构、工作原理及应用状况。应用结果表明,空气冷却器具有节电、节水及有利于环境保护的特点。     

强制冷却对电渣焊接头温度场影响的数值模拟

为了研究强制冷却对箱型柱中腹板与隔板处电渣焊接头的热影响区宽度、高温停留时间和Δt_8/5时间的影响,以MSC.Marc软件为平台,开发了用于电渣焊接头温度场计算的有限元方法. 在该有限元模型中,采用半椭球等密度移动热源模型和实测得到的低合金高强度钢SM490A材料的高温热物理性能参数,计算了电渣焊接头在空冷、铜冷和水冷等3种冷却条件下的温度场. 同时,采用试验方法实测了空冷条件下电渣焊接头典型位置的热循环曲线. 结果表明,计算得到的热循环曲线与实测结果十分吻合,验证了所开发的数值计算方法的妥当性. 通过对比3种冷却条件下的计算结果发现,电渣焊接头在铜冷和水冷条件下, 热影响区的宽度较空冷条件下明显减小,高温停留时间大幅短缩,同时Δt_8/5时间也显著缩短了.     

SOME PROBLEMS OF THE HEAT FLOW THROUGH THE BLAST FURNACE HEARTH WITH CARBON LINING

本文评述了一些国家近年来关于碳衬高炉炉缸内传热的研究结果,并指出了存在的若干问题。炉缸内诸耐火衬料的导热性、所占的比例及分布情况、冷却情况以及炉底结块等等对炉底温度分布和热损失的影响在本文内均作了全面深入的评述。文内指出:全粘土砖炉底的周围逐渐用碳砖来取代后,炉底的温度则逐渐降低,而此碳砖衬料则具有“过渡的”冷却作用;碳砖衬料导热性高的好处也就在于此。这种“过渡的”冷却作用有其一定的有效范围。文内还指出:最内层衬料的导热性愈低,愈靠外层的衬料的导热性愈大,均使炉底的温度变低;这是炉缸传热问题中的一项极重要的原则。由此可知:碳砖衬料的过渡冷却作用,只当其不作为最内层的衬料时才能呈现,同时炉底若装有一层导热性较高的夹层(象石墨夹层),则此夹层就具有底冷的作用。 文内指出减少热损失的新途径就是炉缸最内层材料的导热性愈小愈好。文内提出了一个新的冷却法——级联冷却法;这就是在炉底用几层衬料,愈靠外面的一层,其导热性愈大。 文内指出了现有热模型试验的最大缺点及改进办法。此缺点就是现有热模型试验没有考虑实际上形成的炉底结块的重大影响。 文内还指出:传热与炉缸内外径及其衬料厚度之间的关系应该研究;衬料的导热性对传热的影响以     

非晶带材成形用冷却铜辊内流道传热数值模拟

非晶带材成形采用急速冷却方法,其中冷却铜辊内流道设计是非晶带材成形装备研究中的关键问题。根据带材成形的冷却工艺要求,提出了冷却铜辊内流道设计准则。在此基础上,设计出4种典型的冷却铜辊内流道结构。采用流-固耦合传热方法对所设计的4种不同的冷却铜辊内流道流场进行数值模拟分析,得到了不同流道结构所对应的压力场、温度场随进水流量的变化规律。为了评价内流道的换热能力,提出了内流道综合换热系数作为量化换热能力的指标。分析表明:散射肋形流道进出口压降较小,且其换热能力优于其他3种结构,适用于冷却铜辊内流道结构。     

镍奥氏体球墨铸铁件夹渣（黑渣）的防止措施

分析了镍奥氏体球墨铸铁排气管产生夹渣缺陷的原因.认为夹渣主要有一次渣和二次渣两种,控制一次渣要采用干净的原材料、严格熔炼操作、采用优质的炉衬与包衬材料、多次扒渣以及加强铁液熔炼和处理控制;控制二次渣应改进工艺、控制浇注温度、改进涂料,以及选用优质造型材料.采用上述措施后,铸件因夹渣导致的废品率降低至5％.     

高线控冷冷却器流场仿真研究

采用有限元模拟软件Fluent对Morgan-5代、Morgan-6代冷却器进行了三维流场仿真,研究了冷却器结构变化对其压力场、速度场的影响,通过仿真获得两种冷却器的换热系数,进而对冷却器的冷却能力和冷却均匀性进行评估,得出在相同流量、相同内腔尺寸d=Φ17. 5mm的条件下,Morgan-5代冷却器的冷却能力高于Morgan-6代冷却器,在冷却均匀性方面,Morgan-6代冷却器表现更优。     

电渣熔铸渣池热电场有限元模拟的前置处理

对电渣熔铸渣池进行了热电场有限元模拟的前置处理,建立了电渣熔铸渣池热电场数学模型,定义了以自耗电极、渣壳、水冷结晶器、渣池为对象的计算区域.借助大型有限元软件ANSYS,对计算区域进行了合理的单元、插值函数选取以及网格划分,研究发现渣池存在两个区域:一是温度很高、电流密度很大且分布很不均匀的小区域,位于自耗电极端部附近,为高热源区,另一是电流密度小且分布几乎均匀的大区域,为低热源区.     

ZG15Cr2Mo1钢的热处理工艺研究

为了确保含017%C、1.93%Cr、0.97%Mo、0.43%Si和0.68%Mn(质量分数)的ZG15Cr2Mo1钢的室温和高温力学性能满足要求,对其进行了不同温度和冷却方式的正火及不同温度的回火工艺试验。经不同工艺热处理的钢的室温和高温力学性能确定的ZG15Cr2Mo1钢的最佳热处理工艺为:920~970℃保温8~12h空冷正火,随后720~760℃回火8~12h。     

熔炉铜液内沉淀物及飘浮物产生的原因及解决办法

对连铸上引杆熔炉失效部位进行了光谱及物相化验 ,分析了熔炉铜液内沉淀物及飘浮物产生的原因 ,从飘浮物的成分与物相看 ,造渣的主要元素是Cu、Si、Mg ,分别以CuO、SiO2 和MgO的形式参与造渣形成多相复杂化合物 ,其中稀土起加剧造渣作用。为解决问题 ,其主要措施是在同一炉中不应既用酸性炉料又用碱性炉料 ,以防止酸碱中和造渣而损坏熔炉。     

大方坯含硫钢表面纵裂纹成因分析与控制

针对大方坯含硫钢表面纵裂纹问题,对裂纹缺陷进行了金相、能谱观察,发现纵裂纹在铸坯出结晶器后发生;通过高温热塑性测试和组织析出区间的确定,分析了硫加入对钢的高温热塑性和组织析出区间的影响,确认在900 ℃以下第三脆性区间,奥氏体晶界形成的先共析铁素体弱化了晶界强度,在热应力、组织应力、机械矫直应力的作用下发生晶界开裂是导致含硫钢表面纵裂纹的根本原因。在此基础上开展了保护渣优化、二冷区改造、铸坯加热和堆冷过程保温等工艺研究。研究结果表明,提高保护渣碱度、降低保护渣熔点和黏度、延长二冷区长度、规范加热和堆冷工艺,大方坯含硫钢铸坯表面纵裂纹得到了较好控制,因纵裂纹导致的圆钢钢质原因修磨率从20%降低到5%以下。     

Evolution of primary phases and high-temperature compressive behaviors of as-cast AuSn20 alloys prepared by different solidification pathways

The as-cast AuSn20 eutectic alloys prepared by four different solidification pathways have been investigated in terms of the microstructure and the high-temperature compressive behaviors. The primary phases appeared in the four alloys are very sensitive to the cooling rate, which decrease in the size and the volume fraction as the cooling rate increases. The morphologies of the primary ζ′-Au₅Sn phase are in dendritic at low cooling rate and change to rosette-like at high cooling rate. When the cooling rate is about 3.5 × 10⁴ K/min, the primary ζ′-Au₅Sn can be suppressed but small δ-AuSn particles appear instead as the primary phase. The compressive behaviors at 220°C exhibit a low yielding stress and a long stress platform for the alloy prepared by injection casting with a copper crucible, which indicates an advantageous processing route for the production of the AuSn20 strips or foils.     

含硼钢铸坯表面裂纹缺陷控制

利用扫描电镜和金相分析等对含硼钢铸坯表面典型裂纹进行了观察,结合裂纹产生的机理,从结晶器铜管、二冷区冷却、保护渣理化性能3方面对芜湖新兴10B21含硼钢铸坯表面裂纹的产生进行了分析。分析结果显示,优化结晶器铜管材质和锥度、调整二冷区比水量与分配比以及协调保护渣润滑与传热效果均有利于减少含硼钢铸坯的表面裂纹缺陷。生产实践表明,通过将结晶器铜管由普通镀硬Cr改为Ni-Cr复合电镀,总锥度由优化前2.0%/m降低至1.8%/m;二冷区比水量由0.6 L/kg降至0.5 L/kg,分配比由34∶34∶20∶10∶2调整至31∶26∶20∶13∶10;保护渣黏度由1.358 Pa·s降低至1.169 Pa·s,碱度由0.75提高至0.98。最终铸坯表面裂纹率由原来的最高达17.4%降低至2.3%,同时铸坯表面光滑,振痕较为平整、有规则,轧材的成材率也由原来的86%提高至95%。     

线棒材轧制用冷却器的优化设计与应用

针对棒线材生产用套筒式冷却器存在冷却能力不足，难以满足低温轧制的要求；轧件表面周向温度均匀性较差等问题，对套筒式冷却器结构进行了优化设计，得到旋流式冷却器。其采用圆锥斜齿轮式喷嘴，使冷却管内的水流形成旋流，可以产生较高的压力和速度，大幅度提高冷却能力，同时有效改善轧件表面温度的均匀性。采用SOLIDWORKS软件建模，利用ANSYS CFX软件进行流体仿真，对两种冷却器的流场、压力、流速进行了仿真分析。结果表明，旋流式冷却器可以提高冷却效率，改善轧件温度的均匀性，为实现轧件的超快速冷却创造有利条件。对24 mm圆钢的冷却应用表明，旋流式冷却器对轧件的降温幅度为套筒式冷却器的1.5～2.0倍且冷却均匀性明显改善。     

线棒材轧制用冷却器的优化设计与应用

针对棒线材生产用套筒式冷却器存在冷却能力不足，难以满足低温轧制的要求；轧件表面周向温度均匀性较差等问题，对套筒式冷却器结构进行了优化设计，得到旋流式冷却器。其采用圆锥斜齿轮式喷嘴，使冷却管内的水流形成旋流，可以产生较高的压力和速度，大幅度提高冷却能力，同时有效改善轧件表面温度的均匀性。采用SOLIDWORKS软件建模，利用ANSYS CFX软件进行流体仿真，对两种冷却器的流场、压力、流速进行了仿真分析。结果表明，旋流式冷却器可以提高冷却效率，改善轧件温度的均匀性，为实现轧件的超快速冷却创造有利条件。对24 mm圆钢的冷却应用表明，旋流式冷却器对轧件的降温幅度为套筒式冷却器的1.5～2.0倍且冷却均匀性明显改善。