Simulation of thermomechanical behavior during continuous casting process based on MiLE method

A new method called mixed Lagrangian and Eulerian method(MiLE method) was used to simulate the thermomechanical behavior during continuous casting process of steel YF45MnV.The simulation results are basically in agreement with the measured data.The delaying period at the beginning of solidification is about 0.1 in square root of solidification time which is agreement with the data in literatures,and shell thickness increases in linear relation to square root of solidification time.The bloom surface temperature decreases gradually as the casting proceeds.The effective stress in the corner is much larger than that in the mid-face.The corner area is the dangerous zone of cracking.The effects of mold flux break temperature on the air gap and hot tearing indicator were also modeled.The model predicts that the bloom surface temperature increases with the increase of the mold flux break temperature,but the heat flux decreases with the increase of the mold flux break temperature.The hot tearing indicator is much smaller when the mold flux break temperature is higher.     

转炉双渣留渣法脱磷渣物相对渣中磷富集的影响

为了更好的研究转炉炉渣物相与脱磷间的关系,从现场取脱磷率不同的脱磷渣进行SEM观察和XRD检测,发现在脱磷期内脱磷率较差的a组渣样中,主要成分为铁酸盐和硅酸盐相,都是以液相形态存在的。而脱磷率相对较高的b组渣样中可以看到较多2CaO·SiO_2构成的固溶相,且磷在此固溶相内的含量高于其他相,C_2S为P的富集提供了场所,P主要以磷酸盐的形式富集在此固溶相中。通过现场不同FeO含量脱磷渣物相观察,发现FeO含量较高时,会促进P向C_2S中转移,使得C_2S固相中P含量升高,对于前期的脱磷反应起到一定的促进作用。但是FeO含量也不应太高,否则会影响C_2S固相的产生,对磷的吸收产生负面影响。     

P2O5对炼钢炉渣中石灰溶解过程的影响

在1400℃下,将平均尺寸φ15 mm?10 mm的石灰块投入CaO?SiO2?FeO及CaO?SiO2?FeO?P2O5两组渣系中,研究了静态条件下石灰在两组渣系中的溶解行为。结果表明,两组渣系在反应界面周围形成四个区域,即基体渣层、C2S渗透层、铁酸钙渗透层和石灰层。渗透层为石灰中的Ca2+与液渣中的Fe2+相互渗透所形成的一个多相共存区域,存在致密固相层影响石灰的溶解。渗透层中的铁酸钙层逐渐被C2S层取代,C2S层厚度不断增加最终溶解于液相渣中。5~60 s两组渣系石灰溶解速度相近,60~80 s含磷渣系石灰溶解速度显著加快。当渣中加入P2O5时,磷会固溶于C2S中形成C2S?C3P固溶体层,该层的形成会排挤FeO进入渣中,提高渣的渗透能力,加速石灰溶解。     

CaO-SiO2-FeO-P2O5渣系碱度对脱磷的影响

为提高炼钢过程脱磷能力,降低原辅料消耗,实验室配制碱度R分别为1.3,1.5,1.8的CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5复合相炉渣,研究等温条件下复合相渣系碱度对脱磷能力的影响。结果表明:本实验条件下,脱磷时间0～120 s内,脱磷能力先降低后增强,至120 s时,脱磷能力最强;CaO-FeO-SiO_2-P_2O_5炉渣固溶体中磷的表观扩散系数随渣系碱度的提高而增大,R=1.3,1.5,1.8条件下其扩散系数分别为1.68×10~(-13),2.79×10~(-13),9.54×10~(-13)m~2/s;脱磷时间相同条件下,固溶体尺寸随扩散系数增大而增大。     

炉渣物相变化对“双渣+留渣”冶炼工艺脱磷的影响

通过扫描电镜等对"双渣+留渣"工艺冶炼时脱磷渣的微观结构和物相组成进行了观察与分析,并对部分炉渣进行了热处理,研究了炉渣物相变化对脱磷的影响。研究结果表明:脱磷率较高的A1~A3脱磷渣中物相主要由铁酸钙及复杂的硅酸盐液相(Ca_3TiFeSi_3O_(12)、Ca_(54)MgAl_2Si_(16)O_9)与固溶有磷酸钙的硅酸二钙固相(2Ca_2SiO_4·Ca_3(PO_4)_2、Ca_7(PO)_4(SiO_4)_2)组成,而脱磷率较低的A4脱磷渣的物相主要为液相,A5脱磷渣物相主要为MnFe_2O_4、MnV_2O_4、Ca_(12)Al_(14)O_(33)等,两者几乎没有发现富含磷的硅酸二钙固相;热处理前后A3脱磷渣物相变化不大,A4脱磷渣变化较大,热处理后物相变为灰色液相和白色树枝状RO相;"双渣+留渣"冶炼工艺脱磷期炉渣中含有较多未溶解的CaO,而脱碳期炉渣中未溶解的CaO含量较少,脱磷炉渣物相中形成固相硅酸二钙颗粒对加快脱磷反应起重要作用。     

锆、铝脱氧对钢中硫化物生成行为的影响

通过真空感应炉试验研究了锆、铝脱氧对含硫易切削非调质钢中硫化物生成行为的影响,研究结果表明,在铝脱氧钢中硫化物大多呈沿晶群聚状分布(大多呈扇形或链状分布),是典型的Ⅱ类硫化物,单位面积硫化物的数量较多,尺寸较小,小于2.5 μm的数量较多,大颗粒夹杂数量较少;在锆脱氧钢中硫化物主要也是沿晶的Ⅱ类硫化物,同时也有一些晶内分布的Ⅲ类硫化物,其分布与铝脱氧钢相比有较大改善,单位面积硫化物的数量减少,尺寸增大,大于5μm的数量增多;根据非均质形核理论,(001)MnS//(001)ZrO2的点阵错配度为3.0,而(111)MnS//(0001)Al2O3的点阵错配度为26.9,凝固过程中ZrO2作为硫化物形核核心的效率明显要高于Al2O3,向钢中加入锆,非均质形核的MnS数量增多,使得一部分MnS在较高的温度下分离析出,硫化物的总数减少、尺寸增大、分布从扇形向链形转变,改善了硫化物分布.     

近似核壳型微球对钢渣的熔融还原行为分析

以钢渣的纤维化应用为最终目标,将高分子材料科学中的核壳结构应用技术引入到钢铁冶金领域,用于高效还原重构熔融钢渣,并采用超高温激光共聚焦显微镜,对核壳微球在液渣中的熔融还原行为进行微观研究,分析温度和钢渣酸度系数对微球还原基层熔速的影响。研究结果表明,将核壳微球设计成悬浮于熔渣中间部位,其熔融还原反应要早于常规粉剂还原6 min到达平衡状态,渣中金属氧化物的还原回收时效性得到明显提高。不同还原基层核壳微球对比显示,铝基微球表现出极好的还原时效性,反应3 min内还原率达到了95.17%。高温、高酸度系数熔渣能够促进核壳微球还原基层的快速熔融,有效改善还原反应的热力学条件,提升还原渣中金属氧化物的时效性,达到渣金迅速分离的效果。通过微球还原基层-渣界面的熔融动力学模型,计算出微球还原基层介质在不同条件下的有效二元扩散系数范围为3.86×10^-11～4.92×10^-11 m²/s。对于工业应用还原基材重构改性钢渣而言,可以碳为主要还原基材配加适量的铝或硅来制备成核壳微球用于钢渣的还原重构,可显著提升钢渣还原重构的时效性,并取得...     

国内外含硫易切削非调质钢成分及显微组织分析

对国内外含硫易切削非调质钢进行了对比研究,结果表明:国内钢样中硫含量明显高于国外,Als、氮含量稍低,总氧质量分数基本一致(约为11×10-6);国内外钢样中显微组织基本一致,都是由沿晶分布的铁素体和珠光体所组成,国外钢晶粒较为粗大,国内钢晶粒相对细小;国外钢样中硫化物呈弥散状分布,形态趋于纺锤形,而国内钢样中硫化物分布不均匀,形态趋于细长形.     

易切削钢38MnVS中硫偏析研究

对导致易切削钢38MnVS中硫化锰分布不均匀的硫偏析进行了模型研究.模型中考虑了凝固方式转变、MnS的析出过程,讨论了凝固过程中碳、硅、锰、磷和硫的偏析变化以及碳、锰、硫含量和冷却速度对凝固末期枝晶间硫偏析的影响.结果表明:碳含量对枝晶间偏析有显著影响,w(C)在0.1%～0.5%时,硫偏析随铁素体形成量增加而减小,随奥氏体形成量增加而增加;硫含量的增加加剧了凝固末期硫在枝晶间富集,提高锰含量和冷却速度有利于抑制硫偏析.     

易切削钢9SMn28定向凝固过程中夹杂物的研究

应用B ridgm an区域熔炼定向凝固设备制备出不同抽拉速度下的定向凝固易切削钢9SMn28。利用光学显微镜、扫描电镜及电子探针显微分析仪对所得试样中的夹杂物及树枝晶进行了观察,并通过凝固理论对其进行了计算和分析。研究发现,9SMn28钢中的夹杂物主要以MnS的形式存在,普遍聚集在树枝晶间隙之中,其形态以球形为主,在二次枝晶臂周围也存在少量纺锤状和条状的夹杂物,其尺寸随抽拉速度的增大而减小。二次枝晶臂间距的计算结果与测量结果比较吻合,同样随抽拉速度的增大而减小。