稀土-镁复合处理对GCr15轴承钢中夹杂物的影响

为了尽可能的去除钢中大颗粒的夹杂物, 在实验条件下通过向GCr15轴承钢中添加适量镁、稀土对夹杂物进行改性, 并利用Aspex夹杂物自动分析仪和扫描电镜对钢中改性后的夹杂物尺寸、类型、形貌等进行了观察、分析, 研究了稀土-镁复合处理对夹杂物的影响规律.研究结果表明, 对轴承钢中加入微量镁处理, 可将未进行镁处理钢中的MnS-Al₂O₃、MnS、Al₂O₃夹杂改性为以含硫、镁复合夹杂物为主, 同时包含少量Al₂O₃、镁铝尖晶石夹杂.进一步采用稀土-镁复合处理后, 钢中的夹杂物转变为主要以含Re-S-O夹杂物为主, Al₂O₃、MnS、镁铝尖晶石夹杂逐步消失, 且夹杂物成球状分布, 绝大多数夹杂物在5 μm以下.稀土-镁复合处理轴承钢后, 10 μm以上的大颗粒夹杂物大大降低, 钢中的夹杂物明显得到细化.钢中镁含量不变时, 随着稀土含量的增加, 大颗粒夹杂物比例明显下降.而在稀土含量相近的情况下, 增加钢中的镁含量也有利于大颗粒夹杂物的去除.稀土-镁的相互作用进一步促进了夹杂物的细化.      

电渣冶金过程中氧含量变化的研究

分析了电渣重熔过程中氧的行为,结果发现:当电极中的氧含量较低时,电渣过程实际上是一个增氧过程,增氧的程度与重熔渣系密切相关;通过理论分析与实验发现,Al-O之间的反应是电渣重熔过程中的控制反应,电极中铝含量及渣Al2O3含量决定了锭中的氧含量.因此,在生产中为了获得较低的氧含量,应该减少渣中Al2 O3的活度,同时在重...     

超声波对钢水凝固组织的影响

利用超声波对Q235钢和不锈钢凝固过程进行处理,实验结果显示:凝固过程中通入超声波能够明显地影响钢水的凝固过程,可得到细小的等轴晶铸态组织;实验发现超声波对不同的钢种作用不完全相同,对Q235钢超声波功率大于150 W,凝固组织的细化效果较好,而对不锈钢则需大于300 W本研究对超声波在钢铁凝固过程中细化晶粒、改善凝固组织上的应用有一定指导意义.     

不锈轴承钢真空制备过程洁净度及碳化物变化

 为了提高G102Cr18Mo高碳不锈轴承钢的洁净度、细化碳化物组织,采用真空感应熔炼、两次真空自耗重熔、大锻压比锻造的工艺路线,研究了真空处理及大锻压比锻造对化学成分、气体含量、夹杂物分布、二次枝晶间距及碳化物颗粒度的影响。研究结果表明,真空感应熔炼过程(VIM)中,随着铝含量的增加,碳的脱氧能力大幅降低,即使铝质量分数为0.003%也对碳的脱氧能力有明显的阻碍作用;真空自耗重熔过程(VAR)由于高的真空度、高的重熔温度等热力学条件以及反应动力学条件的改善,氧含量显著降低,第一次自耗重熔后氧质量分数从0.001 49%降低至0.000 57%,降低了61.7%,第二次自耗重熔后氧质量分数降低至0.000 50%。真空感应熔炼、真空自耗重熔过程,夹杂物的成分变化不大,主要以Al-Si夹杂为主,其次为Al₂O₃夹杂,再次为MnS夹杂、Mg-Al-Ca、Mg/Ca-Al夹杂。双真空冶炼后,钢中夹杂物主要为0～5 μm的细小夹杂物,未发现大于20 μm的夹杂,含有少量10～20 μm的夹杂,钢的洁净度大幅度提高。在真空自耗锭横断面上,从边部向芯部二次枝晶的形貌变化不大,二次枝晶间距逐渐增大,但是变化趋势缓慢,二次枝晶间距为85～95 μm,这主要得益于低的自耗重熔速度。对真空自耗锭进行大变形处理,最终锻造成40 mm的圆棒,碳化物颗粒的最大尺寸不大于20 μm,平均尺寸为15 μm,且没有碳化物聚集的现象。低的自耗重熔速度和大锻压比锻造是碳化物细化的关键。     

结晶器旋转数值模拟及对高速钢电渣锭碳化物的影响

为了改善M2高速钢中的碳化物分布,通过数值模拟详细分析了结晶器旋转对M2高速钢电渣重熔过程温度场、金属熔池形状的影响,并进一步通过实验室双极串联结晶器旋转电渣炉研究了旋转速率对M2高速钢电渣重熔过程的影响。采用扫描电镜观察并分析了结晶器旋转对电渣锭中碳化物形貌、分布的影响;采用小样电解萃取实验,分析了结晶器旋转速率对碳化物组成的影响。结果发现,随着结晶器旋转速率的增加,渣池的高温区从芯部向边部迁移,温度分布更加均匀;金属熔池的深度变浅,两相区的宽度收窄,从而导致局部凝固时间降低、二次枝晶间距减小。与此相对应,随着结晶器旋转速率的增加,M2电渣锭的渣皮更薄、更加均匀,结晶器对电渣锭的冷却强度更大,碳化物网格开始破碎、变薄,碳化物由片状改变为细小的棒状。X射线衍射分析表明,不论结晶器是否旋转,碳化物的类型始终不变,由M₂C、MC和M₆C组成,但是随旋转速率增加M₂C含量增加,MC和M₆C含量降低。碳化物组织得以改善的主要原因在于,结晶器旋转导致金属熔池深度降低、两相区宽度收窄,改善了凝固条件,减轻了元素偏析。      

脉冲电流对钢凝固组织的影响

 研究了高频脉冲电流对钢水凝固过程中组织的影响，实验室试验结果表明：在钢水中外加一个高频脉冲电场，能有效地控制钢的凝固组织，减少柱状晶，增大等轴晶区。进行了连铸工业试验，效果明显：铸坯中心缩孔和中心裂纹被消除，中心偏析和中间裂纹也得到降低。     

电渣重熔过程结晶器旋转对钢中夹杂物的影响

基于自行设计的双极串联结晶器旋转电渣重熔炉,采用ASPEX全自动夹杂物分析仪研究了结晶器转速对M2电渣锭洁净度的影响。结果表明,不论结晶器是否旋转,电渣锭中的夹杂物组成基本不变,主要由Al2O3, Al2O3–MnS, Al2O3–SiO2–CaO–MnS, MgO–Al2O3–SiO2–CaO–MnO, MgO–Al2O3–SiO2–CaO–TiO2–MnS, Al2O3–SiO2–CaO–MnO–TiO2组成,其中以Al2O3, Al2O3–SiO2–CaO–MnO–TiO2和Al2O3–MnS数量最多。结晶器静止电渣重熔时,钢中的夹杂物数量较多,且存在50 ?m以上的大颗粒夹杂物,而结晶器转速为6和13 r/min时,夹杂物数量减少,大颗粒夹杂含量大大降低;转速增至19 r/min时,夹杂物数量及尺寸又进一步增加,同时钢中全氧含量、氮含量明显增加。电渣锭中大颗粒夹杂物得以去除的主要原因是结晶器旋转导致金属自耗电极末端的熔融层变薄、熔滴尺寸变小,渣–金接触面积增大,促进了夹杂物被熔渣去除;过快的转速会增加自耗电极氧化、减少渣–金接触时间,从而降低电渣重熔过程的精炼能力。     

G102Cr18Mo不锈轴承钢VIM-VAR冶炼过程夹杂物的演变

通过真空感应冶炼、真空自耗重熔,制备了G102Cr18Mo不锈轴承钢锭,利用Aspex扫描电镜分析了夹杂物数量、尺寸、面积的变化规律,并采用SEM-EDS进一步观察夹杂物的元素分布。研究结果发现,不论是真空感应还是自耗重熔,夹杂物的组成变化不大,主要由硫化锰、铝酸钙、Al-Ca-Mn-(Ti)-O-S复合夹杂物3类夹杂物组成,其中Al-Ca-Mn-(Ti)-O-S夹杂物数量最多、直径(面积)最大。但是,与真空感应锭相比,经过真空自耗重熔以后,夹杂物的总数量降低55%以上,且不存在大于15 μm以上的夹杂。与真空自耗锭下部相比,其上部的夹杂物数量进一步降低,且最大夹杂物的直径不大于10 μm。大颗粒夹杂物生产的主要原因是凝固过程硫化物以钢液中残留铝酸钙夹杂物为形核核心,在其表面进一步富集、长大。因此,为了降低钢中的大颗粒夹杂,尽可能减少钢液中的铝酸钙类夹杂,以降低夹杂物形核核心的数量;同时尽量降低原料中的硫含量,以避铝酸钙和硫化锰的结合。     

CSP中间包内腔优化的数值模拟

针对CSP中间包内冶金过程,建立中间包内钢水流场、温度场、夹杂物运动的数学模型,对不同挡墙和挡坝的5种组合方案的中间包钢水,从流动、传热和去夹杂能力等方面进行分析。结果表明:不同挡墙和挡坝的组合方案中,方案5效果最佳,其结构合理,钢液停留时间有效延长,利于夹杂物的上浮;没有明显的低温区域,中间包出口与入口的温差为5℃;对50μm的夹杂物能去除98.4%,对40μm的夹杂物去除率达到92.3%。     

装炉温度对大板坯加热过程热应力的影响

针对大板坯的加热过程,建立铸坯的热弹塑性模型,研究不同装炉温度条件下铸坯热应力分布的变化规律。研究表明:冷装和400℃装炉的铸坯,表面和心部分别受到压应力和拉应力作用,热应力随加热过程的进行逐渐减小;600,800℃热装铸坯入炉后,表面所受拉应力迅速转变成压应力,峰值最高达37 MPa,心部所受压应力迅速转变为拉应力;出炉之前,热装和冷装铸坯内外的热应力都趋于零。