钢包内气泡的形成与运动过程的数值模拟

 以钢包精炼底吹氩气过程中氩气泡为研究对象,运用VOF模型追踪氩气与钢液的界面,在层流条件下三维数值模拟了氩气泡的生成和运动过程。采用Tecplot进行模拟结果的后处理,研究了不同气体流量条件对气泡脱离直径的影响以及气泡的运动特性。模拟结果显示,氩气泡的形成历经膨胀、脱离两个阶段,气泡脱离直径随着气体流量的增加而增加,针对2 mm直径的孔口,其鼓泡流量上限为1.325 L/min。气泡从孔口脱离后历经近似球形、扁平的椭球形、规则的椭球形和不规则的球帽形的形状变化;气体流量越大,气泡的变形程度越剧烈,气泡位于钢包高度中上部位置时,全部呈现近似规则的球形,不随流量的改变而改变。     

热熔浸铝Q235钢在模拟海水环境下的腐蚀行为

以Q235钢材原件、热熔浸铝一次和两次的Q235钢为研究对象,通过模拟海水（质量分数为3.5% NaCl溶液）浸泡试验,对比研究了3种试样在NaCl溶液中的腐蚀行为。利用扫描电镜观测了不同样品在腐蚀前后的表面形貌,利用失重法、交流阻抗等方法研究了热熔浸铝Q235钢的腐蚀速率。结果表明,在NaCl溶液中Q235原件腐蚀速率最快,腐蚀严重,年均腐蚀速率为0.11 mm/a;热熔浸铝一次和两次的Q235钢腐蚀速率相差不大,年均腐蚀速率分别为0.04和0.03 mm/a,热熔浸铝后Q235钢的耐腐蚀性能明显得到提高,说明热熔浸铝是一种有效提高Q235钢耐海水腐蚀性能的手段。     

高成材率模具钢用轧制锭的优化设计及生产实践

我国高附加值模具钢的成材率一直落后于世界先进水平。本文在对国内某厂生产模具钢成材率偏低的问题进行理论分析之后,通过采用矩形断面、大高宽比与锥度、减小帽容比、优化尾部形状与轧制规程等优化设计,在保证质量的前提下,使模具钢的成材率提高到了83.51％。     

T型结晶器抽锭电渣重熔高速钢90 mm方锭新工艺

 晶界处碳化物严重影响高速工模具钢的红硬性和耐磨性能,电渣重熔工艺能够有效地改善钢锭中碳化物尺寸及分布。传统电渣重熔生产较小钢锭的截面尺寸约为[?]200 mm,减小钢锭截面尺寸和增大冷却速率将会进一步减轻碳化物的偏析程度,但将降低生产效率、提高生产成本。采用双极串联、T型结晶器、抽锭电渣重熔新工艺生产90 mm方锭,并与相同熔化速度传统电渣重熔生产[?]200 mm钢锭进行对比试验。对钢锭成分、低倍、夹杂物、显微组织进行检验分析结果表明,90 mm方钢锭中碳化物尺寸和分布明显优于[?]200 mm钢锭,碳化物在后序锻造或轧制过程中更容易被破碎。新工艺电耗也低于传统电渣重熔工艺。     

基于凝固数值模拟的13t扁锭结构设计与优化

在同时考虑热量、动量和质量传输的基础上建立了三维凝固有限元模型,其模拟结果如凝固进程、缩管及偏析等已得到以往试验和数值研究的验证。基于该模型,预测了某厂13.1t扁锭凝固缩松和偏析等缺陷的分布特征,并根据铸锭致密度和均质性分析结果对宽厚比和高径比进行了优化设计。结果表明,宽厚比和高径比均对扁锭凝固内部质量具有重要影响,且两者优化后对Q235中心疏松和偏析的改善程度比70CrMn显著。对于“一型多用”的钢锭模来说,应按照高合金钢种凝固质量控制进行结构设计。钢锭凝固过程中缩松与偏析相伴而生,这在数值模型中应该同时考虑。     

还原冷轧过程中带钢表面形貌演变规律

 利用四辊轧机对氢还原后的热轧带钢试样进行了5道次冷轧试验,采用扫描电镜对试样冷轧前后的表面形貌进行了跟踪观察,采用TR200型粗糙度测量仪测量了轧制前后试样的表面粗糙度轮廓,研究了不同轧辊表面粗糙度和润滑条件下试样表面形貌的演变规律。结果表明：还原后的热轧带钢试样再经过5道次冷轧,试样表面的大部分缺陷被压平,未被压平的缺陷转变为显微凹坑残留在轧件表面;随着轧制道次增多,轧件表面光洁度提高;干摩擦条件下,试样表面裂纹的压平程度比油润滑条件下更好,表面残留的显微凹坑少且浅,但辊痕相对较多。     

镁二次电池正极材料的研究进展

镁二次电池是以金属镁或镁合金为负极、允许镁离子嵌入和脱出的材料为正极的二次电池,具有能量密度高、环境友好、价格低廉、操作安全等特点,在新能源、便携式电源、大负荷储能等领域具有良好的应用前景。然而,二价镁离子电荷密度高、极化作用强,在材料中扩散速率较慢,适合其嵌入的正极材料较少,是导致镁二次电池发展和应用缓慢的主要因素之一。近年来,关于镁二次电池正极材料的报道不断增加,对正极材料的探究和改进一直是镁二次电池的研究热点。从微观结构(原子排布)的角度出发,针对目前已经报道的一些镁二次电池正极材料的结构特点进行归纳和总结,主要包括层状结构、尖晶石结构、橄榄石状结构和块状堆积结构等,探讨了镁二次电池正极材料的研究现状和存在问题,并对未来的发展趋势提出了展望,希望可以为镁二次电池的相关研究提供借鉴和参考。     

Inconel718高温合金电渣重熔铝钛元素烧损热力学分析

 为了研究Inconel718高温合金电渣重熔过程中渣系各组元对合金中易氧化元素铝、钛的影响，以五元渣系CaF2-CaO-Al2O3-MgO-TiO2为基，通过分子与离子共存理论，根据渣金界面中各组元的平衡反应和物质守恒，建立了Inconel718高温合金电渣重熔过程中渣金界面铝、钛元素氧化反应的热力学模型。通过分析该模型并对模型结果进行渣金平衡验证试验，验证了模型的有效性。研究结果表明，渣中CaF2、MgO质量分数的变化对合金中铝、钛元素的影响很小；渣中Al2O3有烧钛增铝的作用，TiO2有烧铝增钛的作用，CaO能够抑制铝元素的烧损；能够有效减少Inconel718高温合金电渣重熔过程中铝、钛元素烧损的渣系配比为CaO质量分数为20%～25%、TiO2质量分数为4%～6%、MgO质量分数为1%～4%、CaF2质量分数为50%～60%、Al2O3质量分数为15%～20%。     

31CrMoV9钢夹杂物和组织观察

 31CrMoV9是欧洲牌号的高淬透性合金钢,属于近几年国产化过程中新研制的钢种。为比较国内外成品钢质量的差距,提高中国该钢种的冶炼水平,选取不同产地的31CrMoV9钢,对其中的非金属夹杂物进行研究。电解钢样观察其中夹杂物的外观形貌,并对钢样进行金相观察和利用高温共聚焦显微镜观察钢样的组织变化。研究发现,单一成分的夹杂物多为长条状,而复合夹杂物多为球形。研究过程所选取的中国生产的钢材与德国钢材在夹杂物的数量和形态控制上存在差距,中国生产的钢材单位面积内夹杂物的数量更多,夹杂物的大小不均匀,形态控制不理想。就成分而言,德国钢材的夹杂物成分主要是以Al2O3、CaO、MnS等组成的复合夹杂物,而中国钢材的夹杂物存在着成分的波动性。共聚焦显微镜试验过程中发现,在升温过程中夹杂物会发生球化现象,降温过程中,钢样开始形成马氏体组织的温度有所不同,中国钢样为580 ℃,德国钢样为450 ℃,这与其本身晶体的成分有关,最后的组织为马氏体+碳化物颗粒+残余奥氏体。     

RH碳酸盐分解CO2脱碳工艺

 提出RH碳酸盐分解CO2脱碳工艺。通过从RH上升管喷吹碳酸钙粉剂实现钢水脱碳和净化钢液的目的。分析RH碳酸盐分解CO2的脱碳机理,并进行工业试验,考察RH碳酸盐分解CO2脱碳工艺对钢水洁净度的影响。结果表明,采用RH碳酸盐分解CO2脱碳工艺缩短RH精炼处理时间3 min,吨钢成本降低3～5元。铸坯的平均[w(T[O])]可达0.001 0%以下,显著提高钢水的洁净度。