低碳含硼钢方坯表面淬火工艺及组织演变

利用建立的淬火-自回火过程传热模型开展了铸坯表面淬火试验研究,分析了淬火后铸坯表层组织的演变规律以及相应组织的形成条件.结果 表明:表面淬火可以有效消除铸坯表层组织中的膜状铁索体,形成一定的淬透深度.在40～60 s的淬火时间内,淬透深度从8 mm提高到10 mm;在60～100 s的淬火时间内,淬透深度基本保持在10 mm左右.在显微组织分析的基础上,结合铸坯表层区域传热分析,给出了低碳含硼钢的两种在线表面淬火工艺方案,其预期表层组织分别为贝氏体(弱冷方案)与回火索氏体(强冷方案).对于弱冷方案,淬透深度为4～～5 mm;对于强冷方案,淬透深度可达到10 mm左右.     

水雾对高温铸坯表面辐射测温影响的实验研究

连铸二冷区大量水雾对铸坯表面辐射测温造成不可忽视的误差,为探明水雾对高温铸坯表面辐射测温的影响规律,设计了研究水雾对高温铸坯表面辐射测温误差影响的实验装置,并利用实验装置以水雾厚度、铸坯实际表面温度、水量、气压为影响因素研究了水雾对辐射测温误差影响的实验研究。研究表明,存在水雾时,双色辐射测温值比单色辐射测温更加准确,且其与表面实际温度、水量,水雾厚度的关系为T＝T双－（aQ＋b）h－cQ－d,与气压关系为?T＝kh－b1,实验确定了各参数值,得出了根据双色辐射测温值计算铸坯表面实际温度的表达式以及实际表面温度、气压对测温误差影响的关系,研究结果希望能为连铸过程提供准确测温的方法。     

基于改善连铸板坯中心偏析的传热仿真软件

针对连铸坯中心偏析的形成机制,本文设计开发了基于改善连铸板坯中心偏析的凝固传热仿真优化软件。软件模型细化了连铸过程中的边界条件,充分考虑了各个方向上(尤其是铸坯宽度方向)和不同铸坯表面位置的冷却边界条件差异,可准确地预测连铸过程中铸坯的凝固行为和液芯三维形状,以及分析预测铸坯的偏析区域。针对模拟分析结果,软件可以对实际铸机的冷却系统进行优化,改善连铸坯的中心偏析问题。针对AH36的实际生产工艺参数,软件对连铸板坯的液芯形状和中心偏析产生区域进行了预测。预测结果与实际生产中的铸坯中心偏析位置完全吻合。     

基于热膨胀法与相体积计算模型研究连铸坯冷却过程中奥氏体相变行为

采用热膨胀仪测试研究了Q450NQR1钢连铸坯5℃·min-1及20℃·min-1冷却速率下的线性热膨胀(ΔL/L₀)和热膨胀系数随温度的变化规律.在此基础上,建立了一种基于平均原子体积的相体积计算模型,量化研究了奥氏体相变过程中各相体积分数的变化规律,并在将计算结果与显微组织观察结果对比分析基础上,讨论了连铸冷却速率对铸坯奥氏体相变过程的影响.结果表明:该计算模型可以较为准确地描述铸坯的奥氏体相变过程,适用于多相连续析出相变;随着冷却速率的增大,铸坯热膨胀曲线中对应于铁素体和珠光体析出的两个变化峰向低温区移动,峰值明显增大;冷却速率由5℃·min-1上升至20℃·min-1时,铁素体及珠光体起始析出温度分别降低约32℃和37℃,最终体积分数分别由0.894和0.106变为0.945和0.055.      

结晶器铜板表面耐磨纳米复合镀层的制备及性能

目的提高连铸坯质量,延长结晶器的服役时间,节约铜资源。方法采用纳米复合镀技术在结晶器铜板表面制备了Ni/Al_2O_3纳米复合镀层,并通过扫描电镜(SEM)观察了复合镀层表面形貌。采用单因素变量法研究了镀液中纳米Al_2O_3添加量、阴极电流密度及镀液温度等对纳米复合镀层显微硬度的影响。对结晶器铜板表面的纯Ni镀层和纳米复合镀层进行了摩擦磨损实验。结果在结晶器铜板表面制备出了高硬度、耐磨损的纳米复合镀层。随着镀液中纳米颗粒添加量的增加,镀层的硬度先升高后降低,且当纳米颗粒添加量为40 g/L时,复合镀层的显微硬度达到最大值384HV。因镀液中纳米颗粒的存在,随着电流密度和镀液温度的变化,纳米复合镀层的硬度变化不大。在相同的摩擦磨损条件下,纳米复合镀层和纯Ni镀层的摩擦系数分别约为0.41和0.7,纳米复合镀层的磨损量约为纯Ni镀层的1/2。结论在Ni基镀层中加入纳米Al_2O_3材料,能显著地提高复合镀层的硬度、耐磨损性能。     

二次冷却和结晶器电磁搅拌对高碳钢中心缩孔的影响

通过对二次冷却配水和结晶器电磁搅拌(M-EMS)参数进行优化,解决方坯连铸浇注70#钢出现的较严重的中心缩孔问题.结果表明,二次冷却比水量为0.83 L/kg,结晶器电磁搅拌参数为电流强度200 A/频率4 Hz,并采用考虑过热度和冷却水温的二冷控制模型进行优化二次冷却配水,铸坯的缩孔等级可控制在1.0以下.     

重钢5流方坯连铸中间包控流装置的数理研究

对重钢24t中间包控流装置进行水力学模型试验和数值模拟,通过测定停留时间分布(RTD)曲线和夹杂物的排除量,研究了不同尺寸湍流控制器对中间包流体流动特性的影响。研究结果表明,使用合适的湍流控制器和现有挡墙设置组合,可以延长水口响应时间及平均停留时间,提高活塞流区体积分数30%及降低死区体积分数50%,中间包内流体流动特性得到改善。     

L245MB钢铸坯高温强度与弹性性能研究

 从显微结构到宏观结构上认识铸坯的高温性能演变规律，对铸坯的性能与质量控制具有重要意义。应用Gleeble热/力模拟试验机对L245MB钢铸坯在不同冷却速率下的高温强度演变规律进行了试验研究；采用EMTO第一性原理计算软件研究分析了不同晶体结构与磁性状态下铁基体相体模量B、单晶弹性常数c′与c44、多晶杨氏模量E、体系磁矩μ等随温度的演变规律。结果表明，冷却速率对铸坯高温强度演变的影响较小；高温强度在Ae3及TC温度附近发生转折，TC～Ae3温度区间呈现“平台”，抗拉强度平均演变速率为0.008 MPa/℃，屈服强度为0.076 MPa/℃。铸坯热塑性在TC～Ae3温度范围出现不同程度的下降，断面收缩率在800 ℃左右最小，为59.02%～62.79%；二冷低延性区的温度范围随冷却速率增加而增大，矫直区表面温度应控制在850 ℃以上以避免裂纹产生。铁基体相弹性性能参数随磁性状态及晶体结构的转变而变化，磁性状态的转变对c′、c44、E影响较大，晶体结构的转变对B影响较大；FM向PM转变时c′和E分别下降了64.09%和10.33%，c44提升了57.82%，bcc向fcc结构转变时B降幅达34.38%。结合分析了铁基体的单晶弹性常数c′、多晶杨氏模量E演变与铸坯高温强度演变间的联系，提供了从显微晶体结构性能参数推测分析铸坯宏观性能演变的思路，为第一性原理方法在钢铁材料高温力学性能中的研究应用提供基础。     

钢液连铸二次冷却先进工艺模型的发展与研究

 钢液连铸二次冷却的效果直接影响连铸坯质量,为了合理地控制二次冷却过程,多种静态和动态控制工艺模型被提出。系统综述了目前二冷静态和动态控制工艺模型的发展,包括二冷区各回路水量与拉速呈一次线性或二次曲线关系的二冷控制工艺模型、基于修正有效拉速的二冷动态控制工艺模型和基于在线传热计算的二冷动态控制工艺模型等,以及基于钢液过热度和二冷进水温度的二冷控制先进工艺模型和基于在线温度测量反馈调节各回路水量的二冷动态控制工艺模型。随着二冷控制工艺模型的发展,其控制的实时性、可靠性、准确性以及运行的稳定性也逐渐提高,从而为高质量铸坯生产及智能化二冷控制奠定了基础。