利用碳钢铸坯组织灰度图获取C含量分布的方法

摘要：基于热酸洗腐蚀原理与图像光学理论，提出运用金属低倍组织灰度分析技术（灰度分析法）获取中高碳钢铸坯的低倍组织中不同位置不同区域不同尺度的一维、二维C元素含量分布。偏析严重的位置得到的C元素含量高，初始凝固的晶粒中心位置得到的C元素含量低，说明通过灰度分析法计算的C元素含量分布能与低倍组织形貌很好地对应。同时，通过电子探针与灰度分析法的测量结果对比，发现二者C元素含量的变化趋势具有很好的一致性，这验证了灰度分析法的有效性。另外，低倍组织图像整体亮度的改变不会造成由灰度分析法所测量的C元素含量发生明显改变，则表明灰度分析法对测量环境的变化具有一定的抗干扰能力，也间接说明了其可靠性。     

冷却速率对包晶钢凝固过程中包晶转变收缩的影响

通过高温激光共聚焦显微镜模拟观察了Fe-0.1C-0.21Si-1.2Mn (质量分数,%)包晶钢在不同冷却速率下的包晶相变过程,然后利用试样表面粗糙度变化反映了包晶转变收缩程度的不同。结果显示,冷却速率超过临界值后包晶转变能够发生快速相变,快速相变引起突然的包晶转变收缩和表面粗糙度变化。随冷却速率的增加包晶钢的包晶转变收缩呈先增加后减小的趋势,在冷却速率为20℃/s时表面粗糙度达到最大值,此时的表面粗糙度约是低冷却速率(2.5℃/s)时表面粗糙度的2.8倍。当冷却速率足够大后包晶转变收缩又开始减小,这一变化为高拉速下减少包晶钢连铸坯表面纵裂纹的发生提供了新策略。     

结晶器保护渣渣膜结构的模拟研究

通过获得现场不同位置及由结晶器渣膜热流模拟仪获得不同时刻的渣膜,对比分析了渣膜的厚度、结晶率、晶体的分布、大小、类型. 结果表明,结晶器渣膜热流模拟仪铜探头浸入45 s时获得的实验室渣膜与现场弯月面附近45 s的现场渣膜厚度和结晶率相当;现场渣膜随位置在晶体分布上演变规律与实验室渣膜随时间的演变类似;现场渣膜与实验室渣膜的晶体的类型相同,但是晶体大小还存在差异. 因此,可以通过结晶器渣膜热流模拟仪方便、有效的模拟实际结晶器内保护渣渣膜的结晶行为.     

高铝钢非反应性连铸保护渣的研究

针对目前高铝钢用结晶器保护渣中SiO2易被钢液中的Al还原而导致连铸无法顺行的问题,设计了低SiO2试验渣系并进行粘-温曲线及熔点测试试验。结果表明:低SiO2渣系具有良好的基本理化性质,具有工业应用的潜能;通过热力学分析及钢-渣界面反应试验证明,当保护渣中SiO2含量低于6%时为非反应性保护渣。     

连铸保护渣中离子浸出机制及其对水质的影响

从结晶器下口出来的含氟连铸保护渣熔渣与二冷水接触过程中,大量的离子释放到水中导致水质发生改变,呈酸性的二冷水不仅加速了连铸设备的腐蚀,水中大幅增加的F-还会导致水污染。为了研究连铸保护渣熔渣对水质产生影响的机制,通过熔渣水浸实验研究了无氟、低氟和高氟连铸保护渣水浸过程中水质的变化规律。水浸实验结果表明,无氟保护渣熔渣水浸实验过程中水样的pH值在7~10之间;低氟保护渣水样的F-质量浓度为5~7 mg/L,pH值在7~10之间;而高氟保护渣水样的F-质量浓度高达35 mg/L,pH值在4~10之间。保护渣中阳离子通过离子交换溶出导致水样呈碱性,而F-的交换溶出则会导致水样呈酸性,因此,水样的pH值则是由两类离子交换过程共同决定。无氟或低氟保护渣中由于氟的降低而减少了F-的交换溶出,从而抑制了氟造成的水污染及强腐蚀性的酸性二冷水的生成。     

连铸异型坯结晶器铜板冷却水缝优化设计

建立了异型坯结晶器铜板二维传热模型,应用有限元软件进行求解,分析了不同水缝设计方式下铜板热行为,重点考察了结晶器铜板热面温度峰值和温度均匀性。结果表明：原异型坯结晶器铜板温度峰值为339．6℃,位于R角处,结晶器铜板翼稍两侧均出现温度低谷。增加R角水孔内限流杆直径或将R角限流杆由光滑杆改成螺旋杆均可明显降低铜板温度峰值和温度梯度。此外,在R角增加小孔或将R角小孔改成大孔也可强化R处传热,提高铜板温度均匀性。然而,改善铜板传热效果的最佳办法是重新设计水缝,非均匀分布的等径fl,：fL和非均匀分布的环形水缝加小孔两种水缝设计可有效提高铜板使用寿命、改善铸坯质量,在现场试验效果良好。     

异钢种连浇工艺参数对交接坯长度的影响

通过1∶3水力学模型,对重钢板坯异钢种连浇过程进行水力学模拟,研究不同拉速、中间包余钢量和浇铸顺序条件下沿铸坯长度方向的无量纲浓度变化曲线。结果表明,增大通钢量、降低余钢量和先浇铸元素成分浓度低的钢都会减少交接坯长度,但中间包余钢量比其他两个因素对交接坯长度有更显著的影响。     

CaO/Al2O3比对高铝钢连铸保护渣凝固结晶行为的影响

针对目前高铝钢用常规结晶器保护渣中SiO2易被钢液中Al还原导致连铸坯质量缺陷及非反应性保护渣消耗量偏低和润滑差的问题,基于CaO-SiO2-Al2O3三元系相图设计了SiO2含量为20%(w)的CaO-SiO2-Al2O3连铸保护渣,并采用热丝法模拟研究了CaO/Al2O3比对该渣系凝固结晶行为的影响. 结果表明,随CaO/Al2O3比的增加,保护渣的结晶性能增强;CaO/Al2O3比在0.7~1.3范围内其凝固固相分数较小,与现用工业渣具有相似的润滑作用. 综合考虑保护渣的传热和润滑作用,高铝钢保护渣中CaO/Al2O3比范围应为0.7~1.3.     

LF热态钢渣循环利用炉渣成分控制

 为了实现LF热态钢渣的循环利用,对目前武钢LF热态钢渣两次循环利用工艺中精炼渣的组成、脱硫能力及吸收夹杂能力的变化进行了分析研究。结果表明,LF热态钢渣循环利用后钢水的脱硫率可以达到90%以上,精炼终点w（［S］）可以达到0.001%的水平;相对于未循环工艺,钢中w(T［O］)减少17.50×10-6,w(［N］)减少17.00×10-6,夹杂物数量减少4.47个/mm2。根据两次热循环利用结果得出：通过控制回收的渣量及补加石灰的量,可保证循环后初始炉渣中的w((S))小于0.20%,终渣碱度（w(CaO)/w(SiO2）)在12.00～20.00范围,w(CaO)/w(Al2O3)为1.75～2.00,从而使精炼渣的脱硫效率、w((S))/w(［S］)不受循环次数的限制。     

模铸连浇中间包控流装置优化的水模实验

通过水力学模拟实验,优化了模铸连浇中间包控流装置。结果表明,安装控流装置,并将开孔设于挡墙下部正中间时,流体在中间包内的停留时间较长,死区体积最小,夹杂物上浮率也较高,而且不存在短路流。因此,经过控流装置优化,流体在中间包内的流场也得到明显改善,流动模式较合理,有利于钢中夹杂物的上浮去除,可以保证浇注大钢锭的质量。