炼镁还原罐用耐热钢成份设计中的金属学问题

本文对在1200～500℃工作条件下奥氏体耐热钢中σ相产生的原因及防止进行了相关的金属学分析。σ相是导致炼镁还原罐早中期破坏的主要原因,针对该温度条件,通过对材质化学成份进行合理的设计,有望大幅度提高炼镁还原罐的使用寿命。     

一种新的炼镁还原罐结构

介绍一种炼镁还原罐的专利结构,简介炼镁还原罐的工作环境和常用材料,指出ZG40Cr28Ni16材质炼镁还原罐产生密集性裂纹的原因是σ相的析出,进而提出一种新炼镁还原罐结构。采用新结构可大幅提高炼镁还原罐的寿命,取得显著的经济效益。     

防止炼镁还原罐耐热钢有害相的产生及高温性能的强化

高温条件下服役的炼镁还原罐耐热钢在满足热稳定性的前提下应避免σ相的产生 ,基体为单一奥氏体 ,同时采取合金强化的措施提高其热强件 ,并对结构进行改进 ,有望较大幅度的提高还原罐的使用寿命。     

防止炼镁还原罐耐热钢有害相的产生及高温性能的强化

高温条件下服役的炼镁还原罐耐热钢在满足热稳定性的前提下应避免σ相的产生,基体为单一奥氏体,同时采取合金强化的措施提高其热强性,并对结构进行改进,有望较大幅度地提高还原罐的使用寿命。     

合金化对还原罐用耐热钢力学性能的强化

对炼镁还原罐用低Ni型和高Ni型耐热钢进行多元合金化设计,试样的显微组织和力学性能检测结果表明:Mo、W、Nb、V等元素可形成碳、氮化合物并弥散分布于基体中,有效地提高了耐热钢室温和高温强度,同时较高的Ni含量对于减少高温δ相数量起到有益作用。通过对化学成分的计算和分析表明,高Ni型耐热钢对防止有害σ相的产生起到抑制作用。     

还原罐离心铸造的表面缺陷成因及对策研究

在总结炼镁还原罐离心铸造中经常出现的表面缺陷的基础上 ,从工艺原理分析其产生缺陷的原因 ,并提出防止缺陷产生的对策。通过对工艺方法的改进 ,获得比较满意的结果。     

炼镁还原罐的材质选择

介绍了炼镁还原罐的结构和工作环境。还原罐在１２００ ℃高温和烟尘腐蚀的环境中工作,条件恶劣,对其材质要求高。详细比较了两种材质 Ｚ Ｇ４０ Ｃｒ２８ Ｎｉ１６ 和 Ｚ Ｇ３ Ｃｒ２４ Ｎｉ７ Ｎ Ｒ Ｅ 的炼镁还原罐的性能（ 包括抗高温氧化和蠕变性能、力学性能、铸造性能、机加工性能及焊接性能） 、成本和使用寿命。     

炼镁还原罐材质ZG35Cr26Ni8NRE的研制

分析了炼镁还原罐的工况条件和失效形式，合理设计了它的材料成分，并检测了该材料的力学性能,高温抗氧化性能和成形工艺性能,确定 了炼镁还原罐的主要成形工艺参数。所研制的炼镁还原罐经炼镁厂应用表明：它具有优良的高温抗氧化性能和高温强度，使用寿命达100天以上，比ZGCr24Ni7SiN还原罐寿命提高20％－30％。     

一种新型炼镁还原罐制造技术

镁还原罐是皮江法炼镁还原工艺中的易耗件.通过对Fe-Cr-Ni类合金的合金化处理,用(ZG+Cr30Ni+Si+NBRE)材料制造的炼镁还原罐能保持高温(1180℃～1200℃)工作环境下的机械强度.将机械迷宫式密封工艺应用于镁还原罐的制造,能够提高加工的工艺性,降低生产成本.延长使用寿命,取得了较好的经济和社会效益.     

炼镁还原罐材料高温蠕变性能试验研究

以外热式硅热法炼镁用核心装备φ339 mm×33 mm×2700 mm还原罐为研究对象,分析了炼镁还原罐失稳破坏的起因。研究了还原罐常用的ZG35Cr26Ni8NRE耐热钢在1200℃、不同应力作用下的蠕变性能,并结合还原罐的两种支承方式分析了蠕变性能。结果表明:增加支承点,可有效延长还原罐的使用寿命。     

基于分散相模型的连铸钢包内渣粒运动轨迹分析

夹杂物含量对钢材的力学性能有着极大的影响,钢包下渣是连铸过程中外界夹杂物引入的主要途径,对下渣过程的预防和控制是连铸生产的关键问题.采用分散相粒子模型模拟了底注式连铸钢包内金属液与渣粒混合相的运动过程.对随机选取的30个渣粒子的随流运动进行了全程跟踪,研究了渣粒运动的两个阶段:表层汇聚阶段和快速卷入下行阶段.结果发现,单个渣粒子的运动具有随机性,而渣粒子群的整体运动行为具有统计学特征.在此基础上分别研究了渣粒大小和渣粒密度对钢包下渣高度及下渣时间的影响,发现渣粒尺寸对平均下渣高度和平均下渣时间的影响显著,而渣粒密度对下渣过程的影响较小.     

FLUID DYNAMICS IN A GAS STIRRED LADLE——A Separated Flow Model with Stochastical Trajectories

针对底吹气液两相流过程的非均匀性和气泡运动过程随机性,本文从理论上提出用气液分离流动模式处理气液两相流动的方法,建立了随机轨迹分离流数学模型。该模型在Lagrangian时间序列坐标系中分析气泡的流动特性,在Eulerian空间位置坐标系中描述液体的紊流流动过程;气液相间的相互作用以气泡源项的形式在Eulerian场中予以分析;气泡的轨迹由Monte Carlo随机采样方法确定。为便于与前人的工作相比较,本文还采用均相流模型进行解析计算。研究结果表明,本文提出的分离流模型理论上合理,其计算结果与实测结果比较一致。     

气液两相流的流场特性研究——随机轨迹分离流数学模型SCIEI

针对底吹气液两相流过程的非均匀性和气泡运动过程随机性,本文从理论上提出用气液分离流动模式处理气液两相流动的方法,建立了随机轨迹分离流数学模型。该模型在Lagrangian时间序列坐标系中分析气泡的流动特性,在Eulerian空间位置坐标系中描述液体的紊流流动过程;气液相间的相互作用以气泡源项的形式在Eulerian场中予以分析;气泡的轨迹由Monte Carlo随机采样方法确定。为便于与前人的工作相比较,本文还采用均相流模型进行解析计算。研究结果表明,本文提出的分离流模型理论上合理,其计算结果与实测结果比较一致。     

电工钢钢包渣结壳问题分析

针对电工钢生产过程中钢包渣结壳的现象,与不结壳渣进行对比,从物质的组成,物相和黏度等3个方面进行了分析。结果表明,随着温度的降低,炉渣中析出大量的高熔点物相如MgO、尖晶石(MgO·Al₂O₃)、2CaO·SiO₂等,在炉渣中起到“钉扎”强化作用的同时又能导致炉渣的黏度增加,失去流动能力,从而容易黏附在一起结块成壳。此外,提出了预防钢包渣结壳的有关措施。     

钢包顶渣改质对抑制旋涡卷渣的影响

钢包加盖能够显著提升钢包的保温效果,助力钢铁企业节能降耗。但钢包加盖条件下顶渣温度较高、流动性好,更易引起浇注末期旋涡卷渣,铸坯夹渣缺陷率升高。开展了顶渣改质抑制旋涡卷渣的工艺研究,以高碱度渣为研究对象,通过相图分析确定了炉渣改质增黏的基本思路,利用FactSage软件对多组改质渣系进行黏度计算。结果表明,添加石灰或轻烧白云石都有助于增大炉渣黏度,两者增黏效果相近,炉渣黏度测量试验也验证了上述结论。利用BaCO₃示踪法开展了顶渣改质的工业试验,结果表明,炉渣改质后钢中大尺寸夹杂物数量大大减少。顶渣改质新工艺在现场应用后,铸坯平均夹渣缺陷率由0.57%降低至0.42%。     

FLUID DYNAMICS IN A GAS-STIRRED LADLE——A Separated Flow Model with Stochastical Trajectories

A separated flow model with stochastical trajectories has been developed to describe the fluidflow in a bubble stirred ladle.The bubble dispersion,turbulent characteristics and gas-liquidinteractions can be predicted by this mathematical model.The bubble flow as a dispersedphase is treated in a Lagrangian frame of reference and the analysis of the turbulent flow forliquid phase is conducted in a Eulerian field.The interactions between bubbles and liquidphases are considered as a bubble source term in the control equation for a continuous phase.The Monte Carlo sampling method is used to determine the bubble trajectories.The homoge-neous flow model is also taken into consideration so that it can be compared with the sepa-rated flow model.Numerical predictions using a water model of a ladle show that the pre-dicted results of the separated flow model agree satisfactorily with the experimental results,but the prediction of the homogeneous flow model are not in good agreement with the experi-mental results.     

钢包开浇方法浅析及一种新方法的提出

在连续铸钢生产中,钢包开浇是衔接生产重要的一个环节。在介绍钢包开浇方法时,对很少采用或已淘汰的各种开浇方法行了简要分析,尤其对目前广泛使用的引流砂方法进行了详细分析。最后在引流砂的工作机制基础之上,提出了用铁碳合金颗粒替代引流砂,通过铁碳合金在上水口内形成凝固壳来封堵钢水,然后利用安装在水口周围的感应线圈,对凝固钢壳进行感应加热熔化,从而实现钢包开浇新工艺的设想。     

钢包周转的优化研究

通过对炼钢过程中钢包周转的优化控制,缩短了钢包周转周期,确定了合理的钢包使用数量,并且加快了空包运行速度,基本上能保证红包出钢。钢包周转的优化对降低转炉出钢温度,减少钢包炉衬损耗,减少炉后后吹,特别是稳定钢水温度、保证连铸工艺的顺行、提高钢水质量和降低吨钢成本都有着重要的意义。     

Effect of ladle outlet geometry on internal porosity in gravity casting automotive brackets: An experimental investigation

This study investigated whether the pouring ladle's outlet shape could reduce the porosity of aluminum alloy casting products and whether it could be applied to mass production of automotive brackets based on computer simulations and experiment.The filling behaviors of the melt were simulated to compare the flow characteristics of the molten metal poured from the conventional ladle and the proposed ladle.Results show that for the conventional ladle,the pouring metal is V-shaped,while it is relatively circular and poured at a more constant rate in the proposed ladle.CT scans reveal that the proposed ladle reduces the porosity of the cast product.The proposed ladle resulted in an average of 30 fewer pores,a 299.56 mm3 smaller average total pore volume,and a 0.041% lower difference in average porosity.It is concludes that the proposed ladle can be used in the gravity casting process.By changing the ladle outlet shape can reduce the casting failure rate of massproduced automobile bracket.     

唐钢钢包自开率改进与实践

为了解决钢包自开率低的问题,对唐钢一钢轧厂150 t精炼钢包自开率影响因素进行了分析。通过选用合理的引流砂、改进加砂装置、提高上水口洁净度、缩短钢包盛钢时间等措施,使钢包自开率从原来的98.5％提高到目前的99.8％。