EVOLVEMENT MECHANISM OF SURFACE OSCILLA- TION MARKS ON ROUND BILLET DURING SOFT–CONTACT ELECTROMAGNETIC CONTINUOUS CASTING

在实验室立式连铸机上对碳素结构钢Q235B进行了电磁软接触连铸实验,测量了结晶器内磁场分布和Sn--Pb--Bi合金熔体弯月面形状. 结果表明,采用电磁软接触连铸技术, 可以显著改善铸坯表面质量; 当电源功率达到最佳值时, 振痕完全受到抑制, 铸坯表面光洁; 但当电源功率过大时,铸坯表面出现波浪形振痕. 分析认为, 铸坯表面质量得到改善是高频电磁场的Lorentz力效应和Joule热效应共同作用的结果;当电源功率过大时, 分瓣结晶器 内的磁场分布不均匀,沿结晶器周向呈波浪形分布, 加之钢水液面波动也更加剧烈,因此在铸坯表面产生波浪形振痕.     

电磁软接触连铸圆坯表面振痕演变机理

在实验室立式连铸机上对碳素结构钢Q235B进行了电磁软接触连铸实验,测量了结晶器内磁场分布和Sn-Pb-Bi合金熔体弯月面形状.结果表明,采用电磁软接触连铸技术,可以显著改善铸坯表面质量;当电源功率达到最佳值时,振痕完全受到抑制,铸坯表面光洁;但当电源功率过大时,铸坯表面出现波浪形振痕.分析认为,铸坯表面质量得到改善是高频电磁场的Lorentz力效应和Joule热效应共同作用的结果;当电源功率过大时,分瓣结晶器内的磁场分布不均匀,沿结晶器周向呈波浪形分布,加之钢水液面波动也更加剧烈,因此在铸坯表面产生波浪形振痕.     

软接触电磁连铸对铸坯表面质量的影响

为改善铝基复合材料铸坯的表面质量,采用割缝式结晶器并在初始凝固区域分别施加等幅高频磁场和调幅磁场进行软接触电磁连铸实验。结果表明,施加等幅高频磁场能够有效提高铸坯的表面质量,随着输入电流从30 A增加到80 A,铸坯表面质量提高,得到表面光洁的铸坯,而施加高频调幅磁场,铸坯表面光亮度提高,但铸坯表面会出现周期性的振痕,且振痕出现的频率与调幅波的频率有关,频率越高,振痕的间隔就越小。     

连铸坯振痕形成机理及电磁控制技术

综述连铸坯振痕形成机理,特别介绍了最近提出的一种新的振痕形成机理,认为连铸过程中结晶器振动导致初始凝固坯壳的“温度波动”是铸坯表面振痕形成的一个重要原因。为减轻振痕,改善连铸坯表面质量,介绍了多种振痕控制技术和最近提出的两种电磁连铸新技术：调幅磁场耦舍结晶器振动的电磁连铸技术和调幅磁场下无结晶器振动的电磁连铸技术。     

方坯软接触电磁连铸初始凝固区高频磁场的分布

通过实验检测和数值模拟方法研究结晶器切缝形式，弯月面位置以及感应线圈匝数等因素对坯软民磁连铸结晶器内高频磁场分布的影响，分析结果表明，采用通体切缝形式的结晶器具有比封闭切缝形式结晶器更好的透磁性，增加感应线圈匝数时，可增大高频磁场在铸坯初始凝固区的有效范围，当液态金属弯月面位于感应线圈上沿附近时，高频磁场地初始凝固区的有效作用范围较大，电磁压力分布的不均匀程度较大，有助于获得高表面质量的铸坯，通过拉坯实验获得了表面质量得到明显改善的Sn-10Pb合金铸坯。     

圆坯电磁软接触连铸系统能耗和磁场特性的模拟

建立了电磁软接触连铸系统能耗分析模型,采用有限单元法,数值模拟了电磁软接触连铸结晶器内的磁场特性和系统功率分布,讨论了频率和线圈电流强度对磁场分布和系统功耗的影响。结果表明,在中间切缝结晶器连铸系统中有59%~65%的电能损失在了结晶器中;铸坯外表面纵向上的最大磁感应强度出现在液面以下5.5mm附近;结晶器内的磁感应强度与线圈电流成正比;在频率为10kHz~100kHz范围内,增加频率,结晶器内的磁感应强度逐渐降低;线圈电流强度不影响磁场的周向均匀性,在频率为20kHz时,磁场周向均匀性较好;系统能耗与线圈电流的平方成正比,频率增加,系统能耗显著增大,相同磁感应强度下,50kHz时所需系统功率为20kHz时的165%。对于178mm圆坯电磁软接触连铸系统,建议采用20kHz的频率。     

电磁连铸对Incoloy800H合金铸坯内TiN分布和内裂纹的影响

研究开发了Incoloy800H耐腐蚀合金立式电磁连铸制备方法,成功制备出截面为100 mm×100 mm的Incoloy800H连铸坯,并研究了其内部凝固组织、内部裂纹和TiN分布等物理现象。结果表明,常规立式连铸Incoloy800H铸坯的内部组织粗大、存在严重的内部裂纹和大量TiN夹杂物;采用立式电磁连铸后,制备的Incoloy800H合金连铸坯的中心等轴晶率从2.45%增加至41.45%,且中心等轴晶的平均晶粒尺寸由10.83 mm减小至1.28 mm,并有效地消除了内部裂纹。TiN数量与分布的研究结果表明,立式电磁连铸条件下,铸坯中心的大尺寸TiN(大于2μm)数量由3.71×10~(-4)μm~(-2)降至1.59×10~(-4)μm~(-2),使易于诱发内裂纹的TiN数量显著减少,并抑制了TiN团簇的形成,有助于枝晶间的液态合金的补缩;另一方面,电磁连铸促使Incoloy800H合金连铸坯形成细小的等轴晶,减轻了合金元素偏析并减少了大尺寸TiN的数量,从而减少了萌发裂纹的机率,有效地抑制了内部裂纹的形成。     

圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内弯月面研究

以低熔点合金Sn-32%Pb-52%Bi作为钢液的模拟介质进行静态热模拟实验,研究在不同工艺参数下圆坯电磁软接触连铸结晶器内弯月面的变化规律.实验结果表明:圆坯中频电磁软接触结晶器内弯月面的变形沿周向上具有均匀性,在分瓣体中心处和切缝处弯月面高度相当,分瓣体中心处弯月面高度较切缝处稍低;随着电源功率增大,弯月面高度增大,弯月面波动加剧,这不利于获得表面质量良好的连铸坯,因此,在本研究的工况下将功率控制在30 kW左右;当初始液面在线圈中心位置时,弯月面的高度最高,在拉坯过程中将自由液面控制在线圈中心高度附近;随着频率的增加,弯月面的高度几乎成线性关系减小,但弯月面区域的波动减小,在综合考虑弯月面高度和波动的前提下,实验使用的频率为2 500Hz.     

软接触电磁连铸的数值模拟和实验分析

结合软接触电磁连铸的准三维场数值模拟和金属Ｓｎ的连铸实验,分析了软接触电磁连铸中结晶器分辨结构和感应圈位置、尺寸、电流对铸坯表面磁通密度。产力和电磁压力的影响。结果表明：软接触结晶器中的磁通密度随切缘数的增加而上升,但增幅渐小;铸坯表面在切缝处因微通密度增大而产生纵向凹痕;结晶器的切缝数以１２－２０,切缝宽度以０．５－１．０ｍｍ为宜;感应圈的高度应覆盖铸坯的初凝固区段,感应圈的位置应使其顶端与铸坯     

软接触电磁连铸技术的研究进展

讨论软接触电磁连铸的原理,分析在软接触电磁连铸过程中磁场分布特性、电磁连铸结晶器设计、软接触电磁连铸工艺参数和电磁参数对铸坯表面品质的影响.并提出该技术研究中还需进一步研究的关键问题.     

Theoretical and experimental analyses of continuous casting with soft-contacted mould (Ⅱ)—EMF calculation and experimental analyses

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｗｉｔｈｓｏｆｔ ｃｏｎｔａｃｔｅｄｍｏｕｌｄｉｓａｎｅｗｌｙｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｓｔｅｅｌａｎｄｏｔｈｅｒｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ[1～ 3] .Ｉｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｅｑｕｉａｘｅｄｃｒｙｓｔａｌｒｅｇｉｏｎｉｎｂｉｌ ｌｅｔｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ ,ｓｏｉｔｗａｓｐａｉｄｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ[4 ,5] .Ｎｏｗｅｘｐｅｒｉｍ…     

电磁搅拌和二冷区冷却强度对Incoloy800H高温合金连铸坯的内部质量影响

研究了不同方式的二冷区电磁搅拌和冷却强度对Incoloy800H高温合金连铸坯凝固组织和内部裂纹的影响。研究结果表明：施加电磁搅拌后的连铸坯内部等轴晶组织比例增加,晶粒细化。单向连续电磁搅拌增加等轴晶比例和细化晶粒的作用效果优于正反交替电磁搅拌。当二冷区冷却水流量由3.0 m3/h增加至7.1 m3/h时,等轴晶比例减小,晶粒粗化;电磁搅拌对连铸坯内部裂纹有抑制作用,且单向连续电磁搅拌效果最好。当二冷区冷却强度增加时,铸坯内部熔体的温度梯度增加从而增大热应力,同时由于电磁搅拌的作用时间的减少,使铸坯内部质量恶化,产生严重的内部裂纹。     

软接触电磁连铸结晶器内磁场分布与弯月面行为

通过实验测试和数值模拟的方法研究两段式软接触电磁连铸无缝结晶器结构、线圈位置、电源功率以及弯月面位置等因素对结晶器内高频磁场分布的影响。并采用Sn作为钢液的模拟工质测量了不同实验条件下两段式结晶器内的弯月面高度。研究结果表明:两段式结晶器的透磁效果随着结晶器上半段厚度的减薄而提高;增加电源功率时,可以增大高频磁场在铸坯初始凝固区域的强度及作用范围,有利于弯月面的形成;线圈位置越靠上,越有利于磁感应强度透过结晶器,有助于弯月面高度的增大;当金属液面位于感应线圈高度中心与线圈顶端位置之间时,高频磁场作用于初始凝固区域的有效作用较强,可产生较大的电磁压力,有助于获得高表面质量的铸坯。     

制氢转化炉集气管裂纹失效原因分析

采用光学金相、扫描电镜、电子探针、晶粒度测量等手段对制氢转化炉Incoloy 800H合金材料高温氧化状态下服役后的组织损伤特征进行分析,借助Wagner理论分析合金材料服役过程中的元素偏析与材料开裂的关联性。结果表明,Incoloy 800H合金材料在高温氧化环境服役过程中发生了晶界氧化、元素偏析,合金组织经历合金元素氧化-碳化物分解-碳化物偏聚的组织演变,弥散强化减弱,合金组织晶粒度粗大;服役过程贫碳化物区晶界抗高温蠕变能力下降,多重应力综合影响导致Incoloy 800H合金材料裂纹的萌生及扩展。     

电磁连铸高频调幅磁场对铸坯表面温度的影响

建立电磁软接触连铸结晶器内三维电磁场和温度场计算模型,研究采用方波和正弦波调幅后的高频调幅磁场对铸坯表面温度的影响。结果表明:方波和正弦波调幅磁场的感应热功率都与调幅波频率无关。方波调幅磁场的感应热功率(Q)介于单独施加用于调幅的两个恒幅磁场的感应热功率(Q1和Q2)之间,在Q1和Q2确定后,调幅磁场的感应热功率取决于各自作用时间T1和T2的相对比例;正弦波调幅磁场产生的感应热功率是高频磁场调幅前感应热功率的62%～64%。     

The corrosion behavior of TiN coated and uncoated incoloy 800 alloy

Incoloy alloy 800 is used in a variety of applications in industry as well as in domestic appliances for sheeting on electric heating elements. The composition of the alloy enables it to resist deterioration in many corrosive environments. However, resistance of the alloy to corrosion in aqueous media needs to be further examined. The present study examines the corrosion properties of Incoloy 800 alloy of both coated and uncoated workpieces obtained in a 0.1N H₂SO₄ + 0.05N NaCl solution. TiN coating is achieved using a physical vapor deposition (PVD) technique while corrosion tests are carried out using electrochemical polarization methods. Moreover, in order to examine the influence of hydrogen diffusion, reduction of hydrogen at the Incoloy 800 surface is carried out in a solution of 0.1N HNO₃ + 1 g/L thiourea. Tensile tests are conducted on the workpieces to determine the influence of hydrogen embrittlement on the resulting mechanical properties of the substrate. To examine the pit formation and stress induced microcracking, scanning electron microscope (SEM) analysis is carried out. The results show that the corrosion resistance of the alloy improves after TiN coating. In addition, no specific pattern or differentiation on the pit geometry is observed. The pitting rate and its size reduce considerably for TiN coated workpieces.     

软接触结晶器外对连铸坯施加高频电磁场的基础研究

考察了冷坩埚式结晶器高民磁场对连铸坯表面质量的影响。研究结果表明：采用在传统结晶器壁开缝的方法可以有效地提高型内的磁感应强度,而且结晶器内磁场分布基本均匀,施加高频电磁场的铸坯与传统连铸坯相比,表面振动痕深度明显减小,且表面光滑。