连铸坯微观及宏观偏析数学模型的研究进展

对连铸坯微观和宏观偏析模型及树枝晶间液相流动的研究进展进行了评述，采用近平衡凝固过程溶质再分配理论并结合连铸传热数学模型对连铸坯微观及宏观偏析的定量解析方法进行了分析。     

高碳中锰耐磨钢凝固过程溶质微观偏析模型

通过定向凝固、电子探针（EPMA）、Factsage等多种实验与理论计算相结合的手段对中锰耐磨钢凝固过程溶质元素微观偏析行为进行了系统研究. 研究表明在定向凝固试验中当拉速为50 μm·s⁻¹时,中锰钢的二次枝晶间距平均值为59.77 μm;中锰钢凝固过程组织转变为L→ L + γ → γ属于奥氏体凝固模式,无包晶反应的发生,也无铁素体相及其他相的出现;中锰钢定向凝固过程中Mn、Cr在枝晶间的含量明显高于枝晶内,表明Mn、Cr元素发生了明显的正偏析行为;通过对各特征参数求解,构建了中锰钢溶质元素微观偏析模型,发现中锰钢定向凝固过程中Mn元素偏析指数与Brody–Flemings模型符合较好,而Cr元素偏析指数与Clyne–Kurz模型分布较为一致.     

铁碳合金凝固过程微观溶质偏析模型分析

为了选择正确的微观溶质偏析模型研究铁碳合金的凝固过程,利用Thermo-Calc商业软件计算了不同碳含量下铁碳合金的固相线温度、液相线温度和碳的平衡分配系数,利用数值方法研究了不同微观溶质偏析模型下铁碳合金的固液界面温度和无量纲液相溶质浓度.数值结果表明:文献中常用的碳平衡分配系数不准确;C lyne-Kurz模型和Sche il模型不能准确地预测固液界面温度,B rody-F lem ings模型不能正确地预测碳偏析,建议采用杠杆模型和大中逸雄模型计算铁碳合金凝固过程的微观溶质偏析.     

GCr15轴承钢大方坯凝固过程微观偏析模型及应用研究

建立了考虑δ/γ相变的GCr15轴承钢大方坯连铸凝固两相区溶质微观偏析模型,并应用于220 mm ×260 mm铸坯的凝固传热。结果表明:通过模型可以获得高碳钢精确的固液相线温度,以及温度与固相率的关系;GCr15轴承钢大方坯凝固过程仅析出γ相,凝固末期S、P和C元素的偏析严重;固相率越大,冷却速率对偏析度的影响更明显;S和P元素含量以及冷却速率对零塑性温度（ZDT）影响较大;采用基于凝固传热模型优化的连铸工艺后,铸坯中心碳偏析指数控制在0.961.05,且铸坯未产生内裂纹。     

枝晶凝固过程中的微观偏析半解析数学模型

基于典型微观凝固单元体内的溶质质量守恒,结合前人的研究工作,建立了一个适合于枝晶凝固方式的二元合金微观偏析半解析模型.本模型同时考虑了反向扩散和粗化对微观偏析的影响,并对枝晶臂间距的粗化直接进行计算,因此更为精确.若只考虑反向扩散的影响,本模型可以简化为BF模型形式;而如果只考虑粗化的影响,本模型可简化为Mortensen模型.本模型完整地统一了以BF模型为代表的反向扩散类模型和以Mortensen模型为代表的粗化模型.利用本模型同样可以对多元合金的微观偏析进行很好预测.以Fe-C-X（Si,Mn,P,S）合金体系为例对本模型的求解过程进行了详细的阐述.本模型可以很好地预测Al-4.9%Cu二元合金的共晶分数以及Fe-C-X（Si,Mn,P,S）多元合金体系的零强度温度和零塑性温度,并与实测值吻合良好.     

ND钢连铸坯两相区内的微观偏析模型

通过构建ND钢连铸坯凝固两相区内溶质的微观偏析模型, 不仅研究了C、S和P元素对固液两相区内钢的高温力学参数以及溶质再分配的影响, 还对P元素偏析比随冷却速率(C_R) 的变化规律进行了探究.通过分析模型结果表明: 初始C的质量分数在0.075%~0.125%之间时, 随着初始C含量的增加, P、S元素的偏析加剧, 凝固末端温度下降幅度变大, 导致脆性温度区间增大; 增加P和S元素的初始含量, P、S元素的偏析比降低, 但会加剧其在枝晶间残余液相中的富集, 直接导致零塑性温度(ZDT) 下降; ND钢中的Cu含量低于显著提高裂纹敏感性的临界含量, 且凝固过程中Cu元素的偏析比较低, 因此在ND钢凝固过程中Cu元素不能主导裂纹的诱发; 在一定的冷却速率波动范围内, P元素的偏析比随着冷却速率(C_R)的提高略有下降.      

ND钢连铸坯两相区内的微观偏析模型

通过构建ND钢连铸坯凝固两相区内溶质的微观偏析模型,不仅研究了C、S和P元素对固液两相区内钢的高温力学参数以及溶质再分配的影响,还对P元素偏析比随冷却速率(CR)的变化规律进行了探究.通过分析模型结果表明:初始C的质量分数在0. 075%～0. 125%之间时,随着初始C含量的增加,P、S元素的偏析加剧,凝固末端温度下降幅度变大,导致脆性温度区间增大;增加P和S元素的初始含量,P、S元素的偏析比降低,但会加剧其在枝晶间残余液相中的富集,直接导致零塑性温度(ZDT)下降; ND钢中的Cu含量低于显著提高裂纹敏感性的临界含量,且凝固过程中Cu元素的偏析比较低,因此在ND钢凝固过程中Cu元素不能主导裂纹的诱发;在一定的冷却速率波动范围内,P元素的偏析比随着冷却速率(CR)的提高略有下降.     

耦合枝晶凝固微观特性的连铸宏观传输模型

在建立的连铸三维宏观传输数学模型中,对枝晶凝固微观结构参数的影响效果进行了充分地耦合研究。采用微观偏析半解析模型对浇铸钢种的非平衡凝固路径进行近似确定;采用复合理论方法对两相糊状区的渗透特性加以描述;在确定多孔介质的渗透率时,考虑了枝晶凝固模式的影响效果。应用该三维耦合模型,并结合早前建立的连铸二维传热模型,针对某钢厂方坯连铸机进行了复合数值模拟研究,且研究成果已投入到铸机的实际生产中。现场生产状况表明,仿真结果具有较好的合理性和实用性,说明耦合模型具有良好的仿真精度,可广泛应用于实际连铸过程的数值仿真研究中。     

第3代汽车钢凝固过程微观偏析的耦合模型

基于Clyne-Kurz的微观偏析公式,以物理试验结果为依据,充分考虑固、液相以及夹杂物之间相互作用,建立第3代汽车钢(TG钢)凝固过程微观偏析耦合模型,研究凝固过程钢液中溶质元素和Al2O3等夹杂物分子的质量分数变化特征。结果表明:在整个凝固过程中,Al2O3分子会不断在液相中生成,但生成量比较少,而SiO2和MnO分子不会在液相中生成;铸坯枝晶间不仅有Al2O3夹杂,还有SiO2和其他复合夹杂,凝固前钢水中夹杂物有待进一步去除;凝固末期液相中MnS析出,大大减小了残余液相中S的质量分数变化,但对Mn的质量分数变化没有明显影响;包晶反应温度为1 487℃,包晶反应后凝固的固相中溶质的质量分数明显高于包晶反应前。     

微观偏析模型在碳钢内裂纹敏感性分析中应用

研究了微观偏析的理论模型对碳钢连铸过程中内裂纹的敏感性.模型中考虑了铁素体(δ)凝固向奥氏体(γ)凝固的转化过程,以及MnS的析出.主要讨论了钢中C,Mn,S,P对凝固过程中晶间偏析、零强度温度(ZST)、零塑性温度(ZDT)的影响.     

低碳钢的高温力学性能

双辊铸轧薄带钢在金属刚刚凝固的同时就承受一定量的加工变形 ,若变形量控制不当 ,极易产生内部裂纹和表面裂纹 .为此 ,研究实验用钢在高温下的变形和力学性能具有重要意义。本文利用Gleeble 1 5 0 0热模拟试验机 ,采用加热法和凝固法两种加热变形制度 ,研究了实验用低碳钢的热塑性及强度 ,测定了该钢种的零塑性温度 (ZDT)和零强度温度 (ZST) ,分析了其裂纹敏感性及断口组织。结果表明 ,凝固法所测结果更符合实际 ;实验钢的高温脆性温度范围为 1 3 5 0℃至熔点 ,其ZDT和ZST分别为 1 40 0℃和 1 45 0℃     

含Nb高强钢高温凝固特性与物性参数的计算

以Ueshima的正六边形凝固模型为基础,通过有限差分法建立了钢凝固过程中两相区溶质微观偏析模型,分析了含Nb高强钢溶质元素对其凝固偏析的影响,并通过理论计算分析了连铸条件下含Nb高强钢的高温物性参数。分析表明,在碳含量低于包晶点时,P、S、Nb和Ti元素偏析程度随着碳含量的增加而降低;碳含量高于包晶点时,元素偏析趋势相反。定量计算了固定成分下含Nb钢高温物性参数的值,由于Fe不同相的高物性参数并不一致,可以看出一个准确的相组成对高温物性参数的确定十分重要。     

钢凝固过程中二次枝晶间溶质分布的模型研究

对凝固过程中二次枝晶间溶质质量分数分布进行了模型研究,该模型考虑了包晶反应的影响以及固相中溶质的扩散,讨论了钢中w（C）以及冷却速度对枝晶间溶质质量分数分布的影响。计算结果表明,枝晶间Mn、P的偏析较严重,随着w（C）的增加,枝晶间Mn、P的偏析加剧,随着冷却速度的降低,枝晶间P的偏析降低。     

Fe-C合金凝固枝晶形貌及特性参数的相场模拟

为了实现对合金凝固过程中枝晶形态的定量表征、揭示凝固前沿溶质分布与过冷度对微观偏析的影响,进而实现对凝固枝晶间液相渗透率的量化研究,采用相场模型探讨了 Fe-0.5％C合金凝固过程中的显微组织和特征参数,并引入分形维数和无量纲周长定量分析了枝晶形貌、微观偏析和其糊状区的渗透性.结果表明,分形维数和无量纲周长可用于定量描...     

电渗析用于盐水浓缩的工艺及运行试验

通过试验验证了"双膜法"单元产生的含盐浓水采用"软化+一级电渗析浓缩+树脂软化+二级电渗析浓缩"的技术可行性。经处理后,一级电渗析淡水、二级电渗析浓水、二级电渗析淡水数据统计,淡水产水率96.7%、浓水产水率3.3%;脱盐率78%;淡水TDS 1 352 mg/L,淡水电导1 966μs/cm;最终浓水TDS 147 428 mg/L,浓水电导率124 100μs/cm,满足工程拟定指标。     

铅锌选矿厂废水回用研究

简述了铅锌选厂废水回用小型试验及工业试验情况，在基本上不改变工艺结构基础上改变药剂制度达到废水回用的目的，使选矿废水回用率达到80％，实现尾矿库废水零排放。     

连铸中间包内钢液温度变化规律的研究

通过建立数学模型,研究了连铸过程中开浇、正常浇注、更换钢包、停浇等阶段的中间包内钢液温度变化规律,并分析了影响钢液温度变化的主要因素,为减少钢液温降和合理补偿钢液热量损失提供了理论依据。     

连铸中间包内钢液温度变化规律的研究

通过建立数学模型,研究了连铸过程中开浇、正常浇注、更换钢包、停浇等阶段的中间包内钢液温度变化规律,并分析了影响钢液温度变化的主要因素,为减少钢液温降和合理补偿钢液热量损失提供了理论依据。