Coil Ambient Temperature and Its Influence on the Formation of Blocking Layer in the Electromagnetic Induction-Controlled Automated Steel-Teeming System

Ambient temperature of induction coil is an important factor to influence the implementation of the electromagnetic induction-controlled automated steel-teeming(EICAST) technology. Meanwhile, it also affects the formation of Fe–C alloy blocking layer, which determines the length and installation position of induction coil. An experimental platform was designed to imitate actual working conditions in a ladle with the EICAST system. Ambient temperature of induction coil under high-temperature condition was measured to verify the accuracy of numerical result. After containing molten steel for 120 min and steel teeming for 40 min, the ambient temperature on the upper side of induction coil is 791 °C. In addition, the position of blocking layer in a 110 t ladle was measured by sand-collection and steel-pour methods, and the criterion temperatures of blocking layer in numerical simulation process were corrected. When the refining temperature is1600 °C and the containing time of molten steel is 120 min, the thickness of blocking layer is 130 mm, and the distance between the upper surface of blocking layer and the upper surface of nozzle brick is 154 mm. When the criterion temperatures are 919 °C and 428 °C, the numerical results can be used to confirm the position of blocking layer and the installation position of induction coil.     

电磁出钢系统中Fe-C合金的状态研究

利用自行设计的实验装置研究了电磁出钢装置中上水口填充Fe-C合金时, 在承装钢水后Fe-C合金的状态. 实验结果表明, 在上水口处Fe-C合金自上而下将形成液态Fe-C合金、凝固的Fe-C合金、液态烧结的Fe-C合金、固态烧结的Fe-C合金和原始松散的Fe-C合金等5层. 凝固层、液态烧结层和固态烧结层可以在上水口中形成阻挡钢液下流的阻挡层, 防止钢液对滑板进行侵蚀, Fe-C合金所形成的阻挡层在感应加热的作用下可以全部或部分熔化来完成钢包出钢. 在此基础上, 发现钢包承装钢水后 Fe-C合金熔化高度随时间的增加呈现先增大后保持不变的变化趋势, 当钢液的温度降低时,  Fe-C合金熔化高度会减小, 并在相应的平衡位置保持不变. 通过调节Fe-C合金成分可以调节Fe-C合金固/液界面位置, 为电磁出钢系统的线圈布置、结构优化和技术开发提供参考.     

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。     

中间切缝圆坯连铸结晶器内弯月面行为的试验研究

采用Sn-Pb-Bi低熔点合金模拟钢液对高频电磁场作用下中间切缝圆坯连铸结晶器内的弯月面行为进行研究,从弯月面形状、高度和三相点位置等方面入手分析,讨论了电源功率、感应线圈位置和磁场频率对弯月面行为的影响,并以钢液为试验材料进行模型试验,验证了采用Sn-Pb-Bi低熔点合金进行研究的可靠性。结果表明,电功率对弯月面行为影响较明显;感应线圈的最佳安装位置位于结晶器切缝区域中心;在20～30kHz范围内增加磁场频率可以有效提高弯月面高度,但当磁场频率超过30kHz后,弯月面高度增加幅度不明显;在相似的试验条件下,钢液弯月面轮廓线接近于合金熔液的弯月面,这表明采用Sn-Pb-Bi低熔点合金熔液可以准确地模拟钢液的弯月面行为。     

热处理对含铬低碳钢组织与性能的影响

研究了低碳含铬钢950℃淬火后650℃回火,不同的保温时间下,Cr对低碳合金钢调质后性能的影响,并和不加Cr相同成分的钢作了对比。研究发现,当保温时间以2.5 min/mm计算时,加Cr钢的力学性能低于不加Cr同成分的钢,金相组织观察发现Cr能够有效提高低碳合金钢的淬透性,淬火后即使钢板的心部也能获得贝氏体组织,为后续的回火做好组织准备。然而在回火后容易形成M23C6及M7C3碳化物,其稳定性较差,容易聚集长大,且形态为条状,拉伸时容易弯曲破裂,严重破坏钢板的连续性,降低钢板的强度及塑性。对不同回火保温时间的含Cr钢的二次相粒子析出行为研究发现,以1 min/mm计算保温时间时,没有发现含Cr碳化物的析出,但随着保温时间的增加,Cr钢中的含Cr碳化物快速析出,并迅速长大,尤其是以3 min/mm计算保温时间下,含Cr碳化物尺寸已经达到了300 nm。因此对含Cr低碳合金钢,必须采用合适的调质工艺,适当缩短回火保温时间,以降低碳化物的聚集长大,避免回火后强度和塑性的同时降低。     

Induction heating of semisolid billet and control of globular microstructure to prevent coarsening phenomena

An important step in the thixoforming process is the induction heating of the raw materials to the semisolid state. Using this technology, the process behavior is satisfactory from the point of view of reproducibility and temperature control. Therefore, the objectives of this study are to define the correct relationship between coil length and billet length for uniform induction heating and to present the optimal reheating conditions suitable for the thixoforming process (or to secure a fine globular microstructure without liquid segregation). The optimal inductive coil on the induction heating process of semisolid billet machined to 76 mm diameter and 90 mm length to reduce the temperature gradient of the billet and to obtain the globular microstructure was theoretically designed and the suitability of the designed coil dimensions verified by reheating experiments. The globular microstructures of semisolid billet in heating and holding processes were controlled to prevent the coarsening phenomena of Al-7%Si-0.3%Mg alloy and to apply to the thixoforming process. In addition, the effects of the history of processing and induction heating parameters such as reheating time, holding time, holding temperatures, capacity of the induction heating system, and adiabatic material size on the globularization were investigated. It was concluded that in the case of a three-step reheating process, the final holding time is the most important factor and 2 min is suitable to maintain a globular microstructure.     

表面毛化不锈钢与纯铝的真空扩散连接

采用冷金属过渡技术(CMT)对不锈钢表面进行毛化,在其表面制备高度为3 mm、分布密度为9个/cm2的毛刺,毛刺中心横向及纵向间距均为3 mm. 研究其与纯铝进行真空扩散连接接头的界面组织和性能,分析不同保温时间对接头组织和性能的变化规律. 结果表明,在扩散连接温度为600 ℃,保温时间为60 min,压力为3 MPa的工艺条件下,表面毛刺刺入铝母材内部,使得表面氧化膜有效去除,接头形成连续的Fe₂Al₅+FeAl₃界面反应层,相比不锈钢与纯铝的直接真空扩散连接,接头拉剪强度显著提高. 此外,在扩散连接温度一定时,随保温时间的增加,反应层厚度增加,接头拉剪强度呈现先增大后减小的变化趋势.     

感应淬火对Cr12MoV钢轧辊硬度和硬化层深度的影响

针对Cr12MoV钢轧辊感应淬火易开裂及硬化层深度的问题,研究了预热温度、淬火加热温度、感应圈移动速度和电源频率对Cr12MoV钢轧辊的硬度、开裂和硬化层深度的影响,探索了Cr12MoV钢轧辊具备高硬度不开裂及厚硬化层的方法。结果表明,Cr12MoV钢轧辊调质态硬度低于32 HRC与预热温度高于450 ℃时,能避免淬火开裂;随着感应淬火温度或感应圈移动速度提高,淬火Cr12MoV钢轧辊硬度出现先升高后降低的趋势,但无法明显影响硬化层深度;而随着感应电源频率降低,淬火Cr12MoV钢轧辊硬化层深度明显增加,但对淬火件硬度影响较小。     

感应加热钢／铝双金属界面的研究

双金属复合铸件外层采用铸造铝合金,内层选取碳素结构铜,采用型内感应加热工艺进行复合。造型时内层钢套预先放置在砂型中,复合时将包含有钢套的砂型整体放入到感应圈内采用中频感应原理对钢套进行预热,达到预定温度后浇注并继续进行加热,复合层将基体钢套包覆后停止加热。所得到的双金属复合铸件结合界面为完全冶金结合。复合层组织为连续分布FeAl3与Fe2Al5中间化合物。界面结合强度为76．4MPa。     

热成形钢的脱碳影响因素分析

采用Gleeble-3500热力模拟试验机模拟热成形工艺过程,分析了不同加热温度(890～950℃)、保温时间(240～1000 s)、化学成分(T1500HS和CR1300/2000HS钢两种不同材料)及不同表面涂油(有油和无油)对冷轧热成形钢表面脱碳的影响.结果表明,在正常加热温度(910～950℃)、保温时间(2...     

预镀层不锈钢/铝异种金属高频感应钎焊接头界面及力学性能分析

文中通过热浸镀一层纯铝到不锈钢表面,再对0Cr18Ni9不锈钢和LF21铝合金采用高频感应钎焊.当热浸镀时间从10 s增加到50 s时,镀层厚度从7 μm增加到20 μm,反应层由FeAl₃向Fe₂Al₅发生转变.在热浸镀温度为750℃,浸镀时间为10 s时,镀层成型最好,高频感应电流为270 A,加热时间30 s时,抗拉强度达到167.12 MPa,比不浸镀的接头强度高63.8%.主要是因为镀层限制钢中的Fe原子和Al-Si钎料中的Al,Si原子的相互扩散,在热浸镀不锈钢与铝合金反应中使Fe₂Al₅转化为Fe（Al,Si）₂固溶体而未形成5-Al₈Fe₂Si化合物,降低了界面上硬脆化合物的含量,力学性能随之提高.     

V4Cr4Ti合金和RAFM钢的热等静压扩散连接及其界面特性

低活化铁素体/马氏体(reduced activation ferritic/martensitic,RAFM)钢及钒合金被认为是未来核聚变反应堆第一壁的候选结构材料,性能各有优劣,可满足近中期应用要求. 采用热等静压技术在温度800 ℃、等静压压强150 MPa和保温时间2 h下实现V4Cr4Ti合金和CLF-1钢的固态扩散连接,对其界面微观组织、元素扩散特征以及抗剪强度进行了分析. 结果表明,CLF-1钢在距离连接界面120 μm区域内出现脱碳层,而V4Cr4Ti合金侧存在宽度约1.5 μm的高硬脆碳化物层;V4Cr4Ti合金/CLF-1钢连接界面无缺陷,接头室温抗剪强度最高达238 MPa. 断口分析表明,断裂发生于靠近V4Cr4Ti合金侧的高硬脆碳化物层,断口表现出整体韧性,局部脆性断裂的特征.     

半固态A356合金的二次加热工艺研究

在二次加热过程中,为了使坯料中的温度均匀分布并获得细小的球化组织,必须准确控制加热电流、加热时间与坯料温度之间的关系。以A356合金为对象,采用中频电磁感应器进行了二次加热工艺的研究。结果表明,对于尺寸为45mm×70mm的棒状坯料,线圈尺寸取70mm×100mm,加热路线采用三段加热+保温,经过约10min的二次加热,坯料达到了预期的状态,可以满足后续成形的要求。     

35CrMo钢热浸镀铝工艺研究

目的通过研究热浸镀铝温度和时间对35Cr Mo钢镀层的影响,从而优化工艺,获得优良的铝合金镀层。方法设置5组温度梯度(700~780℃)和5个时间节点(90~450 s),对35Cr Mo钢进行热浸镀铝工艺研究,制备35Cr Mo钢热浸镀铝镀层。利用SEM观察镀层的组织形貌及其合金元素组成等,并通过显微硬度计测定镀层的厚度。结果热浸镀铝时,钢基体和铝液发生一系列冶金反应,钢镀层明显分为合金层和纯铝层。在720~760℃条件下,浸镀180~360 s时,镀层质量良好,分布均匀,厚度适宜,且没有孔洞、裂纹和漏镀现象。SEM线扫数据表明,铝层和合金层的元素构成和相对比值并不会随工艺参数的变化而改变。在180~450 s之间浸镀时,合金层的显微硬度值均能达到750 HV以上。结论在热浸镀过程中,温度和时间对镀层的厚度、组织和力学性能的影响显著,通过优化热浸镀铝工艺参数,可以改善镀层的质量。     

连铸宽厚板坯裂纹控制关键技术的开发

重钢在炼钢新流程运行中,对影响宽厚板坯表面和内部裂纹控制的关键技术进行深度开发和优化,并取得良好效果：通过优化水口流场、稳定液位高度、控制设备精度、优化二冷强度和分布、使用高碱度的结晶器保护渣、保证钢包长水口保护浇注等,减少夹杂物对保护渣性能的影响,以控制板坯表面裂纹;通过强化基础工作,做好线外备件的组装精度、搞好扇形段安装精度控制、确保二冷的均匀和强度足够,动态轻压下和动态配水技术的应用,使用板坯低倍预测内部裂纹技术和扇形段受力监控技术以确保内部裂纹的受控。     

Compatibility of T91 steel with liquid Pb-Bi eutectic alloy at 450℃

Pb-Bi eutectic alloy has been receiving increasing attention as a heavy liquid metal coolant in accelerator driven systems and Generation IV fission reactors. Compatibility of structural materials with liquid PbBi eutectic alloy at high temperature is one of the issues concerned. In the present study, corrosion tests of T91 steel in stagnant Pb-Bi eutectic alloy in saturated oxygen condition at 450 oC were carried out. After experiments, the thickness and compositional profile of the oxide layer on the specimen were analyzed using SEM and EDX. Analysis results show that the thickness of the oxide layer increases as the exposure time increases from 500 h to 1,000 h. The thickness of the oxide layer remains almost unchanged at 15 to 16 mm from 1,000 to 1,500 h. Formation of a thick and protective oxide layer at 450 oC prevents the penetration of liquid Pb-Bi eutectic alloy into the matrix of the T91 steel.     

多孔化高熵合金改善Al-Si合金/钢体系润湿铺展性能机理

借助电极感应熔化气雾化法,制备了 FeCoNiCrMn高熵合金粉末;通过真空烧结技术,在钢表面制备了具有不同孔隙率和孔径的多孔高熵合金涂层. 研究了不同烧结工艺对多孔涂层孔隙率、孔径以及过渡层厚度的影响. 开展了Al-12Si合金在多孔高熵涂层钢表面的原位润湿铺展试验,探讨了多孔高熵合金涂层对表观接触角和铺展行为的影响规律,深入分析了多孔高熵结构内反应产物的显微组织和相组成. 结果表明,随着烧结温度的升高和保温时间的延长,多孔高熵合金涂层的过渡层厚度逐渐升高,孔隙率及平均孔径逐渐减少. 液态Al-12Si合金液滴在多孔涂层中微通道增强的毛细力作用下,迅速浸润到多孔结构中,并实现了材料表面的完全润湿. 在高熵合金的迟滞扩散效应与高熵效应共同作用下, 界面反应层中金属间化合物的形成受到显著阻碍,界面相结构由富Cr的FCC、富AlFe的BCC以及富AlNi的B2 + 富Al的BCC共晶状结构组成.     

H90/钢反向凝固复合层的厚度变化规律

以08Al钢作为母带，H90黄铜作为复合材料，系统地研究了反向凝固复合工艺浸渍复合时间、铜液的温度以及钢带的预热温度和厚度对黄铜复合层厚度变化的影响规律。研究结果表明：随浸渍复合时间的增加，复合层的厚度变化经历了凝固生长、平衡相持和回熔3个阶段；铜液温度以及钢带预热温度和厚度变化不改变复合层厚度的变化规律，但对各阶段的持续时间和复合层的厚度有影响；钢带越厚以及铜液的温度和钢带的预热温度越低，复合层的厚度越厚。     

高端车用热成形钢CR300MB的研发与应用

为开发高端车用CR300MB冷轧热成形钢,对经冶炼、连铸、热轧、酸轧的CR300MB冷硬卷取样并进行连续退火和罩式退火工艺模拟,结果表明,两种退火工艺模拟试样的力学性能均能满足某高端车企标准要求,但连续退火试样的强度偏高,断后伸长率偏低,组织晶粒粗大,多为细长的轧制变形晶粒并存在带状组织偏析,而罩式退火试样的力学性能更接近进口材料实物水平,组织晶粒比较细小,大部分为等轴晶。综合分析可知,680 ℃罩式退火工艺模拟试样的力学性能和显微组织均最佳,确定采用680 ℃退火、保温10 h的罩式退火工艺开发试制冷轧热成形钢CR300MB。工业试制的CR300MB热成形钢热冲压前的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均满足标准要求,且组织和性能均优于罩式退火模拟时的试样,基本达到进口材料实物水平。开发的CR300MB热成形钢采用加热温度930 ℃,保温时间300 s,保压压力8000 kN,保压时间10 s的热冲压工艺成功完成某高端车企零件试制,零件的力学性能、显微组织和脱碳层深度检测均合格,表明高端车用热成形钢CR300MB的研发和应用取得成功。     

双层辉光等离子表面共渗Cr-Ni-Mo-Co工艺研究

采用双层辉光等离子渗金属技术,在工业纯铁表面渗入Cr,Mo,Co等合金元素,可在其表面形成与沉淀硬化不锈钢合金含量及硬度水平相近的合金层。以SEM等对比研究了不同工艺参数下,等离子渗入合金元素后,合金层表面的微观形貌。通过对比不同温度、源极电压所对应的渗层成分及厚度,选择出最优化的工艺参数:源极电压1 350V,阴极电压510～530V,加热温度1 100℃,保温时间5h。