电磁搅拌对Incoloy825合金凝固组织和偏析的影响

研究了电磁搅拌对Incoloy825高温合金凝固组织及凝固过程中溶质元素偏析的影响。结果表明,在合金凝固过程中,施加电磁搅拌能够有效细化晶粒组织,同时增加等轴晶比例。当电磁搅拌电流强度由150A增加到300A时,铸坯中晶粒尺寸由300μm减小至210μm,同时等轴晶含量由66.7%增至77.5%。未施加电磁搅拌的Incoloy825高温合金铸坯内部的宏观偏析和微观偏析均比较严重,通过施加电磁搅拌,引起熔体强制对流,使熔体内部传热和传质得到改善,同时增大了冷却速率使二次枝晶臂间距减小,并促进液穴内熔体成分的均匀化,大幅度降低了合金元素的偏析程度。     

凝固末端电磁搅拌对60Si2CrVAT连铸方坯凝固组织的影响

对M-EMS和M F-EMS电磁搅拌作用下60Si2CrVAT弹簧钢铸坯的凝固组织进行了对比分析,从低倍组织、微观组织、碳偏析以及铸坯缺陷等方面入手分析,讨论了凝固末端电磁搅拌对铸坯凝固组织的影响.结果表明,凝固末端电磁搅拌可以显著改善60Si2CrVAT弹簧钢铸坯凝固组织,提高铸坯凝固组织的致密度,降低铸坯中心疏松和缩孔,而二次枝晶臂间距得到明显改善,中心等轴晶率明显提高,晶粒得到细化,从而显著地改善了铸坯的质量.     

电磁连铸对镁合金凝固和偏析的影响

对电磁连铸AZ31镁合金的宏观组织,以及溶质元素在铸锭截面上的分布规律进行了工业化(生产)规模的实验研究.结果表明:合适与匹配的连铸工艺和电磁场处理可使镁铸坯晶粒组织细化.在拉速8 cm/min和表观直流电流40 A的电磁场条件下,φ162 mm圆坯的AZ31镁合金宏观凝固组织细化为均匀的等轴晶组织.同时,铸坯中溶质元素的偏析明显改善.以Zn,Mn元素为例,其平均偏析度分别比普通连铸下降73%和67%.     

电磁搅拌对马氏体不锈钢凝固组织的影响

通过马氏体不锈钢的静态浇铸试验研究了电磁搅拌对马氏体不锈钢铸坯凝固组织的影响.使用XRD分析确定马氏体不锈钢中主要相为α-Fe、M、Cr_(23)C_6.试验结果表明:电磁搅拌可以大幅提高铸坯的等轴晶率,消除缩孔、缩松,改善铸坯质量,随着搅拌电流的增加,铸坯的等轴晶比率随之增加.施加电磁搅拌后,铸坯晶粒得到细化,铸坯中C、Cr元素的分布变得均匀,屈氏体组织形态和分布发生明显变化:屈氏体组织变小变薄,在基体中的分布也呈弥散化.     

电磁振荡对半连铸7075Al合金的宏观偏析的抑制作用

研究了电磁振荡作用下半连铸7075Al合金铸锭微观组织及溶质元素在截面上的宏观分布规律,结果表明：在适当的电磁频率范围内（10-30Hz）,随着交变磁场感应线圈电流强度增加,铸坯中近球形组织增多,蔷薇型组织减少,晶粒整体尺寸变得更加细小和均匀,铸锭表面质量明显提高,宏观偏析现象在很大程度上得到了抑制和消除,从电磁振荡使得初凝壳高度降低、液穴深度变浅、温度场和浓度场趋于均匀、非枝晶化程度提高、溶质元素平衡分配系数增大,结晶区间变小等因素出发,首次尝试性对电磁振荡的宏观偏析抑制作用进行了解释和说明。     

凝固末端电磁搅拌对大方坯凝固组织的影响

对某钢厂80帘线钢在结晶器和凝固末端复合电磁搅拌(M+F-EMS)条件下生产的连铸大方坯的凝固组织进行了研究,从微观组织、成分偏析等方面进行了分析,探讨了凝固末端电磁搅拌对铸坯凝固组织的影响。结果表明,凝固末端电磁搅拌可以明显的细化80帘线钢铸坯中心部位凝固组织,减少了铸坯中心疏松和缩孔,降低了铸坯中心碳、硫偏析。     

电磁搅拌改善连铸钢坯宏观偏析的研究现状和发展

宏观偏析是连铸钢坯不可避免的凝固缺陷,严重的宏观偏析对钢铁产品力学性能和使用寿命有很大影响。目前,铸坯宏观偏析的控制已经取得了重大进展,许多技术已经在生产过程中得到广泛应用。从试验研究和数值模拟两个方面总结了国内外采用电磁搅拌解决铸坯宏观偏析技术的研究现状,对比了两种研究方法的特点,并对电磁搅拌影响铸坯偏析的因素进行了总结,为后续采用电磁搅拌解决铸坯偏析问题提供参考。     

水平连铸BFe10-1-1铜合金坯

探索了用水平连铸法生产83 mm的BFe10-1-1铜合金铸坯的工艺.并对铸坯的表面质量、凝固组织及溶质元素的分布进行了分析.结果表明,采用该工艺制备出的铸坯外表面光滑,无明显振痕;铸坯宏观凝固组织边部为细小的柱状晶,内部为细小均匀的等轴晶;微观凝固组织从边部到心部,呈现出从致密具有明显方向性的树枝晶到等轴晶的演变;测定了溶质元素在铸坯径向的分布,结果显示存在一定程度的成分偏析,针对该情况,提出了有效的解决方法.     

静磁场对2024铝合金凝固组织的影响

通过热模拟试验及扫描电镜分析,研究了静磁场对2024铝合金显微晶粒度、凝固速度、合金元素分布的影响.结果表明,随着磁感应强度的增大,合金凝固组织明显细化,凝固时间变短,这与凝固前沿熔体内的塞贝克效应有关,使得熔体对流效应强于静磁场的制动效应;应用静磁场能够增强溶质原子在铝中的扩散,有利于提高合金元素的固溶度,减轻凝固组织的宏观偏析.     

螺旋磁场对Pb-80Sn合金凝固组织的影响

对比分析了电磁搅拌磁场形式与强度对Pb-80Sn过共晶合金凝固组织及宏观成分偏析的影响。结果表明,螺旋磁场能够促进合金熔体在更大区域内流动,促使温度场、溶质场更均匀分布,从而改善合金凝固组织及成分偏析。搅拌频率一定时,旋转磁场和螺旋磁场在电流分别为125A和100A时对铸锭凝固组织的改善效果最好,晶粒尺寸由无磁场时的247.5μm分别减小为152.6μm和143.2μm;在电流为125A时两种形式磁场在改善成分偏析方面具有最佳效果,Sn含量差值分别由无磁场时的9.71%减小到1.37%和0.28%。     

PMO-EMS组合调控提高铸坯均质化应用实践

脉冲磁致振荡(PMO)凝固均质化技术是通过促进形核并形成“结晶雨”细化凝固组织、提高铸坯均质化的一项原创技术。生产实践表明,该技术对提高连铸坯等轴晶率、降低偏析具有显著作用。将PMO与电磁搅拌(EMS)进行优化组合,利用EMS的搅拌作用,将PMO形成的“结晶雨”均匀分布于铸坯心部,消除等轴晶区偏心问题,从而大幅度提高铸坯组织对称性和均质化效果稳定性。结果表明,应用PMO-EMS组合调控技术可显著提高铸坯均质化水平,以轴承钢GCr15和齿轮钢20CrMnTi为例,等轴晶区对称性明显增加,偏析指数则可以分别控制在1.04和1.05以内。     

旋转电磁搅拌对1Cr13不锈钢铸态组织的影响

实验研究了旋转电磁搅拌对1Cr13不锈钢铸态组织的影响。结果表明：无电磁搅拌时,铸锭的凝固组织以柱状晶为主,在中心部位形成晶间搭桥,且存在中心缩孔、疏松缺陷;合理的电磁搅拌参数能促进凝固补缩,实验条件下,在铸锭浇注完成90 s后,施加电流为250 A,频率为12 Hz,持续时间为60 s的旋转电磁搅拌能促进凝固补缩,提高铸锭的等轴晶率,显著提高铸锭的质量;电磁搅拌使C、Cr元素分布得更均匀,偏析程度减小。     

电磁搅拌对Al-Si合金流动性及凝固组织的影响

采用同心三螺旋线流动性测试装置,通过对比试验的方法,获得了不同浇注温度条件下未经电磁搅拌处理、经电磁搅拌处理及电磁搅拌后再保温处理的铝合金流动指数和凝固组织,进而探讨了电磁搅拌对合金熔体结构的影响。结果表明:与未经电磁搅拌处理相比,经电磁搅拌处理后合金熔体的流动指数明显提高,浇注温度722℃时,流动指数提高约2%,浇注温度670℃时,流动指数提高约13%,其本质原因在于电磁搅拌作用使熔体中微观不均匀的Si—Si原子集团尺寸和形状发生改变,进而使熔体温度场与浓度场更加均匀、形核率得到进一步提高,且电磁搅拌温度愈低,这种作用愈强烈;电磁搅拌后再保温处理的流动指数降低7%,且凝固组织比较粗大,说明合金熔体经保温处理后电磁搅拌作用会发生衰退乃至最终消失。     

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。     

电磁搅拌制备TiB_2颗粒增强7055铝基复合材料的研究

在电磁搅拌的条件下,通过盐-熔体原位反应生成了亚微米级TiB_2增强颗粒,并在熔体凝固过程中施加电磁搅拌,获得TiB_2颗粒增强的7055基复合材料铸态组织.试验结果表明,电磁搅拌作用下,熔体的传热和传质速度增加,铝液与反应盐的接触面积也增大,TiB_2颗粒的生成量大大提高,并促进了颗粒在基体中的弥散分布,减少了颗粒的团聚;同时,在熔体凝固过程中施加电磁搅拌,提高了基体材料的致密度,细化了基体晶粒尺寸.     

帘线钢82B小方坯电磁搅拌结晶器多场传输行为

连铸电磁搅拌结晶器内钢液流动、传热、传质和凝固行为十分复杂且对铸坯质量影响巨大,为了进一步揭示电磁搅拌结晶器内多物理场传输行为及其相互影响规律,建立了电磁场作用下三维多物理场耦合连铸凝固模型,模拟研究了结晶器电磁搅拌对帘线钢82B小方坯连铸过程的影响。结果表明,随着搅拌电流强度增大,钢液流动加强;结晶器出口附近铸坯中心纵向流速先减小,进而流速反向,之后反向的流速增大,促进热量散失,加剧了小方坯皮下负偏析,同时促进了钢液池溶质浓度提高。当搅拌电流为280 A时,搅拌器中心铸坯横截面上最大切向速度达到0.23 m/s,距离弯月面1.5 m位置,负偏析低谷碳的质量分数为0.706%,铸坯中心碳的质量分数达到了0.872%。     

EFFECTS OF LINEAR ELECTROMAGNETIC STIRRING ON THE SOLIDIFICATION STRUCTURE OF BILLET

List of SymbolsB Magnetic field, TB., By Components of magnetic field, TCI I C2, C# TUrbulence model constantsE Electric field, V'm--1h Height of molten steel, mH Magnetic field, A'm--1.J Symbol (=n)J, Jx Current densityt A.mf'k Turbulence kinetic energyl mZ's--2l Width of molten steel, mp Pressure, N'm--2ret im Real and imaginary parts ofcomplex variable,r ~ number (=er/T), rad'm--1t Time, s,at v Velocity components, m's--1V Velocity, m's--1f Wequencyl HiPn Electromagnetic for…     

油气润滑对AZ80镁合金铸坯表面质量和组织的影响

本文以自主设计的镁合金油气润滑铸造装置制备了直径154mm的AZ80镁合金铸坯,系统研究油气润滑对AZ80镁合金铸坯表面质量和凝固组织的影响,并对其机理进行了探讨。采用结果表明:采用油气润滑铸造时,氩气和润滑油在石墨环内表面形成了一层油气混合膜,改变了熔体和结晶器的接触方式和热交换状态,从而制备出高品质的AZ80镁合金铸坯。随着气体压力的增加,铸坯表面粗大的偏析瘤和皮下偏析层得到抑制,凝固组织得到了明显细化。当气体压力增加到0.4 MPa时,铸坯皮下偏析层厚度从1252μm降至628μm,铸坯R/2、心部晶粒尺寸和二次枝晶间距显著减小。随着凝固组织的细化,Al、Zn和Mn元素的宏观偏析得到了改善。     

行波磁场作用下空心管坯的两相凝固数值模拟

利用等轴球晶两相凝固模型计算了行波磁场作用下空心管坯的凝固过程.分析了施加不同强度的行波磁场时,Sn-3.5%Pb管坯凝固过程的温度梯度、冷却速率、溶质浓度分布以及晶粒大小的变化情况.结果表明:金属液在行波磁场的作用下产生纵截面上的大环流,随着搅拌速度的加大,金属液凝固过程的冷却速率逐渐降低,熔体内的温度梯度减小,使管坯内部的晶粒得到细化,改善了铸坯凝固组织,但是强制流动导致管坯内产生宏观偏析,且搅拌速度越大,宏观偏析越明显,因此,在生产过程中应该严格控制搅拌速度的大小.