电磁搅拌改善板坯凝固组织的试验研究

采用正交设计方法,考查电磁搅拌工艺参数对铸坯质量的影响。并利用优化的电磁搅拌参数,进行大量的工业试验,研究了电磁搅拌对板坯凝固组织的等轴晶率和枝晶臂间距的影响。试验结果表明,铸坯的等轴晶率提高了9．48％,一、二次枝晶臂间距分别缩小了6％和11．7％,细化了组织,显著改善了铸坯的质量。     

M-EMS搅拌强度对重轨钢均质性及凝固组织的影响

试验对比研究连铸M-EMS不同搅拌强度对U75V(RH340)重轨钢均质性的影响。结果表明:无搅拌试验铸坯均质性最优,C元素偏析度极差为0.13～0.20,标准均方差为0.027～0.048;Mn元素偏析度极差为0.04～0.06,标准均方差0.012～0.014,负正偏析交替不明显,最大正偏析集中于铸坯中心区域,铸坯柱状晶发达;强搅拌(380×10~(-4) T)试验铸坯等轴晶比例高,晶粒尺寸小,C元素负正偏析交替明显。强搅拌(380×10~(-4) T)试验铸坯轧制钢轨轨头C元素偏析度极差0.08,弱搅拌(220×10~(-4) T)为0.05,无搅拌为0.03;强搅拌(380×10~(-4) T)试验铸坯轧制钢轨轨腰正偏析区正偏析范围1.01～1.03,弱搅拌(220×10~(-4) T)为1.03～1.05,无搅拌为1.02～1.06。由此提出:取消结晶器电磁搅拌,采用"二冷(凝固末端)电磁搅拌+凝固末端压下"的技术思路,并确定二冷(凝固末端)电磁搅拌安装位置为距离结晶器液面5.0～6.0 m区域。     

振动激发金属液形核对锌凝固组织的影响

为提高铸坯的等轴晶率和凝固组织的均匀性,以金属锌为研究对象进行了大量的振动激发金属液形核实验。结果表明,当一种带有冷却结构且进行高频振动的晶核发射器插入锌液内时,锌液在晶核发射器表面迅速形核且长大,在高频振动作用下表面形成的晶粒将被折断剥离,从而连续不断地弹射到锌液中,成为凝固过程中形成大量等轴晶的晶核来源;采用带有水冷和气冷结构的晶核发射器对锌液进行振动激发形核处理后,锌凝固组织中的等轴晶率可分别提高到65%和80%。     

振动激发金属液形核对锌凝固组织的影响

为提高铸坯的等轴晶率和凝固组织的均匀性,以金属锌为研究对象进行了大量的振动激发金属液形核实验。结果表明,当一种带有冷却结构且进行高频振动的晶核发射器插入锌液内时,锌液在晶核发射器表面迅速形核且长大,在高频振动作用下表面形成的晶粒将被折断剥离,从而连续不断地弹射到锌液中,成为凝固过程中形成大量等轴晶的晶核来源;采用带有水冷和气冷结构的晶核发射器对锌液进行振动激发形核处理后,锌凝固组织中的等轴晶率可分别提高到65%和80%。     

MgO-Al_2O_3-SiO_2复合夹杂物对430不锈钢凝固组织的影响

通过真空感应炉试验,研究不同Mg含量处理所获得的不同MgO-Al2O3-SiO2复合夹杂物对凝固组织的影响。试验结果表明,随着钢中Mg含量的增加,铸锭等轴晶率呈现先升高后下降的趋势,而等轴晶尺寸和柱状晶宽度呈现先降低后升高趋势,存在一个最佳的Mg的质量分数范围(5~13)×10-6,铸锭的等轴晶率在70%以上。夹杂物观测并结合热力学计算发现,随着钢中Mg含量的增加,MgO-Al2O3-SiO2复合夹杂物外层逐步析出MgO·Al2O3相;然而,Mg的质量分数高于13×10-6时,夹杂物外层开始析出2MgO·SiO2相。晶面错配度计算表明,MgO·Al2O3与δ-Fe的错配度为1.2%,2MgO·SiO2与δ-Fe的错配度为13%。可以判断,MgO·Al2O3相可促进等轴晶形成,抑制晶粒长大,2MgO·SiO2相则起不到促进形核作用。从而解释了铸锭等轴晶率、晶粒尺寸随Mg含量的变化规律。     

超声波和电脉冲对钢液凝固组织的影响

采用自行设计的超声波设备开展了超声波处理45钢凝固组织试验;采用脉冲磁场装置开展了60Si2CrVA弹簧钢浇铸前和浇铸后40 s施加电脉冲试验。试验结果表明,超声波处理显著提高45钢铸锭的力学性能;60Si2CrVA弹簧钢浇铸前施加脉冲磁场,铸锭中等轴晶比例由未施加脉冲磁场的49%提高至施加5 Hz/200 V脉冲磁场的74%,等轴晶尺寸由1 mm细化至0.4 mm;60Si2CrVA弹簧钢浇注后40 s施加脉冲磁场,随脉冲磁场作用时间的增加,等轴晶比例升高,等轴晶尺寸减小。     

结晶器内嵌套对连铸方坯凝固组织的影响

通过方坯结晶器上端内嵌石墨套改变结晶器内凝固坯壳层界面前沿的温度梯度，研究了给定的浇注温度下嵌石墨套对连铸坯凝固组织变化的影响。嵌石墨套结晶器显著改变其凝固壳前端钢液的温度分布，有效地抑制铸坯柱状晶的生长，扩大等轴晶区，减轻凝固偏析。     

La、Ti处理对FeCrAl不锈钢凝固组织的影响

采用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对La、Ti处理的FeCrAl不锈钢铸锭凝固组织进行了分析研究,结果表明:未经La、Ti处理的纯铁素体不锈钢凝固组织中晶粒尺寸较大,纵向截面晶粒平均值为4.64mm,横向截面晶粒尺寸平均为4.71 mm;La处理不锈钢可以明显细化钢中凝固组织的晶粒尺寸;Ti在细化FeCrAl不锈钢晶粒的同时可以提高不锈钢的等轴晶率;加入La和Ti后形成的高熔点第二相粒子有利于细化晶粒,钢中析出的大量TiN可以提高凝固组织的等轴晶率.     

Effect of M-EMS on the solidification structure of a steel billet

Effects of mold electromagnetic stirring (M-EMS) on the solidification structure of 45# steel billet were investigated by examination of interdendritic corrosion The results show that the primary and secondary dendrite arm spacings increase from the edge of the billet to the center and decrease obviously with increasing electromagnetic torque, which will be beneficial to refine the solidification structure and enlarge the equiaxed crystal zone. The ratio of equiaxed crystal increases by 15.9% with the electromagnetic torque increasing from 230 to to the central area, where the cooling rates are similar at different torques. The closer to the central area, the less the influence of M-EMS on the cooling rate is. The ratio of the primary to secondary dendrite arm spacing is approximately 2.0, namely, λ1 ≈2λ2, and is constant irrespective of the stirring intensity and position of the billet. Original position analysis (OPA) results indicate that the center segregation of the billet is greatly improved, and the more uniform and compact solidification structure will be obtained with the increase of stirring intensity.     

化学成分对430铁素体不锈钢凝固结构的影响

在430铁素体不锈钢成分体系基础上,研究了成分的变化对430铁素体不锈钢凝固结构的影响。经试验发现,含碳量的变化显著影响430铁素体不锈钢的凝固组织,含碳量越高,铸锭中的等轴晶比率越大;而Ti元素的加入,虽然有利于430铁素体不锈钢铸锭中等轴晶的形成,但需要保证TiN在钢的液相线附近析出,促进钢的异质形核,从而优化钢的凝固结构。     

二冷电磁搅拌对无取向硅钢连铸坯质量的影响

研究了二冷电磁搅拌参数对无取向硅钢XG800 WR连铸板坯等轴晶率、中心偏析及白亮带的影响。结果表明,搅拌电流从0A增加到400 A,铸坯等轴晶率由19.6%增至26.5%;搅拌频率从0Hz增加到8 Hz,等轴晶率由21.7%增至26.1%。随搅拌电流增加,铸坯中心S、Si、Mn的偏析度先减小而后增加;搅拌强度过大,铸坯出现白亮带,白亮带处Si、Mn、S产生负偏析,S的负偏析最大,相应会导致铸坯中心S、Si、Mn元素的正偏析显著增加。综合考虑增加铸坯等轴晶率和减轻中心偏析以及避免产生白亮带,选取350 A/6 Hz的电磁搅拌参数为最佳。     

M-EMS对马氏体不锈钢连铸坯质量的影响

根据工业试验结果,分析了结晶器电磁搅拌（M-EMS）对马氏体不锈钢连铸坯的中心疏松、等轴晶率、缩孔及表面质量的影响,并对电磁搅拌对铸坯凝固的影响机理进行了探讨。结果表明：经结晶器电磁搅拌后,当平均磁感应强度B为0．066T时,铸坯中心等轴晶率平均达到了50％,最高达57％,中心疏松均在1.5级以下,中心缩孔90％在1．0级内;铸坯表面质量由使用二冷区电磁搅拌的85％提高到97％,为结晶器电磁搅拌工艺参数的优化及设计提供了一定的依据。     

中碳钢板坯保护渣结晶性能的优化

选取常规用保护渣和高拉速用优化保护渣研究了其高温结晶性能与玻璃质渣膜回温结晶性能.研究表明,优化后的高碱度保护渣具有较高的结晶温度和较低的脱玻化温度,同等实验条件下析晶能力更强,结晶相主要为枪晶石(3CaO.2SiO2.CaF2),并且晶粒粗大,凝固组织中有大量空隙,渣膜表面粗糙度大,有利于增加渣膜热阻,更适合于高拉速生产.     

PMO和冷却速率对5CrNiMoV热作模具钢凝固组织的影响

为研究脉冲磁致振荡(PMO)和冷却速率对5CrNiMoV热作模具钢凝固组织及偏析的影响,利用自制的高通量凝固过程热模拟试验机,对5CrNiMoV热作模具钢进行不同冷却速率下的PMO处理试验。结果表明,随着冷速增大,平均晶粒尺寸逐渐减小;PMO处理可以扩大等轴晶区,冷速越大,细化效果越明显。PMO作用下熔体内部产生强制对流,可以有效改善元素偏析,3种冷速下C元素相较于Cr元素和Mn元素偏析改善更显著。     

含硼中碳钢铸坯角部横裂纹影响因素分析

基于含硼中碳钢A36一LB的生产实践，分析了钢水成分、钢中硼含量、振动曲线、结晶器水量、二冷制度及对弧、辊缝精度等对铸坯角部裂纹的影响，并提出了相应的控制措施，如控制钢水叫（S）≤0．015％、w（Mn）／w（S）〉37．6；w（Ca）／w（A1。）〉O．09；结晶器振动冲程减小11mm，并提高振频使负滑脱时间降低32％左右；结晶器宽面和窄面水量稳定在4000和380L／rain，并采用弱冷冷却曲线、降低二冷水总水量，同时减少铸坯边部水量50％以提高边部温度；定期进行辊缝仪测试，加强检修力度和及时更换不良辊列，使其精度控制在合理范围内等，这些措施有效地改善了铸坯角部裂纹，使其降级比率和质量异议均低于当月该厂生产的Q235B钢。     

Effect of permanent magnet stirring on internal quality of steel

Permanent magnet stirring (PMS) featuring low power dissipation and high-intensity magnetic field was investigated as a means of decreasing internal solidification defects. In this study, the magnetic Taylor number (Ta) was used to quantify the melt ?ow. Initial research of PMS involved a laboratory study of the solidification of Sn–20 wt-% Pb alloy. An industrial plant trial with continuously cast tire cord steel confirmed that PMS, in accord with the laboratory findings, produced an improvement in central cavities in the cast product. Moreover, it was established that PMS is an alternative method for reducing carbon macrosegregation in tire cord steel billets with different section sizes. It was also found that PMS (Ta?=?8.97?×?10⁷) was more effective for improving central carbon macrosegregation of tire cord steel than electromagnetic stirring (Ta?=?6.33?×?10⁷) due to the larger Ta related to the driven-flow intensity of the residual melt.     

脉冲电流对钢液凝固过程中夹杂物迁移行为的影响

在钢液凝固过程中施加脉冲电流,通过观察和分析凝固试样中夹杂物的形貌、数量、尺寸和分布状态等,以研究施加脉冲电流对钢中夹杂物迁移行为的影响。结果表明,在脉冲电流的影响下,钢液凝固初期形成的晶核会发生脱落而形成结晶雨;在晶核下落过程中,钢中夹杂物也会随之向下部迁移。随着脉冲电流强度的逐渐增加,钢锭上、中部夹杂物逐渐减少,晶粒尺寸变小。在本试验条件下,当电流强度为56.6 A/cm2 时,钢锭上、中部夹杂物的总面积和总数量分别比未施加脉冲电流时的降低46.9% 和35.6%。对于夹杂物含量要求较高的钢种而言,在钢锭凝固过程中施加脉冲电流,控制结晶雨的形成和迁移过程不失为一种有效去除钢中夹杂物、提高钢锭质量的技术手段。