整体钢锭模生产锻造钢锭工艺的试验研究

根据凝固理论，采用整体钢锭镶绝热冒口套生产锻造镇静钢锭。整体钢锭模解决了钢锭悬挂裂纹问题，减少两道操作工序，防止了穿钢包模现象的发生，绝热冒口套良好的绝热保温性能使冒口钢水冒容比大大降低，提高了锭身质量，节约大量钢水。     

电渣重熔过程中传热及凝固组织的数值模拟

在凝固传热数学模型基础上,采用正态分布形核模型和二维偏心生长模型,模拟了钢锭重新凝固过程温度场及钢锭凝固组织的生长情况.数值结果表明：电渣重熔钢锭以倒“V”形的柱状晶为主,中心和底部为等轴晶,模拟结果与实验结果符合良好.随着渣温的提高,熔池变得深且宽;随着侧壁换热系数的增大,熔池深度变浅;随着重熔速度的减小,熔池深度也逐渐变浅;较低的渣池温度、较大的对流换热系数有利于等轴晶形成,而重熔速度对凝固组织的影响不大.     

钢锭冷凝过程仿真及试验研究

提出了直接对凝固潜热进行差分计算的一套计算方法，在此基础上开发了三维非稳态凝固传热的计算程序。应用该程序计算了包钢Ｂ９６钢锭模内２０钢钢锭冷却的温度分布和凝固率随时间的变化规律。根据理论计算的预报情况，进行现场工业试验。理论和现场两者相结合确定了最佳的镇静时间和开脱时间。     

谈汽轮机转子轴颈无损检测的超标缺陷及国外对大型钢锭冶金技术的开发

电站用汽轮机服役条件日益苛刻，对核心部件汽轮机转子锻件的要求亦日趋严格。文章列举了汽轮机转子锻件进厂复验中，轴颈无损检测超标缺陷分析的典型实例。论述了轴颈缺陷与大型钢锭凝固特征与偏析的关系；介绍了国外在改进转子大型钢锭冶金质量及开发新型转子材料方面所具有的先进生产制造技术。     

钢锭优化加热计算机控制系统

以钢锭热过程一维无限长圆筒控制数学模型为基础，开发了均热炉群钢锭优化计算机控制系统，并采用美国爱克新公司生产的ＣＩＭ－ＰＡＣ分布式控制系统在马鞍山钢铁公司初轧厂实现了均热炉群钢锭生产过程的在线优化控制和管理。     

钢锭系统热送热装热过程一维在线控制数学模型的研究

为了适应计算机在线控制的要求,利用“改进型田中功法”将“无限长二维矩型数学模型”转化为“无限长圆简一维数学模型”,建立了“钢锭系统热送热装热过程一维在线控制数学模型”。结果表明：对宝钢目前的钢锭热送热装系统而言,一维和二维数学模型计算结果的最大绝对误差为27℃、最大相对误差为2．30％,完全能够满足计算机在线控制系统对数学模型计算精度和速度的要求。所做工作对即将投运的“宝钢钢锭系统热送热装热过程计算机优化控制系统”具有重要的指导意义。     

台车式退火炉流场分析及设计研究

通过研究台车式退火炉的烟气流动情况，提出了影响烟气流动的关键因素是烧嘴和排烟口的位置，烟气在炉内的速度大小及分布对炉子的加热效率和钢锭的退火质量有重要意义。在此基础上，设计了一种新型的退火炉型，流场计算表明，该炉型具有省能、热效率高并能提高钢锭退火质量等优点。     

双辊薄带连铸自动控制系统铸速控制建模优化

为了对双辊薄带连铸自动控制系统铸速进行检测和控制,保持工艺稳定,提高薄带成品质量,建立了凝固终点位置与铸速的数学模型,对其相互关系进行了研究.研究结果表明铸速与凝固终点位置近似线性关系：铸速越大,凝固终点越靠近铸口且易断带或漏钢;铸速越小,凝固终点离铸口越远且易裂纹或轧卡.采用先进的热像仪对熔池与侧封板的接触面温度分布进行实时检测,确定薄带质量最优时的温度分布和铸速.在实际生产过程中,通过调整铸速即可影响熔池与侧封板接触面的温度分布,进而稳定凝固终点最优位置.试验证明了此模型的准确性.     

钢锭系统热送热装热过程数学模型的研究

在全面系统分析了某公司钢锭热送热装系统热过程传热机理的基础上,建立了钢锭冷却、加热过程二维传热数学模型。并采用交替隐式TDMA法对所建立的数学模型进行了数值求解。利用现场的实测数据对所建立的数学模型进行了对比分析计算,模型计算值和实测值的最大相对误差仅为2．46％,完全满足工程应用的要求,证明所建模型是正确可信的,可以作为计算机在线控制的理论基础。     

真空自耗熔炼工艺参数对齿轮钢凝固组织的影响

为进一步提高Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢材料的均匀性和细晶化,建立了直径290 mm的齿轮钢钢锭真空自耗熔炼过程三维数学模型,研究了熔炼工艺参数对钢锭凝固组织分布及晶粒大小的影响规律。结果表明：在工艺参数可调范围内,冷却强度越大,晶粒尺寸越小、数目越多,二次枝晶间距越小;熔池温度越低,晶粒的细化效果越好,二次枝晶间距也越小;降低冶炼速率,形核数目增多,晶粒尺寸减小,但对二次枝晶间距的影响较小。对齿轮钢真空自耗熔炼工艺参数优化调整后,模拟结果显示,自耗锭内部等轴晶区域增大将近一倍,晶粒尺寸得到明显细化;最大二次枝晶间距减小了4.88%,合金元素分布实现均匀化。     

Mathematical Model for Predicting Solidification and Cooling of Steel Inside Molds and in Air

A two-dimensional mathematical model is presented to describe the solidification and cooling of liquid steel. The liquid steel is poured into a mold to obtain a solid mass of desired shape, called an ingot. After cooling of the steel in the mold for some time, the mold is removed. Then the leftover ingot mass is cooled in air. This article is concerned with the above process. Nevertheless, the technique can be very applicable to other processes such as continuous casting.

Partial differential equations describing the process have been discretized using control-volume (or finite-volume) technique. The discretization equations obtained are of tridiagonal matrix form, which have been solved using the well-known tridiagonal matrix algorithm (TDMA) and the alternate direction implicit (ADI) solver. The model has been validated by measuring surface temperatures of molds and ingots using an infrared thermo-Vision scanner. This is then used to compute temperature distribution and solidification status of the ingot as a function of time and type of ingot.     

T/P91焊接质量控制

T/P91钢焊接质量控制至关重要,从影响焊接质量的5个因素着手,结合多年来的焊接实践经验,分别阐述了人员、设备、材料、工艺、环境等方面的控制要点,指出了容易产生缺陷的关键点,并对不同焊接方法的质量控制过程进行了详述,分析了焊接工艺对接头性能的影响,最后对预防和消除不合格焊缝提出了控制措施.     

多晶硅锭中硬质点分析及控制研究

以多晶硅锭中硬质点为研究对象,通过实验研究和数值模拟的方法,对多晶硅锭中硬质点进行形貌和成分分析,并提出改善控制方法。研究结果表明硅锭中部的硬质点较细小,主要由SiC组成;硅锭头部的硬质点较粗大,主要由SiC和Si₃N₄组成,还有少量O的存在。进一步研究发现多晶硅定向凝固铸锭炉的热场结构对于多晶硅锭硬质点形成有直接影响,通过改进热场结构,优化晶体生长界面,显著减少了铸锭中硬质点的数量。     

中频无芯感应熔炼炉熔炼过程中断后的温度特性数值模拟

对中频无芯感应熔炼炉内钢料在熔化过程中断后的降温和凝固过程进行了数值模拟。研究了熔化过程中突然断电后熔炼炉内钢料的相界面变化、温度分布及变化的规律。讨论了正常熔化时间即断电前炉内状态对断电后钢液凝固和炉内温度变化的影响。结果表明：正常熔化中突然断电后,熔化仍将进行,但相界面移动速度变小,熔化逐渐终止;正常熔化时间越长后,断电后继续熔化的钢量越多。     

Thermosolutal flow in steel ingots and the formation of mesosegregates

The influence of the thermosolutal convection of the liquid steel in the solidifying core of a 3.3-ton ingot on the formation of banded mesosegregates is investigated by a multiscale solidification model. We first show how the thermosolutal flow structure in the solidifying core depends on the relation between the interacting thermal and solutal buoyancy forces and the coupling by the phase-change kinetics. We further show that banded mesosegregates are triggered by instabilities of the solidification front, that their location is determined by flow instabilities, and that their “A” or “V” orientation depends on the global direction of the flow circulation. Moreover, the results show that local remelting is not necessary to develop a channel mesosegregate. Destabilization of the mushy zone with local variations of the solidification velocity is sufficient.     

Growth of multi-crystalline silicon ingot by improved directional solidification process based on numerical simulation

A multi-crystalline silicon (Si) ingot was simulated and grown using the improved directional solidification (DS) process. Numerical simulations were performed with two different cooling paths and two different coolant flow rates in order to demonstrate the thermal characteristics in the improved DS furnace during the crystal growth. The temperature distributions in the furnace and locally (at the silicon ingot) were predicted as a function of time. From these result, a multi-crystalline Si ingot weighing 300 kg was grown within 40 h using the improved DS process. The Si ingot had a grain size that was larger than 5 mm, and the structure of the ingot was in the form of vertical columns. From the analysis results, the Si ingot exhibited a resistivity below 2 Ω cm and a life time above 3 μs.     

板坯质量在线诊断分析系统的研究与开发

针对板坯表面裂纹和内部裂纹两大类质量缺陷,基于凝固传热仿真、应力应变计算及连铸相关冶金工艺理论分析,并结合浇铸异常事件专家知识库方法,开发了CISDI板坯质量在线诊断分析数学模型及其应用软件CISDI_SQDS ONLINE R2011,其中引入裂纹生成指数来作为质量评级的参考理论指标,并在其计算过程中耦合考虑了与浇铸冶金准则密切相关的质量损失因子和异常事件对应的调节因子,实现了理论解析与专家系统的有机结合,为板坯质量的预测和控制提供了重要的理论工具,以期在板坯连铸生产中得以有效的推广应用。