中间包钢液施加电脉冲的冶金效果研究

在攀钢1#板坯连铸中间包上,采用电脉冲处理钢液以提高凝固后铸坯的等轴晶率,对铸坯中心偏析和铸坯内部质量等冶金效果进行了分析.试验结果表明,电脉冲处理中间包钢液后,铸坯等轴晶率为53%～91%,平均66%,与未经过电脉冲处理铸坯相比,铸坯等轴晶率平均提高了45%.电脉冲处理后铸坯中心偏析明显减轻,铸坯内部质量更加良好.电脉冲处理改善铸坯中心碳、磷、硫等元素偏析效果明显,并且随着电流和频率的增加,改善效果更加明显,有利于提高其热轧板力学性能.     

脉冲电流处理方式对45钢凝固组织的影响

45钢(0.43%C)在10kg中频感应炉出钢前(凝固前)经2600V、0.862Hz、电容器电容量200μF脉冲电流处理60s和钢水在铸模凝固过程用相同参数的脉冲电流处理3.5min后发现,两种脉冲电流处理方法均能改善钢的凝固组织:增加等轴晶和减少柱状晶数量,并减少魏氏组织,使珠光体片层间距减小;同时改善了钢的成分偏析,碳、硫、磷的偏析指数分别由未经脉冲电流处理的1.257、1.502和1.384降低至脉冲电流处理的1.125～1.194、1.067～1.300、1.227～1.092。     

镁处理对430铁素体不锈钢夹杂物形成和凝固组织的影响

试验研究了0.000 5%～0.001 2%Mg对60 kg真空感应炉熔炼的430铁素体不锈钢(/%:0.04C、0.25～0.32Si、0.28～0.38Mn、16.5～16.9Cr)夹杂物形成和凝固组织的影响。结果表明,430钢液中添加镁合金后,钢中形成平均粒径更小,数量密度更大的含MgO复合夹杂物;镁合金的加入可以改善430钢的凝固组织,且浇铸温度越低,改善效果越明显,在1 580℃浇铸时,等轴晶率由常规钢的30.8%提高至镁处理钢的88.5%,相应等轴晶尺寸由1 741.6μm降至945.3μm。含MgO夹杂物与δ相二维错配度极小,可作为430钢有效异质形核剂,促进等轴晶的形成,抑制柱状晶的生长,细化凝固组织。     

电脉冲对帘线钢凝固质量影响的实验研究

实验室研究采用正交试验法,对液相线温度以上的帘线钢进行电脉冲处理,考察对帘线钢凝固质量的影响。研究表明,电脉冲处理可明显改善帘线钢的宏观凝固组织,提高等轴晶率（由33％提高到66％）,减少疏松和缩孔;减少夹杂物数量和尺寸,提高帘线钢的洁净度（由12．2个／mm^2减少到4．0个／mm^2）;使帘线钢的碳偏析得到明显改善,试样中心的碳偏析比从1．04降到1．00。     

电流处理细化纯铝凝固组织的研究

介绍了一种改善金属凝固组织的外场处理新方法一电流处理方法。研究了液态下施加直流电流和脉冲电流对工业纯铝凝固组织的影响。结果表明，该方法可以细化纯铝的凝固组织，使粗大的柱状晶变为细小的等轴晶；处理参数不同，对铝锭的宏观组织细化程度不同。     

中间包钢水电脉冲孕育处理对电工钢连铸坯组织的影响

电脉冲孕育是对液态金属施加一脉冲电场处理 ,使液态金属的结构发生变化 ,利用液态金属结构的遗传性来改变铸态金属组织的一种技术。在重钢 15 0mm× 2 10mm方坯连铸时对中间包电工钢钢水连续进行电脉冲孕育处理的试验表明 ,对钢水实施电脉冲孕育处理后 ,连铸坯等轴晶比例从未经处理 19%提高到88% ,未经处理铸坯存在大量粗大柱状晶 ,处理后铸坯组织主要为细小等轴晶 ,并消除了晶间裂纹 ,因此电脉冲孕育处理显著改善了铸坯组织。     

电流脉冲对普通螺纹钢凝固组织的影响

 研究了高熔点的20MnSi螺纹钢电脉冲处理后的微观组织。结果表明，电脉冲处理后的凝固组织中铁素体和珠光体的分布更加均匀，原来严重的魏氏组织和块状的先共析铁素体消失了。定性讨论了电脉冲影响凝固组织的可能作用机理。     

利用元胞自动机法模拟电渣重熔钢锭定向凝固组织

本文应用元胞自动机法发展电渣重熔钢锭组织结构的计算模型,建立基于高斯分布的连续形核模型和生长模型;在节点上采用元胞自动机法(CA)对钢液凝固进行形核和生长计算.结果表明:电渣重熔钢锭凝固组织结构主要由柱状晶构成,在底部有一个垂直的柱状晶带,两边有一个延伸的倒Ⅴ形柱状晶带.本文还考查了电极熔速、渣池温度等工艺参数对温度场...     

电磁搅拌的冶金效果

<正>电磁搅拌对改善铸坯质量、组织结构主要表现在以下几个方面:a.改变凝固过程的动力学条件。电磁搅拌作用是打断枝晶梢成为等轴晶核,使晶粒细化形成细密的等轴晶。电磁搅拌器的安装位置过高,搅拌作用过早终止而再次产生柱状晶;安装位置过低,搅拌作用无法切断已形成搭桥的柱状晶。b.改变凝固过程中热力学条件。电磁搅拌的作用加速了钢液的流动,从而改善了传热条件,     

铁素体不锈钢凝固组织的影响因素

 铁素体不锈钢凝固过程中形成的柱状晶会影响钢的成形性,减少甚至避免铸坯柱状晶的形成,促进等轴晶的形成,对铁素体不锈钢来说尤为重要。采用连铸和模铸的试验方法浇铸了铁素体不锈钢430,以分析影响其凝固结构的因素。结果表明,电磁搅拌对430不锈钢连铸坯等轴晶的形成作用显著。无论模铸试验还是连铸试验,冷却强度对430铸坯柱状晶的形成都有明显的影响。在模铸试验条件下,碳、氮含量越高,越有利于其凝固时等轴晶的形成;在连铸试验条件下,由于温度梯度大,碳、氮含量对凝固组织的影响被削弱,但如果对钢液进行搅拌,碳、氮含量的变化对凝固组织仍然有明显的影响。     

轻压下条件下管线钢铸坯凝固组织与中心偏析的关系

 为研究在动态轻压下条件下等轴晶和柱状晶组织与管线钢板坯中心偏析的关系,试验通过改变中包钢水过热度来获得铸坯中心不同凝固组织,并分析不同凝固组织内的中心偏析情况。试验铸坯分别采用热酸腐蚀、化学分析的方法,定性、定量分析过热度在11~32℃之间,铸坯厚度方向上元素含量分布和不同凝固组织中的偏析形貌。结果显示：过热度在14℃以下的坯样中心为等轴晶组织,过热度在20℃以上的坯样中心完全为柱状晶组织;在现有轻压下条件下,中心为等轴晶和过热度为32℃时中心柱状晶组织的坯样中心偏析度均较低,但因铸坯中心整个等轴晶区内会分布着偏析点,因而较之中心柱状晶组织,中心为等轴晶组织中点状偏析分布范围较宽;当中心为柱状晶组织时,适当提高过热度、优化压下量,可降低中心偏析度,提高中心偏析评级。     

Columnar to equiaxed transition of metals during solidification by using electric current pulse

 A new approach of applying the Electric Current Pulse (ECP) with parallel electrodes to promotion of the transition from columnar to equiaxed crystals and improvement of macrosegregation was introduced. And the experiments of application of ECP in the different stage of solidification have been carried out. The results show that applying ECP in both the initial and the late stage of solidification can promote the columnar to equiaxed transition (CET). Analysis shows that during solidification application of ECP induce a large number of nuclei around the upper surface, which subsequently showers down into the melt and impinges growth front of the columnar crystal. Therefore the CET occurs. In addition, this method is also employed to influence the solidification processing of bearing steel, the results show that the structrue is changed from columnar to equaixed, indicating that ECP can enhance the homogeneity of structure and composition of bearing steel.     

双辊薄带凝固组织的数值模拟(Ⅱ)--数学模型的应用

双辊薄带凝固组织中柱状晶区所占比例对薄带质量有非常重要的影响，本在已建数学模型的基础上，模拟预测了浇铸温度、铸辊转速、熔池高度等工艺参数对双辊薄带凝固组织中柱状晶区比例的影响。模拟结果表明：在全凝固点位置位于铸辊出口处和保持带厚不变的条件下，工艺参数对薄带凝固组织中柱状晶区比例的影响是不同的。     

Columnar to Equiaxed Transition During Solidification of Small Ingot by Using Electric Current Pulse

A new approach to applying the electric current pulse (ECP)with parallel electrodes to the promotion of the transition from columnar crystal to equiaxed crystal and the improvement of macrosegregation was introduced. The ECP was applied to different stages of the solidification. The results showed that the application of the ECP in both the initial stage (the thickness of solidified shell reached 2 mm approximately)and the late stage (the thickness of solidified shell reached 14 mm approximately)of solidification can promote the columnar to equiaxed transition (CET). The analysis showed that during solidification, a large number of nuclei around the upper surface fell off due to ECP, which subsequently showered on the melt and impinged the growth front of the columnar crystal. There-fore, the CET occurred. In addition, this method was also employed to influence the solidification process of bearing steel, and the results showed that the structure was changed from columnar crystal to equiaxed crystal, indicating that ECP can enhance the homogeneity of structure and composition of bearing steel.     

低碳钢和中碳钢连铸方坯初始凝固的对比研究

以低碳钢和中碳钢为研究对象,围绕不同连铸工艺参数对方坯初始凝固行为的影响,利用CA-FE耦合模型模拟实际连铸过程结晶器内方坯的初始凝固行为,考察拉速和过热度对方坯出结晶器坯壳厚度的影响,对比二者出结晶器横截面枝晶微观形貌.研究表明:过热度和拉速增加均能使出结晶器坯壳厚度下降,而拉速的影响更为显著.不同钢种在相同条件下出结晶器坯壳厚度下降梯度不同.过热度越低柱状晶越致密细小,利于提高连铸坯质量,拉速对柱状晶的影响相对较小.由于出结晶器坯壳安全厚度限制,过热度取15℃,低碳钢拉速不能超过2.2 m·min-1,中碳钢拉速不能超过2.5 m·min-1,据此针对不同钢种设计不同拉速可提高连铸效率.同时,模型结果显示低碳钢出结晶器时刻柱状晶更为发达.      

A three-phase model for mixed columnar-equiaxed solidification

A three-phase model for mixed columnar-equiaxed solidification is presented in this article. The three phases are the parent melt as the primary phase, as well as the solidifying columnar dendrites and globular equiaxed grains as two different secondary phases. With an Eulerian approach, the three phases are considered as spatially coupled and interpenetrating continua. The conservation equations of mass, momentum, species, and enthalpy are solved for all three phases. An additional conservation equation for the number density of the equiaxed grains is defined and solved. Nucleation of the equiaxed grains, diffusion-controlled growth of both columnar and equiaxed phases, interphase exchanges, and interactions such as mass transfer during solidification, drag force, solute partitioning at the liquid/solid interface, and release of latent heat are taken into account. Binary steel ingots (Fe-0.34 wt pct C) with two-dimensional (2-D) axis symmetrical and three-dimensional (3-D) geometries as a benchmark were simulated. It is demonstrated that the model can be used to simulate the mixed columnar-equiaxed solidification, including melt convection and grain sedimentation, macrosegregation, columnar-to-equiaxed-transition (CET), and macrostructure distribution. The model was evaluated by comparing it to classical analytical models based on limited one-dimensional (1-D) cases. Satisfactory results were obtained. It is also shown that in order to apply this model for industrial castings, further improvements are still necessary concerning some details.     

脉冲电流对钢凝固组织的影响

 研究了高频脉冲电流对钢水凝固过程中组织的影响,实验室试验结果表明：在钢水中外加一个高频脉冲电场,能有效地控制钢的凝固组织,减少柱状晶,增大等轴晶区。进行了连铸工业试验,效果明显：铸坯中心缩孔和中心裂纹被消除,中心偏析和中间裂纹也得到降低。     

850级钢熔化焊焊缝的组织特征

利用金相显微镜、扫描电子显微镜及附带EDS系统和透射电子显微镜研究850 MPa级焊缝金属的微观组织,并通过分析焊缝金属凝固和相变过程,研究组织形成机制。发现原δ铁素体柱状晶晶界附近的锰和镍含量高于其心部含量。原δ铁素体柱状晶晶界附近组织由平行板条马氏体组成,板条宽度约为300 nm,原δ铁素体柱状晶心部组织由"交织状"板条马氏体组成,板条宽度约为400 nm。分析认为造成原δ铁素体柱状晶晶界附近和心部组织差异的重要原因是锰和镍的偏析,而焊缝金属良好的冲击韧性是因为存在30%"交织状"马氏体和一定量残余奥氏体。     

圆坯连铸过程中坯壳生长规律

采用ANSYS软件建立了圆坯连铸过程的二维凝固传热模型,通过射钉实验以及表面温度的测定对模型进行了实验验证.结果表明模型能较准确地得到任意位置处铸坯坯壳厚度以及预测凝固终点位置.在传热模型的基础上结合铸坯低倍观察着重分析了圆坯坯壳生长规律.发现圆坯凝固过程中柱状晶区坯壳的厚度与凝固时间的平方根呈线性关系,符合平方根定律,并对平方根定律进行了修正,修正项与过热度和凝固速率有关;铸坯中心等轴区坯壳厚度与凝固时间平方根为非线性关系,凝固坯壳的生长不再符合平方根定律;间接证明了圆坯柱状晶生长是单方向传热,等轴晶生长时传热方向不唯一.