架空导线用高中强铝合金锭坯轮带式连铸生产工艺

分析了工艺参数对架空导线用高、中强铝合金轮带式连铸锭坯质量的影响。介绍了铝合金轮带式连铸过程中锭坯的各种典型缺陷及控制方法。结合现场生产提出了铝合金轮带式连铸生产工艺的优化方向,并利用轮带式连铸工艺生产出能够制备合格高、中强铝合金架空导线用的锭坯。     

Ar气泡在连铸坯固/液界面处运动行为的物理模拟研究

针对连铸过程中水口吹Ar工艺导致的铸坯缺陷,利用Cu质水冷插针进行物理模拟实验,研究了气泡在连铸坯固/液界面处的运动行为.通过观察气泡在固/液界面的运动行为,研究气泡被铸坯捕获机理.同时,对现场铸坯进行了取样分析,发现弯月面处生长的枝晶是气泡被凝固坯壳捕获的一个重要因素,进而提出生产中采用水口电磁制动和结晶器窄面处电磁搅拌的方法来改善铸坯质量,减少气泡凝入铸坯.     

气膜对6063铝合金连铸坯中心裂纹及表面质量的影响

在6063铝合金连铸过程中使用气膜润滑技术,研究了气膜对液穴形状及铸坯表面质量的影响.结果表明,气膜可以有效改变液穴形状,使铸坯凝固过程中不可补缩区缩小,内应力和应变降低,消除了中心裂纹产生的诱因;气膜降低了结晶器的一次冷却强度,缩短了结晶器有效冷却长度,消除了冷隔及偏析瘤;同时,液体金属在气体的约束力下与结晶器内壁"软接触",减小了与结晶器间的摩擦,因此铸锭表面质量明显改善.     

电磁振荡对铝合金半连铸坯微观组织及溶质元素晶内含量的影响

研究了电磁振荡作用下7075铝合金半连铸坯微观组织及溶质元素的晶内分布，对其细化、非枝晶组织形成及溶质元素晶内含量的影响机制进行了探讨。认为在电磁振荡作用下，熔体中结晶核心增加，游离晶粒的枝晶生长方式得到抑制是形成均匀细小的近球形和蔷薇形非枝晶组织的原因，并从电磁场改变7075铝合金凝固过程中的溶质分配系数、结晶间隔、液穴内部温度场、流动场以及微观组织形貌等方面出发，分析了电磁振荡对溶质元素晶内含量的影响。     

水平连续铸造5182铝合金组合磁场作用下的组织演变

采用试验的方法研究了组合磁场作用下5182铝合金水平连铸过程中铸态组织的演变。试验结果表明,在无磁场作用的常规铸造条件下,由于重力影响,熔池中热的熔体上升,冷的熔体下降,铸锭下表面冷却强度大于上表面,导致液穴内部产生不均衡的流场及温度场,进而导致铸锭内部产生不均匀的铸态组织;在施加组合磁场作用后,电磁力引起的对流使熔体得到充分搅拌,加强了熔体中的传热传质,使液穴变浅,有效减少了因重力而产生的温度场差异,铸锭的铸态组织也由常规条件下粗大且不均匀的柱状晶组织转变为细小的等轴晶组织。     

水平连铸结晶器内气隙研究

气隙阻碍铸坯与结晶器之间进行热传递,影响连铸生产效率和铸坯质量,对水平连铸结晶器内气隙产生的原因、过程进行了较为详细的叙述,同时分析了影响气隙产生和分布的四个因素：金属液静压力、坯壳厚度（铸坯收缩）、结晶器冷却情况和铸坯自重。     

无氧铜水平连铸液穴深度与浇注温度关系研究

在连续铸造过程中,铸坯液穴深度受冷却水量、拉坯速度及浇注温度等工艺参数的影响,掌握其影响规律对提高铸坯质量有显著帮助。本文通过ProCAST软件对100 mm×10 mm规格无氧铜方形铸坯的水平连铸进行研究,探究液穴深度与浇注温度之间关系。分析结果表明:浇注温度对液穴深度有一定影响;提高浇注温度可以使液穴深度加大,增大铸型温度,从而减小铸坯的温度梯度,降低其热应力;无氧铜水平连铸液穴深度与浇注温度呈线性关系,浇注温度越高,液穴深度越大。     

拉速对紫铜水平连铸坯凝固行为及组织场影响规律研究

水平连铸是生产铜板带坯的常用方法，探索工艺参数变化对铸坯质量的影响规律十分重要。采用数值模拟的方法分析了水平连铸拉速变化对结晶器内温度场、液穴深度、冷却速率等的影响规律，并结合工艺试验揭示了拉速变化对铸坯组织的影响机理。结果表明，随着铸坯拉速的不断提高，结晶器内的液穴深度持续增加，铸坯表面和芯部沿牵引方向的冷却速率均逐渐降低，且二者的冷却速率差值逐渐减小，当拉速为149 mm/min时，二者冷却速率达到相同；随着铸坯拉速的不断提高，铸坯截面上晶粒生长方向与牵引方向的夹角θ逐渐增大，晶粒生长距离缩短，铸坯表面上晶粒数目增加，平均晶粒直径从1.96 mm逐渐减小到1.05 mm，整体组织均匀性明显提高。     

方坯连铸中心偏析的数值模拟

基于连续模型对连铸方坯的中心偏析进行了数值模拟,分析了枝晶间液相流动对铸坯中心偏析的影响.采用SIMPLER算法开发程序,耦合求解模型中动量、能量和溶质守恒方程.对方坯的三维模拟结果表明,液相密度差异引起的自然对流使枝晶间富含溶质的液相不断向铸坯中心聚集.中心区域平均溶质浓度在液相穴深处迅速升高,并在凝固末端达到最大值.严重的正偏析集中在中心线周围.改善中心偏析关键在于控制液相穴末端的枝晶间液相的流动状况.     

锡磷青铜水平连铸坯凝固组织的数值模拟

水平连铸是锡磷青铜板坯生产的主要方式,凝固过程在结晶器内部进行,故凝固过程一直是“黑匣子”,为探索水平连铸工艺参数变化对铸坯凝固行为的影响规律,建立冷却参数与铸坯宏观组织之间的内在关系,本文对水平连铸锡磷青铜合金凝固过程中的晶粒生长进行准确建模并分析,研究牵引机拉速对铸坯温度场和凝固组织的影响。结果表明：铸坯出口温度随牵引机拉速增加而线性增加;提高牵引机拉速会使凝固位置外移、糊状区宽度增加、液穴深度增加,晶粒生长方向与牵引方向的夹角增大,心部等轴晶数目增加以及晶粒平均尺寸减小。     

OSP连铸坯二冷凝固过程的研究

应用有限元仿真软件MSC．Marc,采用二维切片法,以邯钢CSP薄板坯连铸生产线为研究对象,分析铸坯在二冷区的凝固传热规律。结果表明,在二次冷却区,拉速增大0．1m／min,铸坯表面温度将升高10℃左右,出结晶器坯壳厚度减少约0．26mm,液相穴长度延长约0．16m;过热度增大10℃,铸坯表面温度提高15℃左右,出结晶器口铸坯的厚度减薄0．65mm,液相穴长度延长约0．2m;冷却强度增大10％,铸坯表面温度降低,第四冷却段最明显,约40℃左右,液相穴长度减少约0．27m,结晶器出口铸坯的坯壳厚度基本没有发生变化。     

环缝结构对电磁连铸流场和温度场的影响(英文)

建立描述环缝式电磁连铸A357铝合金圆坯过程的数学模型,采用有限元法求解电磁场,采用有限体积法求解流场和温度场,并对电磁场和温度场的计算结果进行实验验证,分析环缝宽度、环缝位置和芯棒长度等结构参数对环缝式电磁连铸过程流场、温度场和凝固过程的影响。结果表明:环缝宽度越小,液穴中的温度梯度越小,温度场越均匀;随着芯棒长度的增加,由于芯棒的错位液穴内的循环流减小,温度梯度变大;当环缝位于铸坯边沿时,液穴中的温度梯度降低明显。     

基于改善连铸板坯中心偏析的传热仿真软件

针对连铸坯中心偏析的形成机制,本文设计开发了基于改善连铸板坯中心偏析的凝固传热仿真优化软件。软件模型细化了连铸过程中的边界条件,充分考虑了各个方向上(尤其是铸坯宽度方向)和不同铸坯表面位置的冷却边界条件差异,可准确地预测连铸过程中铸坯的凝固行为和液芯三维形状,以及分析预测铸坯的偏析区域。针对模拟分析结果,软件可以对实际铸机的冷却系统进行优化,改善连铸坯的中心偏析问题。针对AH36的实际生产工艺参数,软件对连铸板坯的液芯形状和中心偏析产生区域进行了预测。预测结果与实际生产中的铸坯中心偏析位置完全吻合。     

CSP连铸坯二冷凝固过程的研究

应用有限元仿真软件MSC.Marc,采用二维切片法,以邯钢CSP薄板坯连铸生产线为研究对象,分析铸坯在二冷区的凝固传热规律.结果表明,在二次冷却区,拉速增大0.1 m/min,铸坯表面温度将升高10 ℃左右,出结晶器坯壳厚度减少约0.26 mm,液相穴长度延长约0.16 m;过热度增大10 ℃,铸坯表面温度提高15 ℃左右,出结晶器口铸坯的厚度减薄0.65 mm,液相穴长度延长约0.2 m;冷却强度增大10%,铸坯表面温度降低,第四冷却段最明显,约40 ℃左右,液相穴长度减少约0.27 m,结晶器出口铸坯的坯壳厚度基本没有发生变化.     

差相磁场对水平连铸7075铝合金锭坯组织与性能的影响

采用宏微观组织观察和拉伸试验,研究了差相磁场对铝合金水平连铸7075铝合金锭坯组织与力学性能的影响。结果表明,差相磁场可以显著改善7075铝合金铸锭的铸态组织,使粗大不均匀的羽毛晶转变成细小均匀的等轴晶。致密性好、无疏松的羽毛晶的抗拉强度明显高于致密性差、存在大量疏松的等轴晶的抗拉强度;差相磁场使铸锭的组织更加均匀。     

Be-38Al合金组织的改性研究

铸态铍铝合金组织为粗大的柱状树枝晶,提高冷却速度或塑性变形能细化晶粒,减小柱状晶区面积,提高力学性能。结果表明,当冷却速度达300℃/s时,Be-38Al合金晶粒尺寸仅为5~10μm,铸锭表现为完全的等轴晶组织。铸造Be-38Al合金经热压变形后,柱状晶发生碎化。在500℃将热压坯锭由16.5 mm轧制至5.0 mm,枝晶组织进一步碎化,一些区域形成沿轧制方向变形拉长的晶粒,这表明Be-38Al合金在轧制过程中未发生动态再结晶。与铸态合金相比,Be-38Al合金的热轧板材力学性能提高,抗拉强度由61.5 MPa提高到269.8 MPa,伸长率由2.0%提高到3.5%。     

连铸板坯表面纵裂纹的形成原因及控制

连铸坯表面纵裂形成于结晶器内,由于凝固前沿树枝晶间富集液相导致的枝晶间脆性及结晶器中γ晶粒粗大导致的晶界脆性。在结晶器5种复杂应力的作用下,在结晶器内初生坯壳的薄弱处形成纵裂纹。坯壳出结晶器后,二冷段上部过强的冷却或对弧不良等各种应力都会促进纵裂纹的进一步扩展和延伸。为了防止纵裂纹萌生,首先要控制好结晶器保护渣及结晶器冷却工艺使结晶器传热均匀,防止坯壳凹陷变形;其次尽量降低钢中S、P等杂质元素含量,C含量避开包晶区。     

齿轮钢大圆坯的铸态组织及轧制遗传性

基于φ500 mm大圆坯连铸连轧生产22CrMoH汽车桥齿钢的工艺,通过对铸坯低倍组织及高倍金相组织、轧后带状组织系统分析,开展了齿轮钢大圆坯铸态组织及轧制遗传性研究。研究发现,22CrMoH齿轮钢连铸大圆坯近表面细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区的枝晶尺寸存在明显差异;自表面至芯部二次枝晶间距逐渐增加,退火状态下枝晶主干位置以铁素体为主,枝晶间以珠光体为主;轧后带状组织形态主要受铸态组织二次枝晶间距和轧制变形的影响;轧后退火态铁素体带宽自表面至芯部呈现增加趋势。     

GCr15轴承钢大方坯宏观碳偏析形成机理及二次冷却调控机制研究

以国内某钢厂GCr15轴承钢连铸坯实际生产为研究对象,建立了GCr15轴承钢连铸坯凝固传热-微观组织耦合模型,通过研究不同连铸二次冷却模式下大方坯凝固组织特征参数（二次枝晶间距(SDAS)、中心等轴晶率(ECR)）的变化规律,阐明了二次冷却模式对GCr15轴承钢连铸坯凝固组织的影响机理。在此基础上,结合工厂试验与数值模拟分析,阐述了凝固组织特征对宏观碳偏析的作用机理。综合以上研究,揭示了GCr15轴承钢连铸坯二次冷却模式-凝固组织特征参数-宏观碳偏析的作用关系,从“宏-微”观角度提出,通过改善二次冷却调控机制,优化铸坯凝固组织结构,进而减轻GCr15轴承钢的宏观碳偏析。     

电磁连铸对Incoloy800H合金铸坯内TiN分布和内裂纹的影响

研究开发了Incoloy800H耐腐蚀合金立式电磁连铸制备方法,成功制备出截面为100 mm×100 mm的Incoloy800H连铸坯,并研究了其内部凝固组织、内部裂纹和TiN分布等物理现象。结果表明,常规立式连铸Incoloy800H铸坯的内部组织粗大、存在严重的内部裂纹和大量TiN夹杂物;采用立式电磁连铸后,制备的Incoloy800H合金连铸坯的中心等轴晶率从2.45%增加至41.45%,且中心等轴晶的平均晶粒尺寸由10.83 mm减小至1.28 mm,并有效地消除了内部裂纹。TiN数量与分布的研究结果表明,立式电磁连铸条件下,铸坯中心的大尺寸TiN(大于2μm)数量由3.71×10~(-4)μm~(-2)降至1.59×10~(-4)μm~(-2),使易于诱发内裂纹的TiN数量显著减少,并抑制了TiN团簇的形成,有助于枝晶间的液态合金的补缩;另一方面,电磁连铸促使Incoloy800H合金连铸坯形成细小的等轴晶,减轻了合金元素偏析并减少了大尺寸TiN的数量,从而减少了萌发裂纹的机率,有效地抑制了内部裂纹的形成。