过热度对帘线钢连铸方坯碳偏析的影响

针对帘线钢生产过程中出现的质量波动问题,采用钻屑成分分析和低倍组织分析方法,研究了不同过热度对帘线钢连铸方坯横纵向碳偏析的影响。研究结果得出：（1）偏高过热度（34 ℃）比偏低过热度（29 ℃）,其对应的中心碳偏析程度更低,中心线位置碳元素质量分数的波动程度更小;（2）V形偏析带是造成铸坯中心线位置偏析指数纵向发生波动的直接原因,这也表明仅通过横断面来判定铸坯偏析情况的好坏存在局限性;（3）过热度越低,等轴晶比例越高,但同时由于能够抽吸到中心位置附近的高溶质液相量更大,中心位置的偏析程度及波动程度可能更大。因此,对于本厂所生产的帘线钢而言,采用偏高的过热度铸坯碳元素分布更为均匀,质量更为稳定。     

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。     

连铸坯凝固组织的数值模拟

以莱钢特钢事业部50 t电炉生产线生产28MnCr5的连铸过程为研究对象,运用ProCAST软件的CAFE模块对28MnCr5齿轮钢小方坯的凝固组织进行模拟,研究不同过热度对铸坯凝固组织的影响。结果表明：浇钢过热度在10～40 ℃变化时,对结晶器的初生坯壳厚度影响很小,浇钢过热度提高,铸坯柱状晶枝晶明显变发达,等轴晶率显著减小。当过热度在10～20 ℃时,铸坯凝固组织符合28MnCr5对凝固组织的等级要求。     

易切削非调质38MnVS钢中硫化物析出规律热力学分析

利用Thermo-Calc热力学计算软件对易切削非调质钢38MnVS中硫化物的析出进行计算模拟,并利用SEM对铸坯中MnS析出形貌进行观察,分析其析出规律.通过热力学计算得到38MnVS钢的相平衡等值图,并研究了C、Mn、Si、S、V各元素含量的变化对MnS平衡析出规律的影响;利用Scheil-Gulliver模块模拟了38MnVS钢的凝固过程;通过对38MnVS连铸坯中硫化物三维形貌的观察,结果表明:从铸坯边缘到中心的1/2处,硫化物形貌渐变,由杆状变成片状,再到中心变成杆状、片状共存;杆状、片状硫化物均为共晶反应产物;当合金含量较高时,杆状硫化物向片状硫化物转变.     

连铸坯凝固过程的数值模拟研究

研究了拉速和过热度相关工艺参数对铸坯温度场的影响规律,利用Fluent软件模拟石油套管用钢37Mn5铸坯的连铸凝固过程,分析了连铸坯凝固传热过程的温度场。讨论了不同过热度和拉坯速度条件下铸坯温度场的分布情况。总结了连铸圆坯凝固过程的传热特点,优化了工艺参数。结果表明,优化后的工艺参数可以指导生产实践。     

钢中化学成分对板坯中间裂纹影响的分析

中间裂纹是连铸板坯中常见的主要内部质量缺陷。随着铸坯的厚度越来越厚,轧制过程中的压缩比不断降低,对铸坯的内部质量要求越来越高。钢中碳、锰、硫、磷等元素含量和辊缝收缩、二冷水、拉速、过热度等会影响钢坯中间裂纹的发生。利用酸浸和扫描电镜对裂纹处元素进行了分析,得到裂纹处主要化学元素的含量;并采用单因素法对抽样板坯低倍数据进行了分析,得出化学元素对中间裂纹的影响;同时对拉速、比水量、钢水过热度等因素的影响也进行了分析,得出钢中锰、硫、磷等元素在枝晶间的富集是板坯产生中间裂纹的内部因素,而工艺操作条件也会对中间裂纹的产生有一定的影响。     

连铸工艺参数对高碳钢小方坯凝固组织的影响

通过CAFE模型,对SWRH82B钢小方坯的凝固组织进行数值模拟,研究了中间包钢水过热度、连铸坯拉速、二冷比水量对铸坯凝固组织的影响规律。结果表明,钢液过热度从5℃增加到45℃,铸坯的等轴晶率从39.7%不断减小到23.1%,晶粒尺寸变大;过热度为25~35℃时,等轴晶率和晶粒尺寸变化小。二冷比水量从0.5 L/kg增加到0.8 L/kg时,铸坯等轴晶率逐渐从34.4%减小到29.2%,但是晶粒尺寸不断变大。比水量达到0.8 L/kg后,继续增加将不再减小铸坯等轴晶率,但是会细化晶粒。拉速从1.25 m/min提高到2.25 m/min,铸坯等轴晶率由29.1%不断增大到38.3%,晶粒也随之不断细化。     

帘线钢小方坯82A铸坯表面和内部缺陷分析

帘线钢的表面裂纹缺陷和中心偏析是影响铸坯质量的关键因素。采用了铸坯表面宏观缺陷分析、裂纹微观形貌表征、Gleeble高温力学性能、中心偏析等检测手段,对帘线钢82A断面150 mm×150 mm小方坯在稳态和非稳态浇铸条件下,铸坯表面和内部质量缺陷进行了分析。结果表明,铸坯振痕间距为13 mm,角部出现振痕紊乱;非稳态铸坯表面振痕波谷和凹坑处均发现了明显的横裂纹,而稳态样品则未见明显的表面横裂纹。铸坯内部沿着中心缩孔有长约55 mm中心裂纹,铸坯平均中心碳偏析指数达到1.09。根据该钢种的高温力学性能并结合裂纹形貌分析,非稳态下铸坯表面易冷却不均,造成局部温度在弯曲矫直时处于第Ⅲ脆性温度区;内部中心裂纹表面出现明显的液膜,在第Ⅰ脆性区凝固阶段产生。     

过热度对HRB400凝固传热的数值模拟研究

以首钢水城钢铁典型钢种的连铸凝固传热过程为研究对象,应用Procast软件对HRB400,150方坯连铸的凝固传热过程进行数值模拟,研究钢水过热度对铸坯液芯长度和铸坯凝固质量的影响。研究表明：过热度每增加10 ℃,液芯长度延长0.404 m。随着过热度的增加,拉矫区高温区域不断增大,铸坯表面裂纹减少,但中心疏松和偏析增加;HRB400钢液浇注温度应控制在1 552 ℃以下,既可以保证铸坯内部质量又可以减少表面裂纹的发生。     

T10A高碳钢连铸坯凝固组织热模拟研究

利用连铸坯凝固过程热模拟装置研究了过热度、冷却强度和强制对流对200 mm厚高碳T10A钢连铸坯凝固组织的影响。正交试验显示高碳T10A钢的凝固组织对工艺参数非常敏感,等轴晶率在0~65%之间剧烈变化。其中,强烈冷却和低过热度会导致穿晶组织,高过热度配合弱冷可获得较高等轴晶率,但需要降低拉坯速率。过热度为20~40℃配合适当的冷却条件能够获得约50%的等轴晶率,可兼顾铸坯质量和生产效率。     

喷射成形过程模拟研究

喷射成形将快速凝固技术与金属材料的直接成形技术有机地结合起来，是一种先进的材料制备技术，可用于制备晶粒细小、成分均匀、合金元素过饱和度高的管坯、板坯或圆柱坯等。为了认识喷射成形过程，优化设计喷射成形工艺，近年来人们对喷射成形过程开展了大量的模拟研究工作。介绍了雾化液滴冷却凝固过程模型和喷射成形沉积坯形状演变过程模型。     

AlSi7Mg合金低过热度半连续铸造组织的重熔演变

采用光学显微镜及图像分析仪,研究了AlSi7Mg合金低过热度半连续铸造坯料在不同加热温度及保温时间下重熔的微观形貌及尺寸特征,结合差热分析的方法研究了加热过程中组织演变及晶粒长大过程。结果表明,重熔加热温度及保温时间共同影响着合金重熔组织的演变进程,随着加热温度升高及保温时间延长,晶粒逐渐球化并长大。加热温度越高,组织演变速度越快;保温时间越长,晶粒球化并长大越明显。有效控制AlSi7Mg合金重熔加热温度及保温时间,能够获得均匀、圆整且相对细小的半固态浆料组织。     

Microstructure of partially remelted billet of AM60 alloy prepared with self-inoculation method

The billets of AM60 alloy, prepared with self-inoculation method, were partially remelted into semisolid state. Effects of process parameters on remelting microstructure of semisolid billet were investigated. Experimental results show that the solid particles obtained with self-inoculation method are in smaller grain size and globular shape after partial remelting, compared with those prepared with other casting methods. In the optimized process conditions, the average size of solid particles of partially remelted billet is 65 μm, and the shape factor is 1.12. The process parameters, i.e. pouring temperature, addition amount of self-inoculants, and the slope angle of multi-stream mixing cooling channel have influence on the microstructure of partially remelted billet. The optimized temperature is from 680 °C to 700 °C, addition amount of self-inoculants is between 5% and 7% (mass fraction), slope angle of multi-stream mixing cooling channel is between 30° and 45°, with which the dendritic microstructure of as-cast billet can be avoided, and the size of solid particles of remelted billet is reduced.     

Mn13高锰钢连铸坯冷却过程中碳化物的析出特征

某企业Mn13钢采用连铸工艺生产，轧制后出现批量沿中心面分层开裂的情况，且开裂比例远高于模铸坯料，初期试验证实这与坯料中心面附近粗大碳化物析出有关，因此重点研究Mn13钢连铸坯在凝固及冷却过程中碳化物的析出特征。本研究通过Thermo-calc热力学计算和实验室模拟冷却组织观察的方法研究了Mn13钢冷却过程中碳化物的析出行为，计算结果表明，在热力学平衡条件下，碳化物在847℃时开始析出，到557℃时碳化物全部析出。模拟冷却试验的组织观察结果表明，在冷却处理前(650℃以上)没有可见的碳化物析出；冷却至550℃时碳化物开始明显析出，400～550℃为碳化物析出的敏感温度区间。在生产过程中，连铸坯在400～550℃温度区间应该选择快速冷却方式避免碳化物析出。此外，现场工艺实践表明，采用合理的连铸工艺(如钢水过热度、电磁搅拌及动态轻压下工艺)也有助于改善Mn13钢铸坯中心偏析问题，减轻铸坯凝固过程中芯部的碳化物析出倾向。     

加热工艺对AZ91D镁合金部分重熔组织的影响

提出半固态金属坯料先在液相线以上温度适当加热再降低温度至两相区温度继续等温保温的二次加热工艺。采用该工艺对晶粒细化AZ91D镁合金坯料进行部分重熔,研究了其组织演变规律,并与等温二次加热工艺进行比较。结果表明,与等温二次加热工艺相比,坯料先在液相线以上温度适当加热再降低温度至两相区温度继续保温,坯料重熔速度明显加快,相同加热时间时,晶粒更加细小和圆整。组织演变机理分析表明,加快液相形成速度可适当抑制晶粒的合并,降低晶粒长大速度,并促进晶粒球化。     

基于微观组织优化的锻造工艺预成形及毛坯形状优化设计

以锻件晶粒尺寸细小均匀为目标,以预成形形状设计为对象,提出了锻造成形过程微观组织优化设计方法,构建了晶粒尺寸、锻件形状子目标函数以及无量纲化的总目标函数,确定了预成形形状作为优化过程的设计变量;给出了优化设计的具体步骤,采用微观遗传算法和有限元模拟方法开发了基于预成形设计的锻造过程微观组织优化程序;并对典型的圆柱体镦粗进行了面向微观组织优化的预成形设计,给出了能够获得具有良好微观组织的镦粗成形预成形模具型腔形状。通过分析不同高径比的初始毛坯形状对微观组织优化目标函数值的影响,给出了较为合理的初始毛坯形状高径比取值范围。     

低过热度半连续铸造AlMg0.9Si0.6合金重熔工艺的研究

采用光学显微镜及图像分析软件,研究了A1Mg0.9Si0.6合金低过热度半连续铸造坯料在不同加热温度及保温时间下重熔的微观形貌及尺寸特征,结合差热分析的方法研究加热过程中组织演变及晶粒长大过程.结果表明:重熔加热温度及保温时间共同影响着合金重熔组织的演变进程,随着加热温度升高及保温时间延长,晶粒逐渐球化并长大;加热温度越高,组织演变速度越快;保温时间越长,晶粒球化并长大越明显;有效控制AlMg0.9Si0.6合金重熔加热温度及保温时间,能够获得均匀、圆整且相对细小的半固态浆料组织.     

均热温度对不同成分980 MPa级高强钢组织和性能的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机对两种不同成分的1.4 mm厚冷硬带钢进行退火热模拟试验,并利用万能拉伸试验机、光学显微镜、扫描电镜、EDS对所得热模拟退火试样进行力学性能和组织分析。结果表明,其他退火参数相同,低C高Mn成分前提下,添加合金元素Cr、Mo及高Si含量的C-Mn-Si(高)+Cr+Mo钢和不添加合金元素Cr、Mo且低Si含量的C-Mn-Si(低)钢经760、780 ℃均热退火可得到力学性能满足要求的980 MPa级双相钢。不同均热温度下,C-Mn-Si(高)+Cr+Mo钢组织均为铁素体、岛状马氏体和少量贝氏体,区别在于均热温度高的铁素体晶粒细小且数量较多,呈凹凸不平形貌,马氏体含量少一些,贝氏体呈针状或团簇状;C-Mn-Si(低)钢组织则由铁素体、马氏体、少量的贝氏体和残留奥氏体组成,区别在于均热温度高,铁素体晶粒细化,轧制特征不明显,马氏体含量少,贝氏体呈粒状且量较少。残留奥氏体呈亮白色条状,这种亮白色的特征主要是因为Mn的局部富集。两种试验钢组织差异本质上是Cr、Mo和Si 3种合金元素的含量差异影响过冷奥氏体稳定性引起的。     

The analysis of variance on process parameters affecting the microstructures of semi-solid Al-Zn-Mg alloy billet by cooling plate method

The cooling plate method is a simple and effective technique for preparing thixoforming feedstock. In this study, a feedstock with rosette-type structure was prepared by the cooling plate method. To determine the major factors and to ensure reproducibility via the cooling plate method for thixoforming billets statistically, the analysis of variance (ANOVA) technique and the Taguchi method were employed. The ANOVA was used to define the effect of each parameter, including the pouring temperature, the cooling plate angle, the holding time after pouring and the mold temperature. Among the factors analyzed, the pouring temperature had the most significant effect, particularly on the grain size. In addition, the plate angle and holding time were varied to reduce the effect of pouring temperature. The optimum conditions to achieve the desired microstructure using this method involved the use of a low pouring temperature (superheat (ΔT) value of less than 20 °C) and holding of the temperature of the cooling plate below the liquidus temperature. It was also found that the morphology of the grains quickly became globular when the billet was reheated to the liquid/solid temperature.