电渣重熔高温合金凝固组织控制的研究进展

对近年来电渣重熔高温合金凝固组织控制的研究进展情况做了总结和归纳,包括重熔精炼过程、凝固过程、数值模拟研究的进展情况,以及近年来发展起来的控制熔池形状的新工艺新技术,如双电流回路电渣重熔技术、电渣重熔连续定向凝固技术等。     

电渣重熔锭ANF-6熔渣渣皮形成的分析

一般的电渣冶金理论多着重研究金属的精炼效果和铸锭的结晶凝固，而对于铸锭周围渣皮的凝固特点和成型机理很少有研究报道。对于电渣重熔过程中的钢-渣界面与渣皮接触处的物理图像，人们还没有比较明确的认识。本文用岩相、X射线衍射等物相分析方法，对电渣重熔钢锭渣皮进行逐层物化检测和分析。     

电磁电渣对GCr15轴承钢铸锭质量的影响

研究了传统电渣和电磁电渣对GCr15轴承钢成分偏析及凝固组织的影响,同时分析了不同电渣工艺对铸锭凝固过程传热的影响。电磁电渣工艺条件下,当搅拌电流强度为150 A、频率为6 Hz时,铸锭碳偏析指数为0.98～1.02;铸锭心部珠光体片层间距为213.6 nm,靠近铸锭心部位置过冷度为37.54℃。研究结果表明:电磁电渣可有效减轻GCr15铸锭的宏观偏析,改善钢锭凝固组织和传热条件,渣—金反应加强,钢液纯净度进一步提高。     

电极更换对电渣重熔过程传热和熔渣凝固的影响

建立了电渣重熔轴对称瞬态耦合模型，研究了电极更换对电渣重熔过程中电磁场、流场、温度场、热平衡和电极端部熔渣凝固行为的影响。结合旋转矢量法和谐波法对电磁场求解，采用动态网格技术描述铸锭生长，建立渣池与电极间的瞬态导热模型，准确预测电极熔化速率。结果表明，原电极脱离后，0～100 s,渣池表面热损失最多增加了2.1倍，热平衡改变，渣池温度从1 933.3 K降低到1 720.3 K,熔池轮廓向内缩紧，且外侧变化更明显。在新电极加热阶段，电极端部形成一层固态渣壳，热源恢复，渣池温度从1 720.3 K增加到1 901.2 K,渣壳由外侧向内熔化。结合响应面分析法，重熔电流、电极预热温度均与固态渣熔化时间呈正相关，原电极脱离时间呈负相关，其中重熔电流影响最为明显。     

基于数值模拟的镍基高温合金电渣重熔工艺优化

利用MeltFlow软件对镍基高温合金电渣重熔过程进行数值模拟计算,探究了电渣重熔过程中温度场、流场、熔池形貌及微观组织的分布特点,通过工业试验验证模拟的准确性,定量分析熔速对熔炼过程的影响规律,提出了一种改善铸锭凝固质量的工艺优化方法。结果表明,渣池内的温度相对较高且分布均匀,熔池形貌近似“V”型。铸锭一次枝晶间距从中心到边缘沿径向逐渐减小,而二次枝晶间距没有明显差别。对比试验数据,数值模拟结果误差较小,可以准确预测镍基高温合金电渣重熔过程中的熔池形貌和枝晶间距。随着熔化速率的减小,金属熔池深度降低,ESR铸锭二次枝晶间距逐渐减小,且宏观偏析程度得到改善,黑斑产生概率逐渐降低。控制熔化速率由0.47 kg/min降低至0.45 kg/min,有利于获得凝固质量较好的镍基高温合金电渣重熔铸锭。     

电流对电渣重熔过程多场耦合行为和凝固参数影响的数值模拟

利用了FLUENT软件建立了电渣重熔(ESR)过程二维轴对称瞬态模型.使用有限体积法求解耦合的电磁场、动量和能量守恒方程,铸锭的凝固过程由焓-多孔介质模型处理,系统地研究了电流对电渣重熔GH984G凝固过程多场耦合行为和凝固参数的影响规律.模拟结果表明:电流由2.3kA增大为2.5kA,体系中电流密度、磁感应强度、洛伦...     

电渣重熔工艺参数对高速钢凝固组织的影响

本文介绍了高速钢电渣重熔中各种工艺参数对高速钢的凝固组织的影响，从而阐明了高速铜重熔工艺参数选择的依据，为综合考虑高速钢电渣重熔工艺各个工艺参数指出了一个原则。     

电流对电渣重熔过程多场耦合行为和凝固参数影响的数值模拟

利用了FLUENT软件建立了电渣重熔(ESR)过程二维轴对称瞬态模型。使用有限体积法求解耦合的电磁场、动量和能量守恒方程,铸锭的凝固过程由焓-多孔介质模型处理,系统地研究了电流对电渣重熔GH984G凝固过程多场耦合行为和凝固参数的影响规律。模拟结果表明:电流由2.3 kA增大为2.5 kA,体系中电流密度、磁感应强度、洛伦兹力和焦耳热均增大;进而导致了熔渣流速增大,渣池和金属熔池温度增大,熔池变深;铸锭的一次和二次枝晶间距也相应增大,相对瑞利数增加,黑斑形成趋势也随之增大;计算结果与实验结果吻合较好。     

电渣重熔GH984G定向凝固组织CAFE法模拟

 电渣重熔凝固组织的控制直接关系到高温合金的品质与实际生产应用。针对电渣重熔GH984G的定向凝固过程,同时考虑传热和溶质扩散,基于CAFE法与C语言结合,建立了三维电渣重熔凝固过程组织演变的CAFE模型,并对凝固过程温度场和凝固组织演变进行模拟预测。结果表明,铸锭温度场和熔池深度都是首先为较浅平状态,然后不断加深至最后稳定;在电极熔化初始,金属熔池浅平,枝晶生长方向是竖直向上,之后金属熔池不断加深,底部竖直向上的柱状晶方向变为斜向上约26°。同时在铸锭的中心线上出现了等轴晶,等轴晶形核长大后与柱状晶镶嵌生长。此外,随着电极熔速变大,渣金界面上涨速度也随之变大,且熔池深度相应变宽变深。模拟结果与试验结果基本吻合,从而验证了模型与形核参数的适用性。     

制备工艺对高氮轴承钢强韧性的影响

采用的高氮马氏体不锈轴承钢经非真空感应熔炼+电渣重熔双联工艺冶炼后,分别采用锻造成型、均匀化锻造和电渣重熔连续定向凝固+均匀化锻造3种工艺进行处理。对3种工艺下的碳化物和强韧性能进行了研究。结果表明,经锻造成型处理后,试验钢的抗拉强度达到2 056 MPa,屈服强度(Rp0.2)达到1 734 MPa,但冲击功仅有2J;经均匀化锻造后强度有所降低,但冲击功较前者提高了100%;经电渣重熔连续定向凝固+均匀化锻造后钢的强度较锻造成型时没有明显的变化,硬度由57.8 HRC升高至58.5 HRC,冲击功提高了200%。经过对夹杂物、原奥氏体晶粒和碳化物等组织进行分析后发现,这主要是由电渣重熔连续定向凝固提高了钢的纯净度和均匀化锻造使碳化物的分布更加弥散所致。     

Study on Factors Affecting the Structure of High SpeedSteel Ingot Produced by ESR

ＳｔｕｄｙｏｎＦａｃｔｏｒｓＡｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＨｉｇｈＳｐｅｅｄＳｔｅｅｌＩｎｇｏｔＰｒｏｄｕｃｅｄｂｙＥＳＲＬｉＺｈｅｎｇｂａｎｇ；ＣｈｅＸｉａｎｇｑｉａｎＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｍｅｔａｌｐ...     

电渣重熔钢锭凝固过程数学模拟软件

建立了钢锭凝固过程数学模型,采用控制容积积分法离散模型方程,利用附加源项法解决冷却边界的计算,用Visual Basic语言编制了计算程序和界面.模拟分析了45号碳素结构钢的电渣重熔钢锭凝固过程.模拟结果与实验结果较吻合,这表明该软件可用于实际电渣熔铸生产过程中钢锭的凝固实时分析及控制.     

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。     

Mathematical Model for Electroslag Remelting Process

 A mathematical model, including electromagnetic field equation, fluid flow equation, and temperature field equation, was established for the simulation of the electroslag remelting process. The distribution of temperature field was obtained by solving this model. The relationship between the local solidification time and the interdendritic spacing during the ingot solidification process was established, which has been regarded as a criterion for the evaluation of the quality of crystallization. For a crucible of 950 mm in diameter, the local solidification time is more than 1 h at the center of the ingot with the longest interdendritic spacing, whereas it is the shortest at the edge of the ingot according to the calculated results. The model can be used to understand the ESR process and to predict the ingot quality.     

不同条件下脉冲电流对纯铝凝固组织的细化

在金属凝固的过程中施加脉冲电流是一种有效的细化凝固组织的方法。围绕脉冲电流细化晶粒的机制提出了多种理论。利用纯铝作为研究材料,在脉冲电流参数、浇注温度等工艺参数不变的情况下,设计了两组铸型条件不同的试验,发现不同条件下得到的铸锭凝固组织的特征有所不同。结合结晶雨机制讨论了这些特征的形成原因,指出了熔体的流动情况对脉冲电流细化效果有重大的影响。     

水冷模铸造技术的研究现状

大型扁钢锭主要用于生产特厚钢板,随着钢锭吨位增加,钢锭上部缩孔较深,影响成材率,疏松等级高,偏析严重,大型扁钢锭的质量成为特厚板轧机能力的瓶颈。在查阅大量外文文献的基础上,结合国内水冷模铸造技术的研究现状,总结了水冷模铸造技术的相关专利,详细阐述了水冷模铸造技术对钢锭凝固速度、凝固坯壳均匀程度、凝固组织和疏松缩孔、钢锭内部偏析的影响。介绍了水冷模铸造技术生产钢锭和轧制的工业试验,同时介绍了轧制后钢板的性能情况。大型扁钢锭水冷模铸造技术具备为高品质特厚钢板提供坯料的能力。     

基于多重分形研究脉冲磁场周期对凝固组织的影响

为了研究脉冲磁场对凝固组织的影响,采用自发研制的脉冲磁场发生装置将脉冲磁场非接触式地施加到钛处理低碳钢的凝固过程中,利用金相显微镜和实验室设计的多重分形软件研究了不同周期的脉冲磁场对凝固组织的影响。结果表明,该钢种的凝固组织具有分形特征;随着脉冲磁场周期的延长,Δα和Δf(α)呈现为先减小后增大的规律,在脉冲磁场周期为0.5 s时,组织最为均匀。由此可以推断脉冲磁场周期对凝固组织的影响存在一个最佳值。     

G102Cr18Mo不锈轴承钢VIM-VAR冶炼过程夹杂物的演变

通过真空感应冶炼、真空自耗重熔,制备了 G102Cr18Mo不锈轴承钢锭,利用Aspex扫描电镜分析了夹杂物数量、尺寸、面积的变化规律,并采用SEM-EDS进一步观察夹杂物的元素分布.研究结果发现,不论是真空感应还是自耗重熔,夹杂物的组成变化不大,主要由硫化锰、铝酸钙、Al-Ca-Mn-(Ti)-O-S复合夹杂物3类夹...     

电磁搅拌对GH4169合金1 t电渣锭凝固组织的影响

研究了 1 t电渣锭重熔过程未加电磁搅拌和6 Hz,50 - 200 A电磁搅拌对GH4169合金(/% ：0.04C, 0.21Si,0.05Mn,52. 85Ni,19. 8OCr,5.20Nb,3.05Mo,0.55A1,1.02Ti)凝固组织的影响。结果表明,电磁搅拌可以显 著细化合金晶粒,增大等轴晶比率,降低二次枝晶间距;但当搅拌电流N100 A时,电渣锭的共晶组织增多,降低了 电渣锭的塑性;当电流为50 A,频率为6 Hz时,等轴晶比例最高,二次枝晶间距最小,电渣锭中心位置Laves相含量 最低,合金中共晶组织最少,合金塑性最好。