炼钢过程系统保温技术的研究开发与应用

通过建立炼钢过程保温系统传热数学模型,分析了钢包、中包、覆盖剂的材质及厚度对钢水热损失与钢水温降速度的影响,提出了降低炼钢过程钢水热损失及钢水温降的途径。生产实践表明,提高钢包烘烤温度、降低钢包绝热导热系数或增加其厚度、中包砌筑保温层、降低覆盖剂导热系数等,炼钢过程钢水热损失大幅降低,转炉出钢温度降低5．4℃。     

基于ANSYS模拟钢包壁耐火层温度分布及优化设计

为优化钢包耐火材料,利用ANSYS16.0对钢包壁耐火材料温度分布进行计算。优化设计钢包工作层与永久层耐火材料。结果表明:导热率越低,钢壳表面温度降低的速度越快;工作层导热率从5.0W/(m K)降到3.0W/(m K)时,钢壳表面温度降低4.6%;永久层导热率从0.8W/(m K)降低至0.6W/(m K)时,钢壳表面温度降低7.1%;优化设计后的钢包可减薄50mm,使钢壳温度降至244.412℃,实现钢包热损失少,包壁减薄,增加熔炼钢水,达到"节能减排"的要求。     

冶炼过程钢包温度场和钢水温降的研究

采用有限差分法,建立了钢包的传热物理模型和耐火材料层的温度分布模型,研究炼钢过程中钢包包衬温度场分布和钢水温降的影响.结果表明热态空包每多停留1 min,后续钢水温降增加约0.26℃;空包停留1 h后进行1 h的离线烘烤,后续出钢阶段钢水降温约12℃;永久层导热系数越小,永久层的温度梯度会越大,隔热效果会越好,工作层宜...     

重钢炼钢厂80 t钢包热分析

通过建立钢包传热数学模型,计算了重钢炼钢厂80t钢包热损失与外表面温度,计算结果与实测值基本符合。利用此模型,分析了钢包壁、包底、覆盖剂材质及厚度对热损失的影响,提出了降低钢包热损失的主要途径,为重钢炼钢厂减少钢水温降提供了依据。     

ANSYS软件在矿热炉水冷出铁口设计中的应用

为获得矿热炉水冷出铁口合理的设计参数,采用ANSYS软件建立水冷出铁口及普通出铁口三维物理模型并模拟稳态温度场,同时根据传热学原理,进行了炭素耐材侵蚀机理的分析。结果表明：生产硅钙合金矿热炉出铁口的侵蚀线约为1 100℃等温线;普通出铁口温度场中1 100℃以上等温线所覆盖区域约占总体积62%,水冷出铁口约占35%;出铁口中冷却装置和炭砖之间的填充材料是关键,材料的导热系数不能小于3 W/（m·k）。     

低导热红外辐射陶瓷材料的研制与应用

以苏州土、漂珠、氧化铝微球、镁砂、纤维等为原料,采用固相烧结法制备低导热红外辐射陶瓷材料,并对其进行研究。研究结果表明:通过造孔剂和高辐射率晶体材料的引入及优化,可获得气孔分布均匀、导热率低、红外发射率高的低导热红外辐射陶瓷,样品的体积密度为0.95g/cm~3,气孔率为54%～56%,900℃导热系数为0.31W/(m·K),2.5～20μm波长范围内法向全发射率高达0.92。研制的低导热红外辐射陶瓷成功应用于武钢硅钢罩式炉和环形炉,强化了炉内辐射传热,大幅降低了窑炉外壁温度和散热损失,有效提高了炉窑的热效率,节能效果显著。     

镓基液体金属在不同介质表面的润湿性研究

以Ga66In20Sn10Bi3.5Zn0.5(质量分数)五元镓基液体金属为基础,用综合热分析仪、导热系数测试仪以及高温电镜研究了其基本物理性能和在常用散热组元材料表面上的润湿行为,研究结果表明该镓基液体金属的熔点为3.1℃,20℃时的密度为6.67 g·cm-3、导热系数为21.5W·m-1·℃-1、比热容为504 ...     

降低转炉出钢温度的实践

钢水过程热损失主要为钢水的辐射散热,对流传热和钢包、中间包耐火材料的吸热。为了减少钢水的过程温降,相应采取了一系列措施：优化钢包保温层,降低包衬的导热系数,减轻包衬的热损失;对脱氧合金化用合金进行烘烤,提高合金加入钢水前的温度;大包加保温盖,实施全程保护浇注等。改进后,平均出钢温度降低20℃以上。     

高炉炉缸凝铁层导热系数测定及传热模型修正

高炉炉缸内衬表面形成稳定的凝铁层将延长高炉寿命。采用自制的凝铁层模拟实验装置,在中温高压条件下利用锡与焦炭制备凝铁层模拟样品;通过三维数码显微镜观察统计不同凝铁层模拟样品对应的金属与焦炭的面积比,采用瞬态平面热源法测定导热系数,探究其对凝铁层导热系数的影响。结果表明,凝铁层模拟样品(凝锡层)的导热系数范围是23.58～40.39 W/(m·K);凝铁层样品的导热系数范围为28.05～48.19 W/(m·K);还原凝铁层真实导热系数后,可以确定高炉炉缸区域传热模型中的气隙厚度为0.5～1.0 mm。     

改进型炉缸炉底结构及炭砖的配置

采用有限元模拟方法,计算了不同耐火材料配置条件下炉缸炉底的温度场分布,提出了一种有别于散热型和隔热型的炉缸炉底结构——改进型炉缸炉底结构。在改进型炉缸炉底结构中,将炉底耐火材料导热系数由内至外从10 W/(m·K)逐步提升至40 W/(m·K),可在炉底工作面形成凝结层,保护炉底,从而延长炉底部位耐火材料的使用寿命。     

Nb-Ti微合金化船板钢CCSD36连铸板坯的高温力学性能

用Gleeble-1500热模拟试验机测试了CCSD36钢(%:0.14C、1.31Mn、0.02Nb、0.02Ti)250 mm×2100mm铸坯600～1350℃的强度(Rm)和断面收缩率(Z),并分析了600～1150℃拉伸试样断口的显微组织。得出该钢在1300～900℃Z值≥80%,具有高的延塑性;850～720℃Z值降至52%～55%(Ⅲ脆性区),因此CCSD36钢铸坯的矫直温度应≥900℃。     

Cr12MOV钢渗硼层的组织和成分

用光学显微镜、扫描电子显微镜和X-射线仪分析和研究了1.72C-11.81Cr-0.40Mo钢渗硼层组织和元素含量的变化。结果表明,渗硼层由白亮的硼化区(FeB相-Fe2B相)和黑白相间的过渡区组成;硼化区前端存在大量形状不规则的岛屿状含硼碳化物。渗硼层中存在B、C、Al、Si、Mo、Cr、Fe等元素,硼化物前端的B、Cr、Fe含量分别为11.48%、36.49%和32.23%,过渡区的B、Cr、Fe含量分别为8.07%、7.04%和77.21%,而Mo含量几乎没有变化。渗硼层中Cr、Mo以碳化物形式存在,Al、Si存在于缺陷处或高碳区中。     

热轧常化温度对3．0%Si无取向电工钢组织和性能的影响

当常化温度由850℃提高至1 100℃,0.005%E-3.0%Si无取向电工钢2.5 mm热轧板的平均晶粒尺寸由60μm增至200μm;当热轧板常化温度为1 000℃,0.5 mm冷轧板850℃+950℃退火后的晶粒尺寸最大,为105μm。随热轧板常化温度提高,冷轧板退火后{111}、{112}和{114}织构明显减弱,{100}织构增强,热轧板最佳常化温度为900～1 050℃,该电工钢的铁损最低。     

FTSR薄板坯内部横裂纹形成机理的分析和预防措施

采用Gleeble-3500热模拟机模拟FTSR薄板坯生产工艺,试验了SS330钢板坯(0.06％C)和SS400钢板坯(0.20％C)在600～1 350℃的高温塑性。结果表明,SS400钢在700～900℃的高温塑性高于SS330钢,SS400钢板坯内部产生的横向裂纹是由于柱状晶晶界处硫、氧化物的偏聚,使钢晶界的高温塑性下降所致。通过钢中硫含量由0.015％降低至0.010％,全氧含量由45×10^-6降至30×10^-6,钢中Nn／S≥60,钢水过热度由30～50℃降至20～35℃,铸坯拉速由2.5～6.0 m／min改为3.0～4.5 m／min,控制二冷水量,有效地避免了薄板坯内部横裂纹的产生。     

采用控轧控冷工艺生产车轮用轮辐钢板

通过1700 mm热连轧机组对轮辐钢(%:0.09C、0.12Si、0.98Mn、0.010P、0.005S、0.010Nb、0.04Als)进行830～890℃终轧温度和620～680℃卷取温度的轧制试验。结果表明,板坯加热温度1230～1250℃、终轧温度(870±15)℃、卷取温度(660±15)℃生产的车轮用轮辐钢板的组织为细铁素体加少量的珠光体,屈服强度335～380 MPa,抗拉强度430～485 MPa,伸长率26%～31%,每卷带钢的纵向强度差为13～37 MPa,在车轮制作过程中冲压成型良好,冲废率小于0.3%。     

变形温度对0.05C-0.13Nb钢组织和析出物的影响

用Gleeble-1500D热模拟试验机和电子显微镜研究了在950～750℃不同温度下变形50％后0.05C- 0.13Nb钢的组织和析出相。结果表明,随变形温度由950℃下降至750℃,0.05C-0.13Nb钢中多边形铁索体含量(体积分数)由20％增至80％,多边形铁素体晶粒尺寸由9μm降至4μm;变形后的组织由多边形铁索体、粒状贝氏体和1～3μm马氏体/奥氏体岛组成;钢中的析出物为1～10 nm的Nb(C,N),随变形温度降低析出物数量增加。     

低温板坯加热晶粒取向3.0%Si钢高温退火中的组织演化

采用取向分布函数及金相分析方法研究了以Cu₂S为主要抑制剂的低温板坯加热晶粒取向硅钢(%:0.04C、3.16Si、0.50Cu)在650～1 050℃高温退火中组织的演化过程。结果表明,该取向硅钢的初次再结晶温度为650～700℃,二次再结晶温度为1 000～1 050℃。初次再结晶后的主要织构强度以{111}〈110〉、 {112}〈110〉、 {111}〈112〉顺序减弱。初次再结晶组织的晶粒尺寸和织构强度在700～900℃变化很小,在900～1 000℃晶粒长大速度加快,{111}〈110〉、{112}〈110〉组分增强,而{111}〈112〉组分的强度基本保持不变。     

帘线钢线材表面质量分析

试验了国内外不同厂家生产的φ5.5 mm 0.72%～0.82%C帘线钢线材的表面质量。结果表明,多数 厂家的帘线钢线材表面无脱碳层,平均氧化层厚度≤7.7 μm,厚度波动≤1.13 μm,氧化层中Fe₃O₄,与FcO的含量相当,有利于去除氧化层;个别厂家线材脱碳层为0.05~0.10 mm,平均氧化层12.47 μm,厚度波动≤1.84 μm。     

热变形后冷却速度对铁素体-贝氏体微合金钢组织演变的影响

开发了0.06C-1.08Si-1.64Mn-0.30Mo-0.039Nb-0.01Ti铁素体-贝氏体微合金化(F+B)钢;用Gleeble.1500热模拟机测定了该实验钢在900℃变形50％后0.5～40℃／s冷却速度下的连续冷却转变曲线(CCT),并分析了形变奥氏体的相变组织。结果表明,该钢的CCT曲线分为多边形铁素体转变区和贝氏体转变区两大部分,中间被奥氏体亚稳区隔开;当冷速≤2℃／s时,钢中出现多边形铁索体,当冷速≥5℃／s时,组织主要为粒状贝氏体和板条贝氏体。     

Nb、Ti碳化物的溶解与析出对低C微合金钢组织和性能的影响

采用理论计算方法分析了Nb、Ti碳化物在低C微合金钢(%:0.09C、1.42Mn、0.035Nb、0.012Ti)奥氏体中的溶解与析出,测试了不同加热温度下奥氏体晶粒尺寸以及固溶-时效后实验钢的硬度。结果表明,Nb、Ti碳化物在1060℃全部溶解,800℃时效时,奥氏体中的Nb、Ti基本以NbC、TiC形式析出。700℃时效时,Nb、Ti碳化物在铁素体内析出,随温度降低,碳化物析出减慢。600℃时效,钢的硬度达到最大值。