超快速冷却装置及其在新品种开发中的应用

介绍了一种国外新近开发成功的板带钢超快速冷却装置(UFC)，该装置用带有压力的水从密布的小孔中喷向轧件表面，用于热轧带钢其冷却速度可达300C／s以上，其实现超快速冷却的机理主要是能够大面积的击破冷却水与轧件间的汽膜。介绍了UFC在生产线上布置的几种方式和典型应用例。对应用UFC开发超级钢、IF钢铁素体区热轧，双相钢、TRIR钢等高附加值产品作了介绍。     

控制冷却在板带材开发生产中的应用

概述了快速冷却及直接淬火在提高板带材性能及钢种开发方面的发展应用情况,并介绍了热轧带钢的新型控制冷却技术--超快速冷却(UFC).目前,UFC的冷却速率已超过300 ℃/s.UFC技术能明显提高带钢的强度和韧性、改善材质性能.还描述了UFC装置的应用实例及在开发超级钢、多相高强钢、相变诱导塑性钢等高附加值钢铁材料方面的应用潜力.随着先进钢铁材料开发的需要,新的控制冷却技术已由传统的对轧后开冷、终冷温度的控制向基于连续冷却转变CCT曲线的相变要求而对板带整个冷却过程的微观组织相变控制方向发展.     

带钢卷取前超快冷却的冶金特性

由CRM公司开发的超快冷却技术(或UFC)已应用于Carlam(Arcelor集团)公司的热带轧机地下卷取机的前段。结果表明，系统的可控性良好，冷却效率高(≥3．5MWn^-2，对于4mm厚的板带迭300℃／s)。可控地提高冷却速率能降低生产高强度钢的难度和成本。层流冷却与UFC工艺相结合开辟了冷却制度的新途径。通过控制层流冷却与UFC之间的中间温度及卷取温度，可轻易获得多相显微组织。     

冷却路径对V-Ti微合金钢组织性能的影响

 为了获得较大的沉淀强化增量,采用热模拟试验研究了UFC终冷温度和二阶段冷却速度对一种V Ti微合金钢组织和硬度的影响规律。结果表明,协同控制UFC终冷温度和二阶段冷却速度可显著优化V Ti微合金钢的组织性能。UFC终冷温度为750、700和650 ℃时,获得全铁素体组织的临界二阶段冷却速度分别为1.0、1.0和0.2 ℃/s。UFC终冷温度由750降低至650 ℃时,在二阶段冷却速度为0.2~1.0 ℃/s条件下,可将铁素体晶粒由10.5细化至8.4 μm,二阶段冷却速度为5.0 ℃/s时,可将铁素体晶粒由10.5细化至5.1 μm。在750和700 ℃较高UFC终冷温度条件下,适当提高二阶段冷却速度,在650 ℃较低冷却速度条件下,适当降低二阶段冷却速度,均可有效提高试验钢的维氏硬度,试验钢的最大维氏硬度可达到295HV。     

H型钢控制冷却的试验研究

针对H型钢轧后冷却过程中存在翼缘强度性能不足、残余应力分布不均等质量问题，设计并建成了H型钢控制冷却试验装置，进行了控制冷却试验研究，取得了一定的研究成果，使厚规格H型钢在实施轧后控制冷却时，翼缘表面冷却速度达到20℃／s以上，翼缘与腹板交界处的冷速达30℃／s以上，为H型钢在线控制冷却装置的建设作了必要的技术准备。     

热轧带钢卷取及其冷却过程热模拟研究

分析了热轧钢卷冷却的传热过程，建立了钢卷冷却过程的传热模型。利用该模型研究了某钢卷在自然冷却、空气强制冷却、水 空气雾化冷却等不同冷却条件下的温度场分布。计算所得该钢卷中心部位在上述3种不同冷却方式冷却下相应的最大冷却速度分别为0．006℃／s、0．013℃／s和0．037℃／s左右。模拟结果表明，该模型对于普碳钢钢卷冷却中的传热过程模拟研究有较好的适应性。     

一种高性能超低碳钢CCT曲线及组织的研究

在Gleeble-3800热模拟试验机上对一种高性能超低碳钢变形奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）进行了测定，并观测了不同冷却速度下转变产物的显微组织和硬度。重点研究了以1℃／s和10℃／s冷速连续冷却时的组织转变规律。结果表明：实际生产中，将冷速控制在5—20℃／s之间，开始冷却的温度在650℃以上，此时的相变组织为较均匀的贝氏体组织。     

Mn-Nb-Mo系X70级管线用钢板的相变

通过Gleeble-1500热模拟试验机，用热膨胀法测定了成分(％)为0．07C，1．52Mn，0．064Nb，0．21Mo，0．015Ti，0．054V的X70管线用钢板分别在850℃和800℃，道次压下量25％，变形速率5s^-1，变形后冷却速率为1．0℃／s至100℃／s时的奥氏体至铁素体的转变温度Ar3，并测定变形温度为800℃时连续冷却转变(CCT)曲线。试验结果表明，当5℃／s冷却时轧制温度由800℃提高至850℃时，Ar3由653℃降至635℃；在低的冷却速度下，转变产物为多边形铁素体和针状铁素体，当冷却速度为25℃／s时，转变产物主要为细的针状铁素体。     

冷却模式对Grade50热轧带钢组织及性能的影响

以Grade50热轧带钢为研究对象，研究了冷却模式对其组织及性能的影响，分析了产品使用过程中折弯开裂的原因。结果发现，轧后快速冷却模式下，带钢组织为贝氏体+铁素体，铁素体内分布着大量的碳化物颗粒，强度相对较高，产品加工使用时出现了变形开裂问题；轧后缓慢冷却模式下，带钢组织为铁素体+珠光体，铁素体含量明显增高，塑性变形能力得到改善，但强度也随之降低。针对不同产品厚度制定了对应的轧后冷却模式；薄规格产品优先使用UFC低压、LFC稀疏冷却的冷却模式，确保产品的强度和塑性；厚规格产品根据需要，优先关闭UFC,采用FC集中冷却模式。同时提升钢水纯净度，采用连铸轻压下工艺，实现了产品质量的综合提升。     

带钢连退线风管式冷却过程的数值模拟

 喷射气体冷却是带钢连续退火和镀后冷却过程中最重要的冷却方法,不同的冷却器结构对冷却性能影响很大。针对带钢连续退火及镀后冷却风管式冷却器工艺过程,将计算区域划分为2个子区域,经过网格独立性检验,在一定网格数目基础上利用数值模拟软件进行数值模拟研究。通过对风箱风管区域研究获取冷却器的压力流量公式,对冲击射流冷却区域研究获取带钢表面对流换热系数及带钢冷却速度变化。典型工况下带钢表面平均对流换热系数为117.29W/(m2·K),带钢冷却速度14.0℃/s。     

H型钢炉内加热过程温度应力耦合数值模拟研究

采用有限元计算中的间接法,对H型钢在加热炉内的加热过程进行二维耦合求解分析,求解温度场时分别计算H型钢的对流及辐射热流,而后代入Ansys有限元软件进行求解,求解应力场时以温度场计算结果为初始条件。分别计算了不同热负荷下H型钢温度场及应力场的变化状况,得到了H型钢炉内加热过程温度场及应力场的变化规律,为H型钢的加热控制提供了理论依据。     

连铸板坯在结晶器内凝固行为的研究

在考虑结晶器铜板水槽结构尺寸和分布的基础上，建立了连铸板坯在结晶器内温度场和应力场之间耦合过程的有限元分析模型。通过耦合计算，发现板坯在连铸结晶器中宽窄面方向上的坯壳表面温度、坯壳生长及其受力变形等行为沿拉坯方向上的变化规律，为分析和解决铸坯在结晶器中产生的质量问题、设计或优化有关结晶器工艺和结构参数提供了理论依据。     

莱钢3^#高炉炉缸炉底温度场和应力场模拟

莱钢3^#高炉的结构设计采用“陶瓷杯＋热模压小块碳砖”相结合的复合炉缸炉底结构,炉底采用低导热系数的陶瓷材料,炉缸侧壁为较薄的陶瓷杯＋UCAR／小块碳砖结构＋铜冷却壁结构。通过对炉缸炉底温度场及热应力计算可知,1150℃与870℃等温线处于陶瓷层内,减小了发生“蒜头状”侵蚀及碳砖脆化的可能;使用陶瓷材料也避免了热应力对炉缸炉底的侵蚀破坏。     

中厚板淬火冷却过程温度场热应力场数值模拟

建立了中厚板淬火冷却过程温度场、热应力场数学模型,通过有限元数值模拟方法,研究了中厚板无约束淬火过程温度场、热应力场变化情况,为优化中厚板淬火工艺,保证淬火质量提供依据.     

加热炉半热滑轨温度和应力分析

耦合三维传热和热应力方程,采用有限元法对加热炉半热滑轨的传热、应力和应变进行了数值模拟.结果表明:其端面最高温度随着滑轨高度的增大而升高,随着滑轨长度的增长而稍有降低,在相同的高度和长度下,梯形滑轨比矩形滑轨的端面最高温度低15～20℃;其最大应力位于坡口堆焊金属与滑轨的焊缝处,其值随着滑轨高度和长度的增大而增大,在相同的几何尺寸下,矩形滑轨大于梯形滑轨.     

场活化烧结中场特点、影响和作用

场活化烧结技术是一种在电场、应力场和温度场作用下实现快速致密化的粉末活化烧结技术.场活化烧结的特殊致密化过程和活化机理,源自于其特有的电场、应力场以及温度场作用.本文就各种场在场活化烧结过程中的特点、作用和影响的研究进展进行介绍.对于各种场在场活化烧结中的特点、作用和影响的认识,仍存在较多问题和分歧.各场间交互作用显著.从多场耦合的角度研究场活化烧结过程,有助于更准确、全面掌握各种场的特点、作用和影响,深入揭示场活化烧结的特殊致密化过程和活化机理.通过外加磁场提高场活化烧结的均匀性,进一步赋予材料特殊性能,具有良好的研究开发前景.     

二冷水流密度分布对板坯温度场影响的研究

采用数值模拟的方法，重点研究板坯连铸二冷水的水流密度沿铸坯宽度方向上分布对铸坯在凝固过程中温度场、应力场和液芯形状的影响规律，加深二次冷却工艺对铸坯质量影响的理论认识，进一步探讨减少板坯“三角区”裂纹的有效手段。     

大型流态化焙烧炉温度场和应力场的仿真分析

利用有限元方法对大型流态化焙烧炉进行温度场和应力场的仿真分析,模拟得到大型流态化焙烧炉在实际工作状态下的热学和力学表现,为大型流态化焙烧炉设计及其结构优化提供理论参考。     

厚壁离心管坯轴向裂纹分析

运用有限元分析软件ANSYS对材质为21CrMo10的管坯,在不同工艺参数下的温度场和热应力场进行了分析,结合实际检验得出:出现轴向裂纹的原因在于涂层太薄、管坯横截面的温度梯度大于了8℃/mm,随着涂层厚度的减小、浇注温度的升高,厚壁管坯内壁的热应力有增加的趋势.     

温度拉伸法消除焊接应力的数值模拟

课题主要研究焊接残余应力的分布规律及如何控制和消除有害残余应力.