LF软吹时间对硅脱氧弹簧钢氧化物夹杂控制影响

 对于一些采用硅锰脱氧冶炼工艺的特殊钢,为保证钢水洁净度,常会选择较长时间的LF软吹处理,导致过程能耗增加。通过工业试验,借助FEI Explorer 4自动扫描电镜检测,研究不同LF精炼软吹时间对硅脱氧弹簧钢55SiCr铸坯氧化物夹杂成分、数量的影响;并采用夹杂物极值统计法,对比评价不同LF精炼软吹时间对应成品盘条横截面最大夹杂物尺寸控制情况。结果表明,在LF软吹10 min与软吹40 min 两种工艺条件下,铸坯中尺寸大于5 μm的氧化物夹杂成分接近,均在CaO-SiO₂-Al₂O₃相图中假硅灰石、钙长石和钙铝黄长石共晶低熔点区,其中软吹10 min工艺铸坯氧化物夹杂组成落入低熔点区的数量所占比例更大。LF软吹10 min与软吹40 min铸坯中尺寸大于5 μm的氧化物夹杂数量密度分别为11.70个/100 mm2和14.59个/100 mm2,尺寸大于15 μm 的氧化物夹杂数量密度分别为0.53个/100 mm2和1.65个/100 mm2,LF软吹10 min工艺铸坯大尺寸氧化物夹杂数量密度略低于LF软吹40 min工艺。当预测面积为30 000 mm2时,两种LF软吹时间对应成品盘条横截面最大夹杂物尺寸分别为27.1 μm和28.1 μm,盘条最大夹杂物尺寸控制无显著差别。结合硅锰脱氧钢中大尺寸低熔点CaO-SiO₂-Al₂O₃系夹杂物主要源自钢包渣乳化卷入,具有与钢水和氩气泡界面接触角很小、难以通过吹氩上浮去除的特点,建议硅锰脱氧钢LF软吹过程按短时间快节奏进行控制。     

20CrMnTi连铸瞬态与平均冷速条件下凝固原位观察

 宽淬透性带和大尺寸TiN析出物严重危害20CrMnTi齿轮钢的产品质量,其控制的关键基础是掌握连铸过程中凝固组织演变行为机理。传统高温激光共聚焦扫描显微镜(HT-CSLM)原位观察研究通常将糊状区冷却速率设定为固定值,这不能有效反映连铸凝固过程中冷却速率的变化。为此,以国内某钢厂20CrMnTi 160 mm×160 mm小方坯为研究对象,首先通过二维切片凝固传热计算,确定内弧表面下方20、40、60 mm位置处糊状区的热历程、瞬态与平均冷却速率,进而设计HT-CSLM试验升温与降温方案。然后,开展这些位置处糊状区瞬态与平均冷却速率条件下HT-CSLM试验,研究揭示不同冷却条件下20CrMnTi的凝固过程、δ晶粒生长动力学和包晶相变机制。最后,通过电子探针分析(EPMA),考察冷却条件对凝固组织尺寸的影响规律。结果表明,由于凝固潜热的补偿,内弧皮下20、40、60 mm位置处初始凝固阶段冷却速率较小,凝固中后期逐渐增大,且越深入方坯内部越显著。这些位置处的平均冷却速率分别为102.81、44.63和34.93 ℃/min。δ晶粒率先从钢液中析出,其平均生长速率随着冷却速率的提升而增大。在瞬态冷却速率条件下,随着凝固的进行,瞬时生长速率呈增大的趋势,但是在平均冷却速率条件下瞬时生长速率则略微降低。这是因为在瞬态冷却速率条件下,糊状区冷却速率由慢至快,不断补偿了凝固潜热,同时初始形核数量少,生长空间大,溶质过冷度的影响相对较弱。当熔体温度降低至包晶相变临界温度时,δ晶粒快速转变为γ晶粒,即发生块状转变,导致固相率迅速增加,且伴随有部分γ晶粒快速聚合。整体上讲,包晶相变临界温度随着冷却速率的增大而降低,但是也受溶质初始含量的影响。此后,剩余液相向γ相转变,直至完全凝固。晶粒半径随着冷却速率的提升而减小,且在平均冷却速率条件下比瞬态冷却速率条件更小,这取决于初始凝固阶段的形核数量。     

板坯连铸大辊径大压下及低压缩比轧制特厚板

 近年来,国内外科研工作者开发的连铸凝固末端重压下技术在改善连铸坯的疏松、偏析等方面取得了良好效果,但仍存在扇形段小辊径压下厚铸坯时,应变难以渗透到铸坯芯部、不利于中心疏松改善等不足。以高效率、低成本、低能耗获得高质量厚铸坯,并实现低压缩比轧制高质量厚规格产品,仍需要进一步探索。为了更加有效地解决厚铸坯连铸凝固过程产生的中心疏松及偏析问题,提出一种全新的宽厚板坯连铸大辊径大压下(BRHR)技术并研制了BRHR设备,在宽厚板坯连铸生产线上安装、调试并运行两年多,同时配套开发了宽厚板坯连铸工艺过程预测与控制系统、二冷水工艺优化控制技术。结果表明,开发的BRHR装备与技术有利于压下应变渗透到铸坯芯部,在连铸生产线上利用凝固末端或刚完全凝固(固相分数f_s=1.0)形成的大于500 ℃或大于400 ℃的大梯度温度场实施大直径辊大压下,可以显著改善宽厚板坯中心缺陷。生产实践证明,采用BRHR装备与技术使厚度为400 mm的宽厚板连铸坯缩孔、疏松及偏析得到显著改善,结合轧制工艺优化以1.90~2.53的极低压缩比轧制生产出厚度为150~200 mm的高质量特厚板,这对低成本、短流程生产高质量特厚规格产品及节能减排意义重大。     

不锈轴承钢真空制备过程洁净度及碳化物变化

 为了提高G102Cr18Mo高碳不锈轴承钢的洁净度、细化碳化物组织,采用真空感应熔炼、两次真空自耗重熔、大锻压比锻造的工艺路线,研究了真空处理及大锻压比锻造对化学成分、气体含量、夹杂物分布、二次枝晶间距及碳化物颗粒度的影响。研究结果表明,真空感应熔炼过程(VIM)中,随着铝含量的增加,碳的脱氧能力大幅降低,即使铝质量分数为0.003%也对碳的脱氧能力有明显的阻碍作用;真空自耗重熔过程(VAR)由于高的真空度、高的重熔温度等热力学条件以及反应动力学条件的改善,氧含量显著降低,第一次自耗重熔后氧质量分数从0.001 49%降低至0.000 57%,降低了61.7%,第二次自耗重熔后氧质量分数降低至0.000 50%。真空感应熔炼、真空自耗重熔过程,夹杂物的成分变化不大,主要以Al-Si夹杂为主,其次为Al₂O₃夹杂,再次为MnS夹杂、Mg-Al-Ca、Mg/Ca-Al夹杂。双真空冶炼后,钢中夹杂物主要为0～5 μm的细小夹杂物,未发现大于20 μm的夹杂,含有少量10～20 μm的夹杂,钢的洁净度大幅度提高。在真空自耗锭横断面上,从边部向芯部二次枝晶的形貌变化不大,二次枝晶间距逐渐增大,但是变化趋势缓慢,二次枝晶间距为85～95 μm,这主要得益于低的自耗重熔速度。对真空自耗锭进行大变形处理,最终锻造成40 mm的圆棒,碳化物颗粒的最大尺寸不大于20 μm,平均尺寸为15 μm,且没有碳化物聚集的现象。低的自耗重熔速度和大锻压比锻造是碳化物细化的关键。     

RH精炼真空度对超低碳钢夹杂物去除的影响

 大尺寸非金属夹杂物是引起超低碳钢冷轧钢板表面线状缺陷的重要原因。以IF钢为例,铸坯中大尺寸夹杂物主要有3类,即结晶器保护渣卷入后被凝固坯壳捕获;连铸过程中钢水二次氧化产生且未上浮去除的;钢液中未充分去除的夹杂物在浸入式水口处粘连、堵塞,后续堵塞物脱落被凝固坯壳捕获。钢液一次脱氧生成的夹杂物中,不低于100 μm的夹杂物在RH处理过程中较容易去除,100 μm以下的夹杂物受钢液的流动影响较大,特别是不超过20 μm的夹杂物由于其上浮时间长、钢液流动的跟随性好,去除难度较大。RH是超低碳钢最重要的精炼设备,也是夹杂物去除的关键环节,研究RH去除20 μm夹杂物的新技术具有重要的意义。研究了RH脱碳结束加铝后真空度对夹杂物去除的影响,创新性提出了低真空度去除不超过20 μm夹杂物的新技术。研究结果表明,与高真空度处理工艺(常规工艺)相比,低真空度(压力5 kPa)处理的钢液中夹杂物数量降低更显著,中间包钢液总氧质量分数平均降低0.000 2%,钢液增氮水平相当。冷轧钢板因炼钢原因导致的线状缺陷降级率比常规工艺降低了29%。夹杂物在钢液中的跟随性理论分析表明,低真空度处理工艺下RH内钢液循环流量和钢液流速减小,降低了RH处理过程中夹杂物随钢液的跟随性,提高了不超过20 μm夹杂物的去除效率,有效改善了水口堵塞程度、提高了轧板表面质量。     

Nb微合金化汽车用TWIP钢的研究进展

汽车是日常生活中主要交通工具之一,其用钢质量的优劣直接关系到汽车本身及乘坐人员的安全,因此研发高性能汽车用钢至关重要。微合金化是有效改善汽车用钢性能的手段之一,微合金元素铌可细化晶粒,提高材料的强韧性及氢致延迟断裂性能,备受研究者的青睐。总结了微合金元素铌对汽车用TWIP钢组织的影响,综述了铌对汽车TWIP钢力学性能、耐磨性能及抗氢致延迟断裂性能等的作用及相应机制,并提出了现阶段铌微合金化汽车用TWIP钢研究过程中存在的问题,为后续低成本、高效地发挥铌元素在高强度汽车钢中的应用提供参考依据。     

含钛高炉渣制备CaTiO3-多孔地质聚合物光降解吸附材料

含钛高炉渣作为固体废弃物,国内存量巨大,且其中的钛组元难以提取,导致含钛高炉渣综合利用一直没有得到有效解决。针对当前含钛高炉渣利用率低、附加值低等问题,基于含钛高炉渣成分特点,通过选择性析晶(CaTiO₃优势析出)、碱激发,制备出CaTiO₃-多孔地质聚合物的复合材料。试验结果表明,析晶温度1 400 ℃、保温1 h能够促进CaTiO₃的优势析出,而剩余氧化物以玻璃相形式存在。制备出的CaTiO₃-多孔地质聚合物材料结合了CaTiO₃高光催化活性与多孔地质聚合物比表面积大的优点,对亚甲基蓝具有优异的吸附效果,最大吸附量可达60.4 mg/g。在投加量为50 mg,2 h吸附、3 h光降解条件下,对亚甲基蓝去除率可达94.5%,在治理有机污染领域有良好的应用前景。     

内燃式热风炉燃烧器结构优化

针对内燃式热风炉在燃烧期烟气中CO含量超标问题开展研究工作,提出一种改进型的矩形燃烧器结构,在煤气通道中加入挡板来改变高炉煤气的流动方向。以某公司3号高炉热风炉为研究对象,建立了内燃式热风炉矩形燃烧器和燃烧室的三维模型。利用CFD模拟技术对矩形燃烧器的原始结构和改进后的结构进行燃烧模拟,在矩形燃烧器中加入的煤气挡板分别采用45°、60°、75° 3种倾斜角度放置,分析在不同倾斜角度下的温度场和CO浓度场。与原始结构的结果进行对比,结果表明,优化结构之后燃烧室出口截面的温度场中高温区范围有所扩大,两端眼角处的CO平均体积分数有一定程度减少。当煤气挡板的倾斜角度为60°时出口截面平均温度上升最大,平均温度从1 669 K上升到1 676 K,出口烟气中的CO平均体积分数下降最多,CO平均体积分数从0.007 028%下降到0.005 678%。     

常减压蒸馏装置高温部位的腐蚀与防护

阐述了常减压蒸馏装置高温部位的腐蚀机理，介绍了高温防腐蚀的三种方法：正确选材、高温缓蚀剂技术及喷涂渗铝技术，建议在类似的石化装置推广使用。     

基于运动误差约束的平面定位平台拓扑优化设计

针对传统平面定位平台拓扑优化设计过程中无法预先了解输入输出位移映射矩阵的问题,基于固体各向同性材料惩罚法,采用遗传算法优化得到具有最大运动空间时的平面并联机构雅克比矩阵作为平面定位平台输入输出期望位移映射矩阵,在相同输入条件下,建立以机构实际运动与期望运动间误差最小为目标函数和以机构体积为约束函数的平面定位平台拓扑优化模型并求解。通过3D打印方式得到实验样品,实验与仿真分析表明:采用运动误差约束的平面定位平台拓扑优化设计方法,在一定偏差范围能够得到输入输出位移映射矩阵与给定期望映射矩阵相一致的平面定位平台,表明该方法对平面定位平台设计具备有效性,为其后续研究提供基础。