连铸凝固传热时液相有效导热系数的定量化

在已验证的电磁-热-溶质传输耦合模型的基础上,以某钢厂同时装配有M-EMS和F-EMS的方、圆坯先进铸机为研究对象,对二维切片凝固传热模型中液相有效导热系数的放大倍数m值进行了定量化研究。结果表明,溶质再分配作用下,方、圆坯凝固终点处的钢液液相线温度较浸入式水口入口处的分别约下降了23.27和5.54℃;与二维切片模型相比,采用耦合模型计算时,铸坯凝固终点位置分别后移了1.8和0.9m;为保证同时准确获取铸坯表面温度分布状态及其内部凝固终点位置,在本方、圆坯工况下,二维切片模型中纯液相和糊状区内液相有效导热系数放大倍数的推荐值范围分别为2.2~2.4和1.1~1.2。     

影响连铸板坯中间裂纹的设备与工艺因素

针对板坯连铸机生产Q235B等钢种不时出现的中间裂纹问题,通过现场设备工艺数据统计和针对性生产试验,分析比较了影响板坯中间裂纹程度的相关影响因素。试验结果表明:拉坯速度、冷却强度、钢水成分、设备辊缝精度与铸坯中间裂纹的发生率均有密切关联。其中设备辊缝精度是影响中间裂纹的主要影响因素。现有条件下,合理的控制拉速可以防止铸坯中间裂纹的发生;提高钢中锰硫比、优化二冷水表也可以在一定程度上降低铸坯中间裂纹的评级。     

辊式电磁搅拌线圈位置对板坯凝固行为的影响

铸流辊式电磁搅拌是当前调控板坯凝固组织与抑制中间裂纹的有效技术。为了揭示其作用机理以及使用过程伴生的铸态组织不对称与白亮带现象,通过建立连铸过程电磁-流动-传热-凝固耦合模型,并采用分段模拟法,研究了辊式电磁搅拌及其线圈不同偏置位置对1 600 mm×230 mm断面低合金高强钢板坯连铸凝固行为的影响。结果表明,电磁辊在坯壳凝固前沿所产生的行波磁场的切向力效应及其对浓化钢水流动与温度场的影响促使了柱状晶向等轴晶生长的转变,从而在铸态组织上消除了常见中间裂纹缺陷的发生条件。同时发现,在电磁辊线圈与板坯断面对中安装工况下,其行波磁场存在突出的端部效应,即起始侧的磁感应强度与电磁力明显小于推向侧,这是导致板坯断面两端铸态组织不对称的主要原因。通过将线圈向搅拌辊行波磁场起始侧偏置安装可以有效减轻这种不对称的作用行为。当前板坯断面条件下,偏置量为150 mm时,板坯两端的磁感应强度可接近一致,铸态组织实现基本对称。结合生产试验指出,搅拌辊在坯壳凝固前沿产生横向电磁推力的冲刷作用是造成其在铸态组织中发生负偏析白亮带的诱因,这种白亮带不影响当前产品的成材率,但在后续板带产品中的演变与危害性尚不清楚。     

稀土对高强耐蚀钢中夹杂物的影响

随着油气田开采条件的不断恶化,深层含H₂S油气层的开发日益增多,油气管的腐蚀失效问题逐渐突出。非金属夹杂物是导致油气管抗氢性能和抗硫化物应力腐蚀性能下降的主要因素之一,而稀土具有调控钢中夹杂物特性的能力。为此基于工业生产试验,通过系统取样、SEM-EDS检测、热力学计算等手段研究了Ce-La稀土合金对铝脱氧钙处理工艺下的110级石油套管钢中夹杂物的影响规律,并与不加稀土的工艺进行了对比。研究结果表明,不加稀土的生产工艺钢中夹杂物主要为Ca-Al(-Mg)-O、Ca-Al(-Mg)-O+CaS、CaS和TiN类型,而加Ce-La合金(La、Ce添加量(质量分数)分别为0.013 9%、0.027 8%)后的夹杂物主要为Ce-La-O(-S)、Ce-La-O(-S)+CaS、Ce-La-P-As和TiN类型,其中前两类既可以在当前钢水条件下直接生成,也可对钢水中钙铝酸盐夹杂物改性获得;Ce-La-P-As和TiN类型的夹杂物主要在钢水凝固过程中产生。热力学计算表明,加稀土后钢中夹杂物的演变顺序为Inc_liq(Ca-Al-O)→CaS+Inc     

铸锭补缩特性曲线的三次样条研究及其规律探讨

本文根据铸锭用空心微珠冒口缩孔形成过程的特点,以实验测试的方法测定了冒口的补缩过程。通过对数据样条研究的结果表明:冒口的补缩特性受浇注工艺等诸因素的影响,但均具有指数函数y=Ae~(-B/x)的特征。作者认为,其结果有助于深入认识铸件的凝固机理,特别是对冒口下偏析规律的研究。并为定量地研究冒口对铸件的补缩以及冒口的热工过程提供了依据。     

高Bs铁基纳米晶合金研究进展及发展趋势

高B_S铁基纳米晶合金(high B_S nanocrystalline alloys, HBNAs)具备高磁导率、低高频铁损和近零的磁致伸缩,是制备高性能小型电子元器件的理想材料。一直以来,铁基纳米晶合金的B_S受限于合金成分中Fe含量的高低,而如何掌控非晶前驱体的非晶形成能力(glass forming ability, GFA)和后端的电磁性能之间的平衡点,是推动HBNAs进一步发展的关键难题。在回顾Fe基纳米晶软磁合金发展历程的基础上,系统阐述了纳米晶的晶化热力学与动力学、晶化机制和高B_S铁基纳米晶合金非晶形成能力改善方法的现有认识。通过分析高B_S铁基纳米晶合金制备的研究现状及亟待解决的问题,以期为高B_S铁基纳米晶软磁合金成分的开发、退火工艺的设计提供一定的启发和技术思路。     

立式连铸P91钢大圆坯表面纵裂缺陷及其控制

P91钢为微合金化改良型9Cr-1Mo马氏体耐热钢,具有良好的高温强度、高温抗氧化性和抗腐蚀性,是当前先进的电站用大口径高温高压蒸汽管道制备材料。针对国内外以坯代锭、开发圆坯连铸高合金钢高效制备工艺的需要,研究分析了P91钢连铸圆坯常见的表面纵裂问题及其影响因素。基于低倍观察、OM、SEM与EDS分析,揭示了这类表面裂纹的形貌、组织与成分特征;利用相变热力学计算揭示了其高温初凝的相变特点。研究表明,P91高合金钢具有亚包晶钢的凝固特点,其在结晶器弯月面附近可能发生的强烈δ→γ相变收缩是连铸坯壳凹陷与纵裂倾向大的内在诱因,浇注工艺不良所导致的初凝坯壳与气隙不均是造成裂纹发生的重要外部因素;P91钢圆坯纵裂起源于连铸结晶器内。生产试验表明,通过合理选择水口、控制钢水注流对初凝坯壳的冲刷,选用合适黏度与熔点的保护渣、增加液渣层厚度及其对坯壳气隙的充填能力等措施,均能从连铸工艺上不同程度地控制P91连铸圆坯的表面纵裂率;进一步优化设计结晶器铜管冷却结构,适当弱化一冷强度、提高结晶器周向冷却的均匀性,可以更有效地控制其连铸表面纵裂缺陷的发生率。研究结果可为P91等高合金钢圆坯连铸生产中表面纵裂的...     

微合金钢连铸坯表面裂纹敏感性预测模型

为了从凝固及相变特性角度解决微合金钢连铸坯表面裂纹问题,建立了与合金化相关联的初始凝固包晶反应度模型、奥氏体晶粒长大模型、铁素体转变量模型以及碳氮化物的析出模型。结合铸坯实际冷却条件,进一步建立了包晶反应度预测、初生奥氏体晶粒长大、铁素体转变、析出相析出等对铸坯表面裂纹敏感性的预测模型。针对某J55钢连铸板坯,奥氏体晶粒尺寸超过1 mm、铁素体析出量为10%、二次相析出量增加时,横裂纹敏感性最大。表面裂纹敏感性预测模型有助于实现基于成分微调和组织调控的微合金钢连铸、热装等生产过程表面裂纹控制技术。     

链式异型坯结晶器内浇钢过程热-力学数值模拟

通过建立二维热-力耦合分析有限元模型,研究了一种新型链式异型坯结晶器内浇钢过程凝固坯壳与结晶器铜板间的热-力学状态.揭示了该结晶器链板和结晶器内铸坯的温度场与应力场.结果表明,铜板热面最高温度出现在弯月面以下150～300 mm,以腹板位置温度为最高,达198.2 ℃;冷面最高温度出现在翼缘中心位置,约为115℃,冷面...     

钢包浇注过程中旋涡临界高度控制

为了有效控制钢包浇注过程中汇流旋涡的临界高度,以150 t钢包为原型,基于相似原理,采用1∶3的物理模型,通过水模拟研究了钢包初始液位、静置时间、水口位置、水口结构和阻旋装置对汇流旋涡形成过程的影响.结果 表明,初始液位对旋涡的形成影响较小,而静置时间和水口位置的影响显著.在逆时针注水情况下,随着静置时间的增加,旋涡起...