J55钢连铸板坯凝固与固态相变调控热力学分析

对J55微合金钢凝固相变包晶点和连续冷却过程的CCT曲线进行了热力学计算分析,并利用高温共聚焦显微镜原位观察了试样凝固过程的晶粒度和组织。考虑各种合金成分的贡献,计算表明,J55钢属于微合金临界过包晶钢,凝固相变过程中δ相的比例可达69.8%。J55钢CCT曲线随晶粒增大向右移动。基于原位观察的晶粒度对其CCT曲线进行热力学计算和相变组织的对比分析,结果表明,在相同冷却速率下两者所获得的组织基本一致。研究结果有助于指导通过成分和组织调控,降低J55钢连铸和热装热送过程中表面横裂纹敏感性。     

不同厚度连铸板坯的合理总轻压下量

板坯连铸合理总轻压下量是决定轻压下效果的重要工艺参数之一,采用数学模型手段对合理总轻压下量的定量计算进行了研究。通过建立2D铸坯凝固传热分析模型及轻压下过程2D热-力耦合模型,对比铸坯凝固末端枝晶间残余浓化钢水体积收缩与轻压下引起的糊状区压缩变形量,研究了铸坯厚度、轻压下起始位置处固相率等因素对给定钢种合理总轻压下量的影响。结果表明:铸坯厚度对合理总轻压下量有显著影响,厚度分别为150、230、300和400mm时,开始实施轻压下工艺时铸坯横截面中心节点固相率在0.7~0.3之间变化时,轻压下区间内的合理总压下量分别应为2.42~3.14、2.95~4.65、3.66~5.82和4.55~7.26mm。     

大方坯结晶器圆角半径大小对铸坯角部热-机械状态影响

通过采用Marc软件建立包括结晶器与大方坯凝固坯壳之间动态热交换的热-力耦合模型,分析了结晶器圆角大小对铸坯和结晶器热-力学状态温度、应力和应变分布的影响。结果表明,对于280 mm×380 mm断面铸坯,结晶器圆角半径应选17.5～20 mm为宜,结晶器圆角半径过小,铸坯偏离角部10～20 mm区域表面温度波动较大,不利于坯壳均匀生长;结晶器角部半径过大,结晶器与坯壳之间在角部摩擦严重,易导致坯壳龟裂。     

基于逻辑判断的板坯漏钢预报系统研究

对结晶器铜板热电偶温度的4种不同信号模式进行了分析,发现应用模式下不同温度信号模式在传播速度和变化趋势上存在明显的差异。针对目前国内引进的板坯漏钢预报系统因无法调整其预报参数而造成的高漏报、误报率,利用VC＋＋编程语言开发了可调整预报参数并可显示热相图的逻辑漏钢预报系统,并利用国内某厂的实际生产数据进行了实验。实验结果表明：该系统运行稳定,能够更有效地对浇铸过程中的漏钢事故和铸坯有关表面缺陷进行预报。     

轻压下改善重轨钢铸坯成分均匀性的生产试验

包钢在5~#280 mm×380 mm方坯连铸机上安装了一套国产动态轻压下设备、对重轨钢U71 Mn和U75V进行了一年多的生产试验。结果表明,在合理工艺条件下,采用轻压下可显著改善重轨钢的中心碳偏析,横断面中心碳偏析指数≤1.08,铸坯纵向中心线碳偏析指数波动明显减小,钢轨成分偏差也随之减小。     

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...     

基于Ce变质处理的TWIP钢凝固组织细化

通过真空感应熔炼制备了成分为Fe-22Mn-0.65C的奥氏体TWIP钢,揭示了Ce含量及过热度对TWIP钢凝固组织细化的影响。基于FactSage 7.0热力学软件及错配度模型预测了Ce在TWIP钢中的变质产物及其非均质形核有效性,采用OM、SEM、EBSD、EPMA等手段对不同条件下凝固组织变质处理效果进行定量研究。结果表明,随Ce含量升高,其在TWIP钢中的反应产物由Ce₂O₃向Ce₂O₃+少量Ce₂O₂S转变,而2种粒子理论上均可作为有效形核核心;Ce变质处理后,TWIP钢试样铸态组织等轴晶率从25%升至72%,等轴晶平均尺寸由480μm减小到130μm,Mn元素偏析比由1.61降至1.41;降低变质处理温度时,含Ce粒子团聚倾向减小,TWIP钢凝固组织细化的效果更显著。本工作中建议的变质处理参数为过热度20℃时加入(0.02%～0.04%)Ce。     

稀土铈对55SiCr高应力弹簧钢夹杂物的改性作用

 55SiCr高应力弹簧钢主要用于制造交通工具的气门、悬架和制动弹簧,钢中的大颗粒复合夹杂物所引起的疲劳破坏和长条形MnS所造成的各向异性与氢致裂纹敏感性等是降低弹簧服役寿命的重要原因。从冶炼环节对此类夹杂物进行改质改性并使其细小、无害化是提高弹簧服役性能的重要途径。基于高温管式炉冶炼试验并结合SEM、EDS检测和热力学计算等方法探究了稀土铈对55SiCr钢中夹杂物的改性机制以及铈含量对夹杂物的影响规律。结果表明,钢水中加入铈后,首先生成大量小尺寸稀土夹杂物;随着反应进行,夹杂物数量逐渐减少,大多数夹杂物得以上浮去除。适量铈可以起到净化钢液作用。此外,铈的添加量对夹杂物特性影响很大。当铈添加量为0.02%时,钢中的夹杂物主要为被铈不同程度改性的MnS夹杂以及Ce-O-S、Ce-S类夹杂,尺寸大多为1~3 μm,呈球形或椭球型;当铈添加量增加至0.26%时,MnS夹杂消失,形成大量有棱角、不规则的Ce-O和Ce-O-S类夹杂,对钢的疲劳性能将产生不利影响。铈通过3种方式改性MnS夹杂, 从MnS四周向内扩散进行、从MnS夹杂物一侧改性以及从MnS中部开始改性。从控制夹杂物无害化角度,建议适宜的稀土添加量为0.01%~0.02%,此时钢中铈质量分数为0.009%~0.014%。     

大方坯连铸温度场动态仿真系统的开发与应用

基于凝固传热学基本理论与对大方坯连铸工况进行分析，建立了大方坯动态铸坯温度场跟踪模型、动态工况模型和设备与工艺参数库，开发了大方坯连铸温度场动态仿真系统。利用包钢新建大方坯连铸机仿真系统对20^#，45^#，U75V三个钢种在不同工况下的温度场进行了模拟。射钉实验证明，仿真结果达到工艺要求的精度，仿真系统能够真实准确地模拟连铸浇铸全过程中铸坯温度场分布，再现大方坯浇铸的动态过程，并精确计算大方坯连铸的凝固终点位置，为大方坯动态二冷配水与动态轻压下新技术的在线控制系统的应用提供了重要技术支持。该仿真系统设计界面友好、操作简捷，可作为生产过程中工艺参数优化和离线仿真的有效平台。     

溶胶-凝胶法制备ZnO/SiO_2室温磷光材料的研究

通过溶胶-凝胶法制备了ZnO/SiO2室温磷光材料。通过研究三个影响因素:溶剂的种类,催化方式和酸催化剂的种类,选择了乙醇作为溶剂,采用先酸后碱的催化方式,以冰乙酸和硝酸作为酸催化剂的实验条件。制备的ZnO/SiO2纳米复合物发射的室温磷光光强度强、寿命长。激发和发射波长分别在320nm和460nm。