轴承钢连铸过程中非金属夹杂物群迁移行为的分析

为了研究轴承钢方坯连铸过程中存在的非金属夹杂物聚集问题,建立了凝固过程的流-固耦合模型,采用数值模拟和现场试验相结合的方法,研究了浇注过程中夹杂物族群的迁移行为。结果表明,在断面、结晶器搅拌强度和浸入式水口对比方面,较大断面、较强搅拌和带侧孔的水口对改善铸坯中10 μm以下的夹杂物比较有利,5～10 μm级别夹杂物最易被初生坯壳捕捉。结果显示,5 μm以下的中间包钢液中微观夹杂物数量过大,在浇注过程中会促进夹杂物族群间的碰撞迁移,导致铸坯中20～30 μm级别夹杂物数量增多,但对50 μm以上的大尺寸夹杂物影响甚微;铸坯中该大尺寸级别的夹杂物主要直接来源于中间包。这些研究结果对弄清夹杂物的来源,改善轴承钢疲劳寿命具有重要意义。     

碳与磷含量对易切削钢9SMn28微观组织的影响

应用元胞自动机-有限元模型(CAFE),模拟了不同碳、磷含量对易切削钢9SMn28凝固组织的影响,并通过热力学计算分析结果,优化了钢中的碳、磷含量。模拟结果表明,C含量在0.09 wt%~0.16 wt%时,随C的增加,柱状晶随之而减小;C含量从0.09 wt%增加到0.15 wt%时,晶粒逐渐细化。P含量在0.02 wt%~0.10 wt%时,随P的增加,晶粒逐渐细化。同时,对C、P模拟结果进行了实验验证,实验与模拟结果吻合较好。因此,易切削钢9SMn28的C与P含量应该分别取0.15 wt%及0.10wt%,可以有效地改善9SMn28的凝固组织。     

连铸小方坯三维流场的数值计算

以鞍钢第二炼钢厂１１５×１１５ｍｍ小方坯为研究对象，采用有限差分方法，计算连铸小方坯连铸结晶器三维流场，并讨论了不同断面小方坯结晶器流场。     

压下对重轨钢大方坯内裂纹敏感性的影响

为研究压下对连铸坯内部裂纹产生的影响,利用ABAQUS有限元软件建立了230 mm×280 mm断面大方坯压下数学模型。通过压下模型对重轨钢连铸坯压下过程进行热力耦合模拟计算,对压下过程中产生的内部裂纹进行了预测。首先,对连铸坯不同中心固相率为0.3～0.7的温度场进行计算;然后,利用压下模型计算了连铸坯中心固相率0.3～0.7时凝固前沿的等效塑性应变。研究结果表明,在连铸坯中心固相率为0.3～0.7的位置处分别施加7 mm压下量进行压下,连铸坯凝固前沿等效塑性应变未超过临界等效塑性应变（0.4%）,连铸坯未出现内裂纹;同时,对连铸坯在中心固相率为0.6位置处进行了不同压下量的研究,研究结果表明,当连铸坯压下量超过7 mm时,凝固前沿的等效塑性应变超过临界塑性应变（0.4%）,连铸坯出现内裂纹,并且压下量越大,连铸坯内裂纹越严重。同时,工业试验结果与模型计算结果基本吻合,验证了模型计算的准确性。      

半固态等温处理制备AZ61-0.25Y镁合金的组织演变

使用半固态等温处理的挤压态AZ61-0.25Y镁合金试样进行了处理,分析了半固态等温处理时间对其组织演变的影响。结果表明:挤压态AZ61-0.25Y镁合金等温处理后生成的晶粒中有麻点状液相存在,α-Mg基体中生成了大量β-Mg17Al12固溶相,晶界处生成了更多的液相,在晶界以及晶内液相区域都属于Zn与Al元素的富集区。随等温处理时间延长,晶粒尺寸近似地线性增加,这有助于晶粒变得更加圆整。     

CAFE模型机理及应用

分析了CAFE法模拟凝固过程微观组织的物理本质、数值计算方法,并应用CAFE法模拟了易切削钢9SMn28的三维微观组织,优化了9SMn28的成分.在CAFE模型中,形核密度用高斯分布来描述;枝晶尖端生长动力学用KGT模型进行计算;枝晶生长的择优取向是<100>方向,并可实现枝晶生长的竞争机制;FE与CA耦合是通过FE节点和CA元胞之间的插值实现的.易切削钢9SMn28微观组织模拟结果与实验吻合较好,确定的碳、磷、锰、硅、硫的最佳质量分数分别为0.15%、0.10%、1.2%、0.08%、0.36%,并对优化结果进行了模拟,有效地改善了9SMn28的凝固组织.     

板坯连铸结晶器内液面波动的水模型研究

以某厂板坯连铸结晶器为原型,采用1∶1的水模型进行实验,研究了不同工艺条件下工艺参数的变化对大板坯结晶器内流场表面波动的影响情况,提出了优化结晶器流场的工艺参数,为在实际生产中减少结晶器内卷渣提供了依据.     

利用还原钙渣配制高碱度低硅无碳中间包覆盖剂

针对利用还原钙生产中的产物渣配制高碱度低硅无碳中间包覆盖剂展开研究。中间包覆盖剂的熔化温度是覆盖剂设计的一项最重要参数,也是衡量一种覆盖剂是否可行的前提。利用Factsage 6.3计算软件作为指导,通过熔点测定试验完成了利用还原钙渣配制高碱度低硅无碳中间包覆盖剂实验室研究,确定了熔化温度为1 300~1 400℃的中间包覆盖剂的合理配制方案:wCaO=40%~45%、wCaO/wAl2O3=1.0~1.3、wSiO2≤9%、wMgO=5%~7%、wCaF2=2%~10%、wFeO+wMnO≤1%、wNa2O≤6%。并同时对还原钙渣配制高碱度低硅无碳的中包覆盖剂可行性进行了论证。     

连铸高拉速弱冷却高温出坯技术

本文以自行建立的连铸坯凝固传热数学模型对连铸小方坯凝固过程的温度场和热平衡进行了数值模拟研究和实验验证;分析了连铸高温出坯的技术条件;确定了沈阳钢厂具体生产条件下实现高温出坯的最佳工艺参数。     

中间包感应加热的数值模拟

为了研究通道式感应加热中间包的加热效率和流场的分布情况,对通道式感应加热中间包进行电磁场、流场、温度场耦合计算分析,在此基础上提出了1种新的弧形通道设计方式。计算得出:直线型通道式感应加热中间包在加热功率1 000kW的情况下,升温速率可达2℃/min;而弧形通道的设计加热效率更高,平均升温幅度比直线型通道高2~5℃,且死区面积减小,浇铸区温度分布更加均匀。