喷射成形技术及其在钢铁材料上的应用

喷射成形是近年来发展非常迅速的一种近终成形先进冶金工艺技术。与传统铸造工艺及粉末冶金工艺相比,喷射成形设备、工艺简单,能生产偏析小、晶粒细、致密度高的材料。喷射成形技术在铝基合金、铁基合金、高温合金、铜合金及复合材料等方面都得到了广泛的应用。主要介绍该技术的原理及其在钢铁材料方面的应用情况,并讨论了它在钢铁领域的发展趋势,指出喷射成形工艺是一种有望替代粉末冶金工艺生产高合金钢材及一些特殊钢材的崭新工艺。     

高合金钢Vanadis4凝固过程及组织

通过激光扫描共焦显微镜、X射线衍射、扫描电镜、电子探针、微区成分能谱分析和差示扫描量热法,研究了高合金Vanadis4(V4)模具钢(%:1.5C、8.0Cr、1.5Mo、4.0V)的凝固过程及其微观组织。结果表明,V4钢基体为马氏体和残余奥氏体,基体中碳化物主要为MC与M₇C₃型。杆状、棒状或团块状VC分布在晶界。该钢在凝固时,首先发生结晶过程L→γ从液相中析出初生γ相,随着γ相不断析出,剩余液相中合金元素含量不断富集,达到共晶成分后将先后发生L→γ+MC与L→γ+M₇C₃共晶反应。     

连铸中间包内陶瓷过滤器优化设计的水力学模拟实验研究

介绍了大型板坯连铸机中间包水力学模型的实验研究。根据相似原理，用水模拟钢水在中间包内的流动特征。通过改变三重堰间距，高度和陶瓷过程器的设计参数，测定停留时间分布曲线，分析了影响中间包内流体流动的因素。该模型的实验结果对生产实际具有指导意义。     

喷射成形Vanadis4冷作模具钢高温变形行为研究

采用喷射成形工艺制备了高碳高合金Vanadis4冷作模具钢,采用光学显微镜观察了其微观组织,利用Gleeble-3800热模拟试验机对其高温变形行为进行了研究,变形温度850℃~1150℃、变形速率为0.01s-1~30s-1。结果表明,喷射工艺得到了晶粒细小且无宏观偏析的组织;其真应力-应变曲线为典型的动态再结晶形曲线,变形初期流变应力随应变量增加迅速增加且很快达到峰值,该特点不同于传统工艺Cr12MoV冷作模具钢的真应力应变曲线特点。根据测得曲线的峰值应力应变计算了喷射成形V4钢变形激活能,结果表明激活能随温度增加而降低,受变形速率影响不大,其变形激活能在较高温度、中温、较低温度时分别为250、407、512kJ/mol。     

不同双辊薄带连铸布流系统的数值模拟对比研究

采用数学模拟的地方法研究了不同型号的布流系统对双辊薄带熔池内流体流动和液面波动的影响.使用Fluent软件的VOF多相流模型对I号和III号布流系统进行了数学模拟,并同水力学模拟的结果进行了对比,研究结果表明,VOF模型符合水力学模拟实验结果;III号布流系统比I号布流系统的布流效果更好,流态稳定,液面波动明显减小.     

喷射成形高速钢中碳化物的类型与形貌

采用OM、SEM、XRD、EPMA、AFM等方法,对利用喷射成形技术生产的高速钢组织中碳化物类型与形貌进行了分析.结果表明:该钢显微组织为细小、均匀的等轴晶,其中主要存在M6C和MC两种类型的碳化物,其中骨骼状M6C型碳化物分布于晶界处,较大的颗粒状MC型碳化物主要分布于晶界交界处,细小的笋状MC型碳化物均匀分布于晶粒内部.     

双辊薄带连铸布流系统研究

为改善双辊薄带连铸工艺熔池液面的波动情况,根据相似原理建立了双辊薄带连铸机及布流系统的1:1模型,进行水力学模拟实验,研究了流量、熔池高度、分配器高度等参数对熔池液面波动和流体流动混合特性的影响.实验结果表明,在流量为8.7～14.5 m3/h的工艺条件下,流量的增大和熔池液位的降低,使得液面波高变大,停留时间减小;分配器高度对于熔池液面布流器两侧波高以及停留时间的影响不明显,但在侧封板处,分配器越高液面波高越大;布流器两侧液面波高以及薄带出口处流体分布均匀性不好,有待改善.     

薄带连铸钢包对钢水温度影响因素研究

针对薄带连铸使用的钢包,结合其工序运转情况,建立了钢包及钢水的耦合传热模型。传热模型详细分析了预热、装钢、静置、吹氩及浇铸时钢包内衬温度的变化情况。在该模型中,利用变形几何(移动网格)技术考察了钢水液位下降过程中钢水对内衬传热的变化。此外,钢包吹氩模型中,综合考虑了氩气吸热和吹开表面形成裸露圆时形成的散热情况。在对比参数中,考虑了不同预热温度、转炉出钢温度、吹氩量、浇铸时间下,钢包内钢水及包衬的变化情况。从结果来看,吹氩量对温降的影响显著。     

六流T形连铸中间包内控流装置优化的水模研究

通过水力学模拟六流连铸中间包后发现，原设计的中间包在夹杂物的上浮及温度的均匀性方面还存在不足，不能很好地满足生产工艺要求。通过优化设计，提出了促进夹杂物上浮和均匀中间包内钢水温度的设计方案。本文还提出了多流连铸中间包流动特性的评判方法，为类似的水力学模拟试验提供了参考。     

喷射成形超高碳钢的超塑性及热加工后的综合性能

采用喷射成形工艺制取超高碳钢，并对其超塑性及热加工后的综合性能进行了研究。研究结果表明，喷射成形超高碳钢不仅具有优良的显微组织，而且还有独特的超塑性，在热加工后其综合性能得到明显提高。