中间包等离子加热工业试验

控制中间包内钢水温度变化是提高生产率和产品质量的有效方法之一。中间包等离子加热能够弥补浇注过程中钢水温降,稳定钢水温度,提高铸坯质量。对某厂中间包等离子加热进行工业试验研究。采用三中空石墨电极等离子加热装置对中间包内钢水进行加热。通过两组中间包等离子加热试验,探究等离子加热对中间包内钢液温度变化和钢液成分及夹杂物特征的影响。结果表明,等离子加热中间包内钢水升温效果明显,升温速率可实现0.8 ℃/min,同时也能够使钢水温度保持稳定;等离子加热后中间包内钢水全氧含量下降,氮含量基本不变,碳含量略有升高;加热后钢液中夹杂物的数密度明显降低,分别下降了7.43%和19.68%。中间包等离子加热可稳定中间包内钢液过热度,促进了氧化物夹杂的上浮去除,提高了铸坯质量。     

波纹板填料表面液体降膜流动的特性分析

基于降膜流动实验台,结合计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics, CFD)研究了波纹板表面液体的平均液膜厚度和有效润湿面积等定量信息,并通过三维模拟进一步分析了喷淋密度和波纹倾斜角度β对降膜流动特性的影响。结果表明,液体在波纹板表面的流动并非均匀,分为沟流和溪流两种形式;当喷淋密度较小时,液体在波谷内形成沟流,当喷淋密度达到400 m3/(m2?h),液体跨越相邻波纹进行溪流流动;两种形式波纹板整体的润湿性能均较差,且液膜厚度分布不均;波纹倾斜角度对降膜流动特性影响较大,90°时更有利于提高有效润湿面积。     

含铈304不锈钢夹杂物改性及耐腐蚀性能优化

 通过在304不锈钢中加入不同含量的铈,研究了铈处理前后钢中夹杂物的变化,并借助于腐蚀失重试验及电化学试验,分析了不同含量的铈处理后钢中夹杂物性质变化对304不锈钢耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,未加铈的不锈钢中主要为MnS夹杂及复合氧化物夹杂,夹杂物的平均尺寸为8.6 μm,而钢的自腐蚀电位仅为-348.52 mV。加入稀土铈后,夹杂物逐渐改性成球状或椭球状的含铈夹杂物,平均尺寸有所降低,而不锈钢耐腐蚀性则有所提高。当铈质量分数达到0.012%时,钢中MnS夹杂全部改性成球状含铈夹杂,不锈钢自腐蚀电位高达-311.25 mV,耐腐蚀性能最好。继续增加稀土铈含量,钢中夹杂物的形状变得不规则,尺寸也有所增加,导致不锈钢耐腐蚀性能降低。     

基于中间包冲击区的流场优化

针对某厂中间包原型在实际生产过程中生产平稳性以及产品洁净化等方面的问题，结合数值模拟和物理模拟的方法，对中间包进行了结构优化。对单因素变量(冲击区体积以及导流孔孔径、倾角)进行分类单因素优化，并以出口温差和死区比例的一致性变化规律作为进一步复合优化指导，确定了较优的中间包结构参数。结果表明，复合因素的优化效果大于单因素，并且中间包冲击区的体积大小对流体的流动状态影响最大，导流孔孔径次之，倾角最小。确定了1号挡墙移动450 mm、导流孔孔径选择100 mm、导流孔K-1和K-2倾角选择20°以及导流孔K-3移动50 mm、倾角选择10°的较优方案。该方案的死区比例为16.27%,相较于原型降低了29.03%,远流端和近流端的出口最大温差由原型1.6 K降至0.6 K,进一步提高了中间包流场的均匀性。这为该厂实际中间包优化提供了理论依据，也可为同类中间包优化提供思路和结构参数的参考。     

连铸工艺参数对40Cr圆坯碳偏析的影响

为降低直径为900 mm的40Cr连铸圆坯的碳偏析,提高钢材的性能与产品质量,从优化圆坯连铸工艺参数角度出发,分析了过热度、拉速、二冷强度以及电磁搅拌对铸坯碳偏析的影响。结果表明,当过热度控制在25~35 ℃范围内,拉速为0.75~0.85 m/min,二冷比水量为0.30 L/kg时,有利于改善铸坯碳偏析情况。对结晶器电磁搅拌以及末端电磁搅拌的参数测试分析得出,当结晶器和末端电磁搅拌电流以及频率参数分别设为180 A/3 Hz以及400 A/8 Hz时,铸坯碳偏析情况明显改善。采用优化后的连铸工艺参数进行生产试验,对20炉次对应的棒材横截面碳偏析情况进行跟踪测试,结果显示,碳偏析指数极差由优化前的0.07%~0.08%下降到0.04%以下。     

高合金钢中氮含量控制分析

结合某钢厂高合金钢的实际生产情况,分析了精炼过程、连铸生产各个工序环节钢水含氮量的变化规律。通过现场各工序取样分析,研究各工序增氮的主要原因,提出改进建议并进行工业试验,为生产高品质的高合金钢在控氮方面给予指导意见。     

钇对EH36船板钢夹杂物特性和拉伸性能的影响

 稀土钇添加到钢中,能够有效变性夹杂物,并能引起拉伸性能的变化。为了研究钇的质量分数对夹杂物变性以及拉伸性能的影响,以EH36船板钢为研究对象,采用扫描电子显微镜、能谱等分析手段,对原始钢以及加入不同量稀土的试样进行夹杂物以及拉伸性能的测试分析。结果表明,稀土元素钇能有效变性夹杂物,将长条状的硫化锰夹杂物或者复合的硫化锰夹杂物变性为以Y Al O为核心的、外圈为稀土氧硫化物的球状夹杂物。对其力学性能检测发现,随着稀土加入量的提高,其抗拉强度和屈服强度显著提高,其中钇质量分数为0.055%的试样具有较好的夹杂物变性形貌和较好的抗拉强度和屈服强度。     

电弧等离子体多物理场分布特征

等离子弧加热技术被广泛应用于冶金领域,采用磁流体动力学理论(Magnetohydrodynamic theory,MHD)建立直流电弧等离子体的数学模型,利用Fluent软件求解电磁场、温度场、速度场的耦合过程,研究不同弧长大小,不同入口速度对电弧温度分布、形貌、轴向速度分布和电流密度分布的影响。研究结果表明,弧长大小和入口速度对电弧特征分布有明显影响,但不是线性相关。电弧温度沿轴向降低,径向温度分布是以轴线为中心沿两侧径向逐渐降低,等离子弧温度呈“钟型”分布。电弧中心轴线速度在阴极处急剧增加然后逐渐降低。沿轴向方向,电流密度呈指数下降趋势。当入口速度为10 m/s时,随着弧长的增加,电弧有效作用面积范围也增加,当弧长为20 mm或25 mm时,射流现象最明显,轴向最大速度可达到约408 m/s。研究结果解释了不同弧长和入口速度对电弧特征的影响规律,为电弧等离子体加热工艺的应用提供了理论依据。     

等离子加热对中间包覆盖剂性能的影响

中间包等离子加热可以弥补浇注过程中的钢液温降,改善连铸坯的质量,但加热区温度高对覆盖剂会产生一系列影响。通过X射线衍射(XRD)、光镜及扫描电镜等手段对工业现场中间包使用等离子加热前后的覆盖剂样品进行了对比分析,并采用FactSage热力学软件绘制加热前后覆盖剂的液相线投影图。结果表明,等离子加热前后的中间包覆盖剂形貌发生了明显变化,具体表现为加热前样品疏松多孔,加热后样品结晶率低,呈致密的玻璃状,表面较为均质;通过XRD对等离子加热前后的覆盖剂进行物相鉴别,加热后的覆盖剂由晶态变为非晶态,呈现一定的规律性;在光镜下观察样品可发现等离子加热后的覆盖剂样品较加热前更均匀,扫描电镜下进行观察与物相分析发现,等离子加热前覆盖剂样品主要为单一的均质化组成,加热后的样品有灰黑色不溶于基底的氧化物;加热前后覆盖剂的低熔点区域面积变化不大。