二冷区电磁搅拌对连铸板坯中心偏析的影响

通过对板坯逐层刨钢屑,采用化学分析和低倍组织检验的方法,研究了板坯连铸机二冷区电磁搅拌频率参数对1 450 mm×230 mm板坯中心偏析和等轴晶率的影响. 结果表明:单独采用二冷区电磁搅拌相比不采用电磁搅拌工艺的板坯中心偏析程度明显减轻,C、P、Mn的中心正偏析系数低于无电磁搅拌工艺的板坯;电磁搅拌频率为2 Hz,5 Hz和8 Hz时板坯中心偏析都为B0.5级;电磁搅拌频率对中心等轴晶率略有影响,搅拌频率5 Hz的情况下等轴晶率最大.     

电磁搅拌改善铸坯内部质量的实验研究

采用低碳钢进行静态浇铸实验,并就电磁搅拌对铸坯内部质量的影响进行了实验研究·实验结果表明,电磁搅拌可明显提高铸坯凝固组织的等轴晶率,同时又可以改善铸坯内的成分分布状况,从而提高铸坯的内部质量·在合理的电磁搅拌参数和浇铸参数条件下能够得到几乎为100%等轴晶的铸坯·     

电磁搅拌提高铸坯等轴晶比率的数值模拟

采用单侧线性电磁搅拌技术进行了铸坯的静态浇铸实验,并对电磁搅拌过程中的电磁场和流场进行了数值模拟,确定了实验条件下获得全等轴晶铸坯的电磁搅拌参数·结果表明,在本实验条件下,当最大电磁搅拌强度为1414AHz,钢液中的最大电磁力及最大流动速度分别达到6386N/m3和022m/s时,获得了等轴晶比率几乎为100%的铸坯·     

圆坯连铸结晶器电磁搅拌工艺参数优化试验研究

结合某一圆坯连铸结晶器,开展了优化电磁搅拌工艺参数的试验研究,对电磁搅拌电流和频率这两个主要的工艺参数进行了优化.通过研究发现:工作电流和工作频率下连铸坯存在不同的质量问题,2.0级的皮下气泡、1.0级的缩孔及1.5级的中心疏松缺陷的分布比例均为14.28%;搅拌电流由280 A增大到300 A后,铸坯中心区等轴晶率提高约16%,且300 A时等轴晶率趋于饱和;搅拌电流由300 A增大到320 A时,铸坯质量变差.通过试验研究后,给出了优化的电磁搅拌工艺参数.     

旋转电磁搅拌时机对GCr15轴承钢凝固组织的影响

通过石墨型铸造研究了旋转电磁搅拌时机对GCr15轴承钢凝固组织的影响.结果表明:在钢液凝固过程的不同时间段施加电磁搅拌,对轴承钢的凝固组织具有显著影响,越早施加电磁搅拌,磁泰勒数(表征磁场作用下强制流动的无量纲数)越大,钢液所受的电磁力越大,越有利于柱状晶向等轴晶转变;在0~05min时间段施加电磁搅拌,铸锭等轴晶率提高了52%.此外,电磁搅拌引起的钢液对流推动了凝固前沿枝晶的折断、熔断和游离,枝晶碎片在强烈对流作用下增殖并被带到熔体心部成为异质核心,凝固前沿的温度梯度减小,成分过冷增大,促进了柱状晶向等轴晶转变.     

电磁搅拌对钢坯凝固过程中热工参数的影响

采用自行设计的单侧冷却凝固实验装置进行了有无电磁搅拌作用下钢坯的凝固实验,并通过计算机数据采集系统对钢坯凝固过程中的各种热工参数进行了实时测试和分析·研究结果表明:施加电磁搅拌以后,钢坯凝固初期的铸型热流量明显增加,促进了铸型内钢液过热的耗散,使得钢坯内的温度分布趋于均匀,降低了凝固前沿的温度梯度·这不仅抑制了柱状晶的发展,同时易于在钢液内部同时形核,有利于等轴晶凝固组织的形成,使得钢坯的等轴晶比率由无电磁搅拌作用下的47%提高到76%·这也说明了电磁搅拌促进钢液中的过热耗散是提高铸坯凝固组织中等轴晶比率的重要原因之一·     

搅拌对氢氧化铝晶种分解率的影响

研究了高浓度高固含条件下搅拌强度对氢氧化铝晶种分解率的影响。在N_K175 g/L,固含800 g/L,a_k1.45,反应温度53℃,种分24 h工艺条件下的铝酸钠溶液晶种分解反应实验表明:在浆料循环流动条件下,提高搅拌强度,氢氧化铝晶种分解率没有随之明显提高;180天工业试验证明,降低搅拌强度对分解率无影响,可降低搅拌能耗。     

Al-Ti-C-B中间合金对高铝锌基合金组织和性能的影响

研究了Al-6.53Ti-0.3C-0.46B中间合金（Ti:C＞4:1）对高铝锌基合金的组织和性能的影响,结果表明,加入适量的中间合金可显著细化合金的显微组织,初生富铝α相从粗大的树枝晶转变为细小均匀等轴晶,等轴晶尺寸30~50 μm。砂型铸造条件下,合金的伸长率从1.7%提高到10.0%,拉伸强度在410 MPa左右。金属型铸造条件下, 合金的伸长率从1.0%提高到16.0%,拉伸强度约407 MPa。尽管组织显著细化,但拉伸强度并没有显著增加。高铝锌基合金组织细化的机理主要通过加入Al-Ti-C-B中间合金增加了异质形核质点。     

搅拌摩擦焊瞬态温度场数值模型的讨论

搅拌摩擦焊温度场数值模拟工作多侧重于产热模型及温度场分布规律等方面的研究,关于数值模型及其计算效率方面的报道相对较少。本文对AL6061-T6铝合金板材搅拌摩擦焊接过程瞬态温度场进行了模拟,对数值模型的相关问题进行了研究。在保证模拟结果与实验结果相符合的前提下,为提高计算效率,给出了合理的模型尺寸;分析了网格尺寸对温度场的影响;探讨了网格分区划分方案;分析了轴肩与搅拌针产热分配对温度场的影响。结果显示：模型宽度随板厚增加线性增大,而模型宽度与轴肩直径的比值随板厚的增加线性减小;有限元网格尺寸为1 mm时能有效地模拟温度场;焊缝中心处轴肩直径范围内的网格应当细化;合理的轴肩与搅拌针产热比例分别为75%和25%。     

600mm 35CrMo钢立式连铸圆坯宏观组织分析

基于中原特钢股份有限公司立式连铸工艺与CAFE形核理论,建立了Φ600 mm 35CrMo钢立式连铸圆坯传热凝固耦合模型,采用薄片移动边界法对圆坯宏观组织进行数值模拟,分析了钢液浇注过热度和二冷水制度对宏观组织的影响,并在现场进行了Φ600 mm 35CrMo钢圆坯的连铸生产。结果表明:圆坯宏观组织形貌模拟结果与现场低倍组织相一致,过热度为40℃时中心等轴晶率为29.16%。当过热度由30℃升高到50℃时,晶粒数由9 332个减小到7 155个,降低了23.33%;晶粒平均半径由1 302μm增大到1 622μm,增大了24.58%;中心等轴晶率由35.75%减小到21.13%。当冷却强度由弱冷变为强冷时,晶粒数由9 391个减小到7 228个,晶粒平均半径由1 259μm增大到1 576μm,中心等轴晶率由36.05%减小到23.04%。     

搅拌摩擦焊瞬态温度场的数值模型

搅拌摩擦焊温度场数值模拟工作多侧重于产热模型及温度场分布规律等方面的研究,关于数值模型及其计算效率方面的报道相对较少。对AL6061-T6铝合金板材搅拌摩擦焊接过程瞬态温度场进行了模拟,对数值模型的相关问题进行了研究。在保证模拟结果与实验结果相符合的前提下,为提高计算效率,给出了合理的模型尺寸;分析了网格尺寸对温度场的影响;探讨了网格分区划分方案;分析了轴肩与搅拌针产热分配对温度场的影响。结果显示:模型宽度随板厚增加线性增大,而模型宽度与轴肩直径的比值随板厚的增加线性减小;有限元网格尺寸为1 mm时能有效地模拟温度场;焊缝中心处轴肩直径范围内的网格应当细化;合理的轴肩与搅拌针产热比例分别为75%和25%。     

7A60铝合金搅拌摩擦加工组织及性能

以7A60铝合金为研究对象,采用搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing, FSP)技术对其进行塑性改性并探索加工参数对7A60铝合金组织及力学性能的影响.结果表明:搅拌摩擦加工过程中铝合金发生动态再结晶而形成细小均匀的等轴晶;基体中第二相破碎细化,均匀分布在基体中且组织中η(MgZn_2)相发生回溶;速比因子在很大程度上影响合金性能,随着速比因子的增大,搅拌区硬度先增加后减小.当速比因子为5时,材料显微硬度和抗拉强度达到最高(维氏硬度约120,抗拉强度449.9 MPa),相比母材分别提高37.5%和35.5%;速比因子继续增大时,搅拌头产热量急剧增加,导致材料组织严重粗化且拉伸断口韧窝变浅,使得材料强度和塑性降低.     

机械振动对电弧增材制造2319铝合金微观组织与机械性能的影响

为了解决电弧增材制造试样晶粒粗大、机械性能较差等问题,在电弧增材制造2319铝合金过程中施加机械振动,分析了机械振动频率和幅度对试样微观组织和机械性能的影响。结果显示：机械振动使熔池流动性提高,熔池更加铺展,层宽增加,层高降低;振动破碎了生长过程中的枝晶,使INZ晶粒尺寸减小14.49 μm,ITZ晶粒尺寸减小4.68 μm;枝晶间隙处的溶质元素含量降低,晶界析出相变得断续且细小,PLC效应间隔增加,材料延伸率显著提高;机械振动频率和机械振动幅度改变时纵向和横向延伸率分别提升了38.2%,15.7%和29.3%,52.5%,而强度变化并不显著。采用机械振动辅助电弧增材制造能够在不影响强度的前提下显著提高试样的塑性,可为机械振动在增材制造领域的广泛应用提供技术参考。     

圆坯结晶器电磁搅拌工艺参数优化

结合某钢厂圆坯连铸结晶器,对电磁搅拌工艺参数开展优化试验研究,测定电磁搅拌磁场的分布特征,从而针对性地对电磁搅拌电流和频率这2个主要的工艺参数进行优化。研究结果表明:在工作电流和工作频率下,连铸坯存在的质量缺陷主要体现在中心疏松和缩孔这2个方面,33.3%铸坯的中心疏松级别达到或超过1.5,12%的铸坯出现了不同程度的缩孔;当电流增加到380 A时,中心等轴晶率已基本饱和,最大值达38.4%;当电流为400 A时,铸坯质量得到明显改善。通过综合考虑电磁搅拌的特征及其相对应的冶金效果后,得到优化的电磁搅拌(M-EMS)工艺参数。     

Q345B宽厚板微观组织优化数值模拟

为改善Q345B宽厚板中心偏析缺陷,采用CAFE法对连铸凝固末端的铸坯断面微观组织进行模拟计算,研究钢水过热度和铸坯拉速对凝固组织的影响规律。研究结果表明:适当减小过热度和降低拉速能够提高中心等轴晶率,增加晶粒数,减小晶粒平均半径。当钢水过热度由34℃降低至25℃,拉速由0.68 m/min调整到0.56 m/min后,断面凝固组织中心等轴晶率增加15.1%,晶粒平均半径减小2 135μm,晶粒数增加367.4%,且模拟组织与试验铸坯得到的微观组织形貌基本一致,铸坯中心偏析缺陷也得到有效改善。     

环缝式电磁搅拌法制备半固态浆料过程电磁场的数值模拟

建立了环缝式电磁搅拌法制备半固态金属浆料系统电磁场的计算模型,采用商用ANSYS软件对制浆系统内电磁场分布进行了数值模拟,分析了电流、频率、坩埚材质、冷却器材质和环缝宽度对磁感应强度的影响规律,并进行了相应的实验验证. 研究结果表明:电磁场模拟结果与实验结果具有较好地一致性,验证了计算模型与软件算法的可行性;系统电磁力主要分布于环缝内,提高了对合金熔体的搅拌强度;在相同的环缝宽度下,磁感应强度随频率的增大而依次减小,随电流的增大而依次增大;同时选用不锈钢坩埚与石墨冷却器可以使环缝内铝合金熔体的磁感应强度获得最大;相同电流和频率条件下,磁感应强度随着环缝宽度减小而逐渐增大;相同搅拌功率条件下,环缝式电磁搅拌法可以获得更加细小均匀的半固态组织,平均晶粒尺寸较普通电磁搅拌法减小31%.     

强磁场下电磁振荡强度与频率对Zn-20%Bi过偏晶合金显微组织的影响简

采用强磁场复合交变电流方法细化Zn-20％Bi过偏晶合金的显微凝固组织,研究了磁感应强度、电磁振荡强度和交变电流频率对Zn-20％Bi过偏晶合金显微组织的影响。随着磁感应强度的增加,合金组织中第二富Bi相粒径逐渐得到细化;随着电磁振荡强度的增加,富Bi相尺寸先减小后增加;随着交变电流频率的增加,富Bi相尺寸也是先减小后增加,存在一个最佳频率。并解释说明了各因素的影响机制。     

强磁场下电磁振荡强度与频率对Zn-20% Bi过偏晶合金显微组织的影响

采用强磁场复合交变电流方法细化Zn-20%Bi过偏晶合金的显微凝固组织,研究了磁感应强度、电磁振荡强度和交变电流频率对Zn-20%Bi过偏晶合金显微组织的影响。随着磁感应强度的增加,合金组织中第二富Bi相粒径逐渐得到细化;随着电磁振荡强度的增加,富Bi相尺寸先减小后增加;随着交变电流频率的增加,富Bi相尺寸也是先减小后增加,存在一个最佳频率。并解释说明了各因素的影响机制。     

二冷区辊式电磁搅拌的模拟研究

利用ANSYS和CFX商业软件,对304不锈钢板坯连铸二冷区辊式电磁搅拌进行了模拟研究。结果表明,单向流动型搅拌时,板坯中心点磁感应强度最大,且频率每增加1 Hz,磁感应强度减小约2.92 m T;对于相向流动型搅拌,板坯断面中心线两端磁感应强度较大,中心点处最小;频率增加,板坯断面中心线上电磁力增大,且从3 Hz增加到7 Hz时,改变频率对电磁力的影响逐渐减弱;单向流动型搅拌时,板坯宽面中心截面形成两个对称分布的漩涡流场,对于板坯中心附近钢液,频率从3 Hz增加到7 Hz,流速增大约150 mm·s-1,坯壳厚度从30mm增加到50 mm,流速减小约60 mm·s~(-1);相向流动型搅拌时,板坯宽面中心截面形成四个漩涡流场,搅拌区域较小,强度较弱,对于板坯长度方向1/4附近钢液,频率从3 Hz增加到7 Hz,流速增大约180 mm·s-1;坯壳厚度从30 mm增加到50 mm,流速减小约70 mm·s~(-1)。     

压实黄土动强度特性及其影响因素试验研究

利用GDS振动三轴仪进行吕梁压实黄土的动三轴试验研究,探讨了含水率、干密度和加载频率等因素对压实黄土动强度的影响规律.结果表明:压实黄土的动强度随振次的增加而减小,其关系可用对数方程拟合;压实黄土的动强度及动强度参数均随含水率的增大而减小,随干密度和加载频率的增大而增大;动粘聚力和动内摩擦角随振次的增加而减小,并最终趋于稳定.