电磁搅拌对电渣重熔钢锭温度场的影响

建立了电磁搅拌条件下电渣重熔钢锭凝固过程数学模型。利用Visual Basic编程模拟分析了旋转电磁搅拌下15Mn钢的电渣重熔凝固过程,结果表明:未施加磁场时,模拟结果与实验结果较吻合;施加磁场时,电磁搅拌加强了钢液内部传热,熔池变平坦,有利于消除电渣锭宏观偏析和缩孔等缺陷,同时有利于晶核发展成等轴晶组织。     

电磁旋转搅拌对金属铸态组织的影响

为研究电磁搅拌对金属凝固组织的影响,在实验室做了一些热模拟试验工作.实验采用旋转型电磁搅拌器.在相似条件下,液态金属在电磁搅拌下凝固与不经电磁搅拌凝固的铸态组织进行对比.同时观察搅拌强度(旋转速度)和搅拌时间对铸态组织的影响.选用铸铁、硅钢、高温合金等作对比试验.试验结果表明,电磁搅拌能消除粗大柱状晶,使晶粒细化,钢中低熔点杂质分布均匀,并能改变铸铁中石墨分布情况,使之呈分散的絮团状分布,并提高其硬度.     

钢凝固过程中的组织演变

在今天的材料世界里对钢的凝固过程的理解是完全一致的，而显微组织仅能通过数学模型来获得，根据一些权威性实验得到正确的模型。本文将回顾近年来的主要实验和数学模型来直接说明钢的组织演变.     

小方坯凝固末端电磁搅拌的磁场数值模拟

 利用ANSYS软件对160 mm×160 mm小方坯凝固末端电磁搅拌器所产生的电磁场分布进行了模拟。计算了小方坯内部磁场分布情况,同时计算出在不同搅拌电流条件下的铸坯凝固末端凝固前沿钢液液芯所受的电磁力与钢液的转速。结果表明,铸坯凝固前沿磁感应强度、电磁力及钢液转速均随着搅拌电流的增加而增大。结合实际生产情况,确定凝固末端液芯半径为175 mm,电磁搅拌频率为6 Hz时,最佳搅拌电流为400 A,此状态下凝固前沿由电磁力引起的钢液最大转速为12 r/s。     

搅拌摩擦加工及后续热处理对7B04-O铝合金组织和硬度的影响

对7B04-O铝合金进行搅拌摩擦加工,对不同旋转速度参数下获得的7B04-O铝合金搅拌区的组织和硬度进行研究,同时利用后续热处理改善搅拌区的组织和硬度.研究表明,搅拌摩擦加工导致搅拌区的晶粒细化,硬度提升.不同的旋转速度会对后续热处理造成影响.采用低转速时,后续热处理不能进一步提高搅拌区的硬度;而采用高转速时,搅拌区的硬度则可以通过后续热处理得到提升.采用O态铝合金作为母材时,基体内的原始析出强化相尺寸粗大,热稳定性较高,难以在搅拌摩擦加工过程中充分溶解.通过提高转速来增加加工热输入可以增加析出相的溶解量,有利于后续热处理对组织和硬度的改善.     

定向凝固Fe-Mn-C-Al系TWIP钢枝晶生长行为的研究

采用定向凝固技术结合光学显微镜对Fe-Mn-C-Al系TWIP钢的枝晶生长行为进行了研究,通过建立不同的数学模型对生长速率为25μm/s、50μm/s、100μm/s定向凝固TWIP钢试样中的一次和二次枝晶臂间距进行了预测,并与实验结果进行了比较,结果发现,在实验速度范围内,实验用钢的凝固组织都为枝晶组织,并且随着抽拉速度的增加,枝晶被明显细化。3种一次枝晶臂间距模型的计算值与实验值的综合误差率分别是22.45%、35.64%、78.49%,其中Hunt模型预测效果最好。3种二次枝晶臂间距模型的计算值与实验值的综合误差率分别是8.27%、19.70%、41.94%,其中Masana Imagumbai模型可以准确的预测SDAS值。     

电磁搅拌对轴承钢凝固组织的影响

通过轴承钢的静态浇铸实验,研究了电磁搅拌对轴承钢铸锭凝固组织的影响。推导出成分过冷度计算公式和极对数为3时的电磁力计算公式,运用该公式分析了电磁搅拌对轴承钢铸锭凝固组织的影响机理。实验结果表明:电磁搅拌有利于轴承钢凝固过程中柱状晶向等轴晶的转变,随着电磁力的增加,铸锭的等轴晶比率由17.6%增大到43.6%,改善了铸锭的内部质量。     

电磁搅拌对Cu-Ag合金凝固组织及性能的影响

在不同电磁搅拌条件下,Cu-Ag合金凝固后Ag含量及合金性质是不同的,因此,有必要在不同电磁搅拌条件下对Cu-Ag合金凝固组织及性能进行反复的实验和分析。分析结果表明,电磁搅拌条件对Cu-Ag合金凝固组织及性能有着重要的影响,在初生阶段Cu的枝晶会发生变化,导致整个共晶组织都发生变化,从而影响合金凝固组织的状态及性能。     

铜阳极泥立式釜搅拌过程仿真及正交优化

基于计算流体力学（CFD）技术, 采用欧拉-欧拉多相流模型、多重参考系（MRF）模型及标准的k-ε湍流模型建立了25 m3铜阳极泥立式釜内固液两相搅拌过程的仿真模型, 研究不同转速下的搅拌功率数值模拟结果, 并与经验公式对比验证; 同时以立式釜截面固相体积浓度为评判指标, 以搅拌转速、桨叶安装角度、桨叶间距及阻尼挡板高度为考察因素, 采用正交试验设计方法进行搅拌条件优化研究.结果表明, 数学模型计算结果与永田进治经验公式较为吻合, 表明模型可用于搅拌模拟; 在给定条件下, 最优组合为搅拌转速100 r/min, 桨叶安装角度45°, 桨叶间距1.615 m, 阻尼挡板高度2 m.此条件下立式釜截面固相体积浓度较实际生产工况仿真增幅达13%.      

K424高温合金凝固特征及冷却速度对其影响规律

采用等温凝固实验、差示扫描量热仪(DSC)研究了K424合金的凝固行为以及冷却速度对其影响.利用光学显微镜、扫描电镜以及能谱分析仪分析了合金在不同温度等温凝固、不同冷却速度下的微观组织以及凝固后期的元素的偏析行为,确定K424合金的固相线、液相线和主要相的析出温度等凝固特性以及冷却速度对γ'相、MC碳化物以及共晶组织的影响规律.研究结果表明:K424合金的凝固顺序为:1345℃,γ相从液相析出,随后在1308℃析出MC型碳化物,在非平衡凝固条件下,共晶组织在1260℃析出,1237℃,凝固结束;共晶组织的形成与凝固末期Al、Ti元素的偏析行为以及冷却速度密切相关;随着冷却速度的增加,MC和共晶组织尺寸及数量均呈现先增大后减小的趋势;γ'相形貌从花瓣形状向规则立方及球形转变,尺寸也从2 μm减小至60 nm.      

电磁搅拌技术在连铸上的应用

在连铸坯凝固过程中,由于冷却速度很快,造成铸坯凝固时柱状晶的发展,往往产生＂搭桥＂现象,导致铸坯内缩孔、偏析、疏松、夹杂物聚集等缺陷产生。为解决以上问题,电磁搅拌技术应运而生,采用电磁搅拌装置,有利于改善连铸坯的凝固组织,从而改善铸坯表面及内部质量。本文介绍了电磁搅拌的主要类型、设备组成及其应用效果。     

搅拌头转速对6063铝合金双面搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用光学显微镜和拉伸试验机,研究了搅拌头转速对6063-T4铝合金挤压材双面搅拌摩擦焊接头显微组织与力学性能的影响.结果表明,随着搅拌头转速的增加,焊接接头的热输入量增大,焊核区和热影响区的晶粒尺寸增大,焊接接头的强度逐渐下降.搅拌头转速为1000rpm时,焊接接头的强度最高,抗拉强度为132.2MPa,屈服强度为78...     

方坯二冷末端电磁搅拌参数的研究

结合南京钢铁股份有限公司电炉厂方坯连铸机的生产实际,用数学模型初步计算凝固末端的坯壳厚度,在二次冷却区末端对铸坯进行射钉实验,利用射钉结果对数学模型进行修正.通过一定拉速下、一定钢种的温度场的计算,找出液芯为φ35～φ55 mm的位置,确定将末端电磁搅拌器安装在距弯月面8 m处.调整电磁搅拌的电流和频率,在冷态状态下测试末端电磁搅拌器不同位置处的磁感应强度,并计算不同电流和频率下的电磁力大小,从测试及计算结果确定电流为550 A,频率为13 Hz时的参数为最佳搅拌参数.     

KR预处理工艺参数对脱硫剂分散行为的影响

为了优化KR脱硫效率,建立了气-液-液三相VOF模型,模拟研究了脱硫剂在铁水中的分散行为.数学模型经过水模型实验验证后,重点考察了搅拌桨转速、浸入深度和脱硫剂添加量对脱硫剂分散行为的影响.研究结果表明,在开始搅拌到形成拟稳态过程中,脱硫剂的卷入可以分为3个阶段:非分散阶段、过渡阶段和动态平衡阶段.研究也发现操作参数对脱...     

高固含固液搅拌槽内颗粒悬浮与混合特性

对高固含体系下Intermig桨搅拌槽内的桨叶搅拌性能以及颗粒的混合与悬浮特性进行实验研究.采用光导纤维技术对不同桨径、搅拌转速和桨叶离底距离下搅拌槽内底部以及轴向颗粒密度进行测量，同时对临界悬浮转速和搅拌功率进行测定.实验结果表明:对高固含液-固搅拌体系，所采用的Intermig搅拌桨具有很好的轴向混合特性，该桨适合在较大的桨径和较低的桨叶离底距离下应用，可在促进颗粒悬浮与均匀分布的同时，大大降低功率消耗.通过对实验结果的分析和拟合得出底部均匀度与搅拌槽内弗劳德数有关，Q=0.58Fr-0.35，Intermig搅拌桨功率准数在0.2~0.3之间，且与雷诺数关系为N_P=2.1Re-0.2.      

小方坯冶金长度与中心偏析的预测模型

采用连铸坯末端电磁搅拌技术能有效的减轻宏观偏析,但由于现场实际工况的多变,凝固末端位置常常发生变化,使得电磁搅拌效果不是很理想.本文建立了连铸坯凝固过程传热数学模型,利用该模型计算出铸坯固相率分布,温度分度以及含碳量分布.由固相率分布可以预测铸坯冶金长度,在不同的操作条件下,通过冶金长度的自动控制来达到末端电磁搅拌的最佳效果.     

凝固要素对钢锭质量的影响

为了阐明铸锭健全性与凝固要素的关系,本文建立了单方向凝固过程凝固收缩负压的数学模型,并解决了模型中各项要素、特别是液体在固-液两相区内穿透率的合理确定方法。以Al-3mass％Si为实验合金,通过测定整体凝固和单方向凝固两种类型实验所得铸锭的密度,并与收缩负压计算结果相比较,得到如下结果:(1)根据补液性随固相率的变化,可将凝固过程分为EFZ、RFZ、IFZ三个凝固区间,其中RFZ的补液性对铸锭健全性影响最为重要;(2)RFZ和IFZ的分界固相率为液体在两相区内的流动限度固相率,其值在冷却速度为0.12K/s时约为0.7;(3)建立了单方向凝固收缩负压数学模型,解决了模型中诸因素的合理确定方法;(4)铸锭密度同凝固速度V和液体能够流动的固-液两相区长度L的乘积有良好的相关性;(5)收缩负压随V·L成比例增加,并在达到一定值后,助长气孔缺陷的生成。     

方坯连铸凝固末端位置研究

凝同末端位置对于凝同末端电磁搅拌位置的确定至关重要.根据实际情况建立了方坯连铸凝同传热数学模型,并通过射钉法对模型进行了检验.结果表明该模型能够较好地预测凝固末端位置并为凝同末端电磁搅拌提供指导.     

电渣重熔GH984G定向凝固组织CAFE法模拟

 电渣重熔凝固组织的控制直接关系到高温合金的品质与实际生产应用。针对电渣重熔GH984G的定向凝固过程,同时考虑传热和溶质扩散,基于CAFE法与C语言结合,建立了三维电渣重熔凝固过程组织演变的CAFE模型,并对凝固过程温度场和凝固组织演变进行模拟预测。结果表明,铸锭温度场和熔池深度都是首先为较浅平状态,然后不断加深至最后稳定;在电极熔化初始,金属熔池浅平,枝晶生长方向是竖直向上,之后金属熔池不断加深,底部竖直向上的柱状晶方向变为斜向上约26°。同时在铸锭的中心线上出现了等轴晶,等轴晶形核长大后与柱状晶镶嵌生长。此外,随着电极熔速变大,渣金界面上涨速度也随之变大,且熔池深度相应变宽变深。模拟结果与试验结果基本吻合,从而验证了模型与形核参数的适用性。     

双辊薄带凝固组织的数值模拟(Ⅱ)--数学模型的应用

双辊薄带凝固组织中柱状晶区所占比例对薄带质量有非常重要的影响，本在已建数学模型的基础上，模拟预测了浇铸温度、铸辊转速、熔池高度等工艺参数对双辊薄带凝固组织中柱状晶区比例的影响。模拟结果表明：在全凝固点位置位于铸辊出口处和保持带厚不变的条件下，工艺参数对薄带凝固组织中柱状晶区比例的影响是不同的。