振动激发金属液形核对锌凝固组织的影响

为提高铸坯的等轴晶率和凝固组织的均匀性,以金属锌为研究对象进行了大量的振动激发金属液形核实验。结果表明,当一种带有冷却结构且进行高频振动的晶核发射器插入锌液内时,锌液在晶核发射器表面迅速形核且长大,在高频振动作用下表面形成的晶粒将被折断剥离,从而连续不断地弹射到锌液中,成为凝固过程中形成大量等轴晶的晶核来源;采用带有水冷和气冷结构的晶核发射器对锌液进行振动激发形核处理后,锌凝固组织中的等轴晶率可分别提高到65%和80%。     

振动激发金属液形核对锌凝固组织的影响

为提高铸坯的等轴晶率和凝固组织的均匀性,以金属锌为研究对象进行了大量的振动激发金属液形核实验。结果表明,当一种带有冷却结构且进行高频振动的晶核发射器插入锌液内时,锌液在晶核发射器表面迅速形核且长大,在高频振动作用下表面形成的晶粒将被折断剥离,从而连续不断地弹射到锌液中,成为凝固过程中形成大量等轴晶的晶核来源;采用带有水冷和气冷结构的晶核发射器对锌液进行振动激发形核处理后,锌凝固组织中的等轴晶率可分别提高到65%和80%。     

连铸坯凝固组织均质化技术的研究现状及进展

造成连铸坯宏观偏析的最主要原因是连铸坯在外部强冷条件下形成发达的柱状晶组织,消除宏观偏析的根本途径是有效控制铸坯的凝固过程,减少铸坯中柱状晶比率,提高等轴晶率。文中对国内外提高铸坯等轴晶率的应用研究现状进行了系统的总结,在介绍各类提高铸坯等轴晶率应用研究的基础上,介绍了最新的提高铸坯等轴晶率的方法-振动激发金属液形核技术,对其在连铸中的应用进行了展望。     

振动激发金属液形核过程机理的研究

振动激发金属液形核技术特征是:当一种振动冷却棒插入金属液内时,棒体表面将迅速形成大量的细小晶粒,这些晶粒可被连续不断地弹射至金属液中,成为凝固过程中等轴晶的形核核心.采用30%氯化铵水溶液进行了物理模拟实验,探讨了振动激发金属液形核过程机理,结果表明:振动激发形核过程中产生的晶粒始于晶核发射器棒体与氯化铵水溶液之间的接触界面;振动和冷却促进了溶液表面结晶雨的形成;为了防止凝固坯壳在棒体表面快速长大,应通过对振动和冷却工艺进行控制,确保棒体表面的温度介于溶液的固、液相线温度之间,从而促进晶体的游离.     

振动激发金属液原位形核的物理模拟

为了提高铸坯的等轴晶率、细化凝固组织,以30%氯化铵水溶液和铁素体不锈钢为研究对象,分别进行了物理模拟和浇注实验.结果发现:当一种带有冷却结构和高频振动的晶核发射器棒体插入氯化铵溶液时,在棒体表面将迅速形成大量的细小晶粒.这些晶粒在振动作用下被连续不断地弹射至溶液中,成为凝固过程中等轴晶的形核核心;晶核发射器的冷却强度越大、振动频率越高,则形成的晶粒数量越多且粒径越小;铁素体不锈钢液经振动激发形核处理后,凝固组织中的等轴晶率超过了80%.     

弹簧钢轧制过程方坯凝固组织及偏析的遗传性研究

为了分析轧制过程方坯凝固组织及偏析的遗传性,以具有不同等轴晶率和偏析度的60Si2Mn方坯为试验对象,将断面为150 mm×150 mm的铸坯轧制成直径分别为75 mm和25 mm的2种棒材,检测了具有不同等轴晶率铸坯的偏析指数及钢材内部不同位置的力学性能。结果表明,在等轴晶率为42.7%~50.0%的范围内,铸坯距中心21.2 mm以外的偏心区域,碳的偏析指数并未随着等轴晶率的增加而提高;钢材的内部存在疏松和轻微偏析,且中心区域的力学性能相对更差,因此铸坯的中心偏析、疏松等缺陷会遗传至钢材;25 mm圆钢的力学性能及均匀性均优于75 mm圆钢,所以压下量的增加可减轻铸坯中心偏析的遗传性影响。     

中间包钢液施加电脉冲的冶金效果研究

在攀钢1#板坯连铸中间包上,采用电脉冲处理钢液以提高凝固后铸坯的等轴晶率,对铸坯中心偏析和铸坯内部质量等冶金效果进行了分析.试验结果表明,电脉冲处理中间包钢液后,铸坯等轴晶率为53%～91%,平均66%,与未经过电脉冲处理铸坯相比,铸坯等轴晶率平均提高了45%.电脉冲处理后铸坯中心偏析明显减轻,铸坯内部质量更加良好.电脉冲处理改善铸坯中心碳、磷、硫等元素偏析效果明显,并且随着电流和频率的增加,改善效果更加明显,有利于提高其热轧板力学性能.     

电磁搅拌工艺对模具钢组织和性能的影响

连铸二冷区辊式电磁搅拌能够打断凝固前沿枝晶,破碎的枝晶在剩余钢液中成为弥散等轴晶形核点,扩大铸坯中心等轴晶比例;另一方面,钢液的流动使未凝固钢液成分均匀化,减少中心偏析和疏松。通过对采用电磁搅拌工艺生产的中厚板模具钢进行低倍、硬度及组织分析,研究电磁搅拌工艺对改善模具钢组织和性能产生的影响。     

过热度对GCr15SiMn轴承钢钢锭宏观偏析的影响

针对GCr15SiMn钢锭易出现宏观偏析凝固缺陷的问题,研究了过热度对GCr15SiMn钢锭宏观偏析的影响规律,使用真空感应炉冶炼1 kg的GCr15SiMn钢锭,通过酸侵试验与OPA技术分别测定了钢锭的凝固组织与宏观偏析,并结合ProCAST软件分析了钢液流动的规律。结果表明,高过热度(70 ℃)时,中心下部出现一定程度的负偏析,中心上部形成了较严重的正偏析同时伴随疏松;中过热度(50 ℃)时,疏松范围较小,碳元素分布较均匀;低过热度(20 ℃)与极低过热度(-20 ℃)时,疏松范围扩大,凝固初期是严重负偏析,凝固末期是严重正偏析。过热度影响偏析的机理为,高过热度时,凝固过程热对流较强,溶质上浮,钢锭上部的正偏析严重;当过热度过低时,初期凝固大量形核并保留在钢锭底部,在底部形成严重的负偏析。     

GCr15SiMn轴承钢铸锭的原位统计分布分析

对真空感应炉熔炼后浇注的GCr15SiMn轴承钢铸锭进行原位统计分布分析,研究过热度对铸锭C、Si、Mn、Cr元素偏析以及疏松的影响。研究表明:过热度较低时(25 ℃),受溶质元素在凝固前端大量形核以及钢液热对流差等影响,铸锭的凝固末端出现明显的偏析和缩孔,C元素的统计偏析度达7.83%,统计疏松度为1.76%;随着过热度的进一步提高(55 ℃),钢液的热对流有所加强,各元素的偏析情况得到一定的改善,C元素的统计偏析度和疏松度均达到最低,分别为4.06%和1.34%;当过热度较高时(75 ℃和105 ℃),钢液的热对流较为强烈,溶质元素上浮,使得铸锭凝固末端的偏析以及疏松情况又有所恶化。因此,通过铸锭偏析和疏松的定量分析可知,过热度55 ℃为最佳浇注工艺参数。     

Research on the formation mechanism of ingot head defect and effect of vibration stirring technology on nucleation

The improvement effect of nucleation stirred by vibration technology on defect zone of riser and the formation mechanism were investigated using ammonium chloride solution as the simulation medium. On the basis of this, the feasibility and application effect of this technology used for ingot casting production were researched by industrial experiments. The results show that due to the cross growth of coarser equiaxed grains generated in the centre of solidification mould which produced some small closed regions, the defect zone of riser was formed. The fine equiaxed grain would be formed in the ingot riser after treated by the nucleation stirred by vibration technology. Therefore, centre segregation of the ingot was alleviated obviously. Industrial experiments show that the carbon segregation could be decreased from 0.080?wt-%C to 0.006 wt-%C according to the measured results.     

E36船板钢板坯凝固组织模拟研究和应用

为改善钢厂E36钢板坯内部质量,通过ProCAST软件建立E36钢板坯凝固过程数学模型,并在此基础上采用CAFE模块对研究过热度(10~25℃)、拉速(0.70-0.85 m/min)和二冷比水量(0.30~0.39 L/kg)等不同连铸工艺参数以及加入电磁搅拌的300 mm ×2 070 mm铸坯凝固组织进行模拟。从模拟的结果可知,过热度每增加10℃,等轴晶区比例减少3%,随着过热度的增加,柱状晶区增大,等轴晶区减少。在二冷区安装电磁搅拌使等轴晶区增加,平均晶粒半径减小。根据模拟结果进行工艺优化,将过热度由15℃降到10℃。通过对比优化前后铸坯低倍组织,可以看出铸坯等轴晶区明显增大,中心偏析得到有效改善。     

振动激发形核技术在45 t Q345B钢锭浇铸过程的应用

振动激发形核装置由激发形核棒、升降、测温、振动、冷却、减震等系统组成。在45 t Q345B钢扁锭浇铸过程,高度200mm振动激发形核棒置于铸锭中心处,插入钢液深度50~80mm。试验结果表明,(1)在模铸过程使用振动激发形核装置安全可靠;(2)冷却气体达到40 m³/h棒体表面有结壳现象,而当冷却气体液量在20 m³/h,棒体表面很光滑,合适的冷却气体流量为20~40 m³/h,激发形核棒表面和钢液间的温差为55~80 ℃;(3)通过探伤检测,振动处理板Ⅱ级合格,而未经振动处理的常规板有连续性缺陷,判定为不合格。     

PMO凝固均质化技术在20CrMnTi齿轮钢上的应用

 为了解决20CrMnTi齿轮钢在生产过程中铸坯柱状晶发达及铸坯元素分布不均匀等缺陷，运用上海大学研发并已在连铸生产中取得理想效果的脉冲磁致振荡(pulsed magneto oscillation，简称PMO)凝固均质化技术对连铸20CrMnTi齿轮钢矩形坯进行均质化处理。结果表明，经PMO处理的20CrMnTi齿轮钢铸坯中心等轴晶率增加1倍左右，中心碳偏析指数从1.22降为1.04。金属原位分析仪元素面扫描检测发现，PMO处理铸坯的各元素分布更加均匀，连铸坯宏观偏析得到有效控制。该技术为今后提高连铸坯内部质量提供了一种新方法。     

1.9 t扁锭浇铸D2冷作模具钢凝固过程及内部缺陷预报数学模拟

采用三维铸造软件Procast模拟了钢厂1.9 t扁D2钢锭(%:1.40～1.60C、11.00～13.00Cr、0.70～1.20Mo、≤1.10V)浇铸和凝固过程。模拟结果表明,1.9 t模具扁钢的本体凝固时间为64 min,完全凝固时间为83min,与经验公式的计算结果相吻合;钢锭柱状晶厚度为150 mm左右,等轴晶宽度为260 mm左右;1.9 t扁锭内部无缩孔产生、疏松轻微。     

重轨钢连铸坯中心偏析的分析和工艺改进

研究的重轨钢(/% ：0, 68 - 0. 73C,0. 20~0. 30Si,l. 05 ~ 1.15Mn, ≤0. 015P, ≤O. 012S, ≤O. 003 5 Al,≤ O. 000 15[H], ≤0.006 0[N], ≤O, 002 0[0])的冶金流程为铁水脱硫预处理-120 t 转炉-LF-RH-280 nun x 380 mm 坯连铸。分析证实铸坯偏析是钢轨低倍检验和超声波探伤不合格的主要原因。试验研究了钢水过热度、拉速、结 晶器电磁搅拌、二冷水量和凝固末端动态轻压下对铸坯中心碳偏析的影响。通过采用优化的工艺措施:钢水过热 度15~30 拉速0.60 - 0. 75 m/min和恒拉速,结晶器电磁搅拌强度400 A,二冷比水量0.25 L/kg,轻压下6~7mm等,铸坯一般疏松≤1. 0级,中心疏松≤0. 5级,点状偏析≤0. 5级,等轴晶率≥37%,中心碳偏析指数0.94 ~ 1.06钢轨超声波探伤合格率提高至99. 3%以上。     

Q460钢3 250 mm x 150 mm宽板坯凝固传热数值模拟研究和应用

以Q460钢(/%:0.17C,0.35Si,1.5Mn,0.020P,0.020S,0.020Nb,0.075V)3 250 mm×150 mm宽板坯为研究对象,采用ANSYS软件建立凝固传热模型,研究拉坯速度、比水量、过热度等工艺参数对铸坯凝固过程的影响。模拟结果表明:拉坯速度每增大0.10 m/min,矫直段铸坯表面温度升高36.5℃,出坯温度升高50℃,坯壳厚度减薄2.4 mm,液心长度增加1.2 m;每增加1℃的过热度,矫直点铸坯上表面中心温度增加1.73℃,延长液芯长度0.11 m;因此,拉坯速度是影响铸坯质量的关键。生产应用表明,3 250 mm×150 mm板坯拉速1.20～1.25 m/min,过热度15～20℃时板坯表面矫直温度大于950℃,降低了铸坯中心疏松和偏析,表面质量显著提高。     

46MnVS钢铸坯中硫偏析行为及硫化物分布的研究

摘要：46MnVS钢是一种典型的中硫非调质钢，钢中硫化物的类型、大小、分布和硫偏析对其产品使用性能有重大影响。依托国内某厂的46MnVS连铸坯开展硫偏析行为及硫化物分布的研究，采用了扫描电镜、夹杂物三维腐刻等实验方法，分析了铸坯中硫化物类型、大小、分布的变化规律，总结硫偏析行为规律。研究发现铸坯中心和铸坯1/4处出现严重的正偏析，最大正偏析指数分别为1.13、1.08。计算结果表明，MnS在固相率为0.80、温度为1425.0℃时开始从液相中析出，此时残余液相S含量为钢液初始含量的4.60倍。铸坯激冷层中硫化物的三维形貌多为不规则状；从柱状晶区边部到中心不规则状硫化物逐渐增加；中心等轴晶区从外部到中心硫化物主要为不规则状，八面体占比逐渐降低，板片状硫化物逐渐增大。     

轻压下参数对75Cr1高碳钢230 mm连铸板坯冶金质量的影响

基于有限元法,利用ANSYS软件模拟计算了高碳钢（0.73%~0.77%C）连铸板坯轻压下过程中热-机械塑性应变分布,分析了给定扇形段的压下量2 mm+2 mm,3 mm+3 mm和2 mm+2 mm+2 mm对压下区间和位置的塑性应变的影响,并通过现场试验对模拟结果进行了验证。结果表明,塑性应变模型模拟值与实测值吻合;热变形过程中,铸坯心部的等效应变最大,表面节点次之,1/4位置等效应变最小;热-机械塑性应变随着压下量和压下速率的增加而增加,3 mm+3 mm压下模式具有较好的压下效果。生产试验结果表明,采用2个扇形段（6^#和7^#或7^#和8^#）进行2.2 mm+2.3 mm轻压下铸坯较优化前3个扇形段（6^#,7^#和8^#）1.5 mm+1.5 mm+1.5 mm轻压下铸坯中心偏析2.0级和中心疏松2.0级提高中心偏析0.5级和中心疏松0.5级,显著改善了连铸板坯的低倍质量。