大方坯结晶器内的多物理场模拟优化

针对某钢厂生产断面为240 mm×240 mm的42Cr Mo钢的方坯结晶器,采用有限体积和有限元相结合的数值模拟方法计算结晶器内的多物理场。首先,通过对结晶器内流动和凝固耦合计算优化水口浸入深度和拉速;其次,基于优化后的流场,采用磁场和流场耦合求解的方法得到优化的电流强度和电流频率。磁场模拟结果与现场实测数据较为吻合。研究表明,水口浸入深度为100 mm、拉速为0.7 m/min时可以获得优化的流场;基于该流场施加电磁搅拌后,搅拌器的电流强度从100增大到400 A时,钢液切向速度从0.042提高到0.300 m/s,而电流频率对钢液的流动影响较小。进而得出,优化的工艺操作方案为水口浸入深度为100 mm,铸坯拉速为0.7 m/min,电流为400 A,电流频率为2 Hz。     

09MnNiDR低温容器钢高温力学性能研究

采用Gleeble-1500热模拟机研究了 09MnNiDR钢的高温力学性能,得到600～1350℃范围内试样的断面收缩率、抗拉强度和应力应变曲线,并结合扫描电镜(SEM)观察断口形貌和FactSage软件进行凝固相分析.结果表明,该钢种的第Ⅰ高温脆性区为液相线温度(tL)到1 350℃,高温塑性区为1 350～950...     

含钛微合金钢凝固过程中TiN的析出行为分析

分别从热力学和动力学方面研究了低碳含钛微合金钢凝固过程选分结晶对TiN夹杂物析出的影响。热力学分析表明,液相线温度以上不会有TiN析出;由于凝固过程凝固前沿Ti、N元素富集,凝固分数达到0.377时,凝固前沿固相中开始析出TiN;凝固末期,Ti和N的富集程度进一步增大,固液相中均有TiN析出。动力学分析表明,随着冷却速度的降低,凝固过程TiN夹杂物的尺寸显著增加,当冷速高于50 K/s时,TiN的理论半径为5.5 μm,当冷速低于5 K/s时,TiN的理论半径在17.5 μm以上;固相中析出的TiN为纳米级别。铸坯中TiN析出物主要尺寸为1~5 μm,且大尺寸夹杂主要在铸坯厚度方向的1/4处和中心处析出,这表明铸坯中的大尺寸夹杂物是在凝固过程中析出的。     

基于过热度变化的82B钢连铸末端电搅位置研究

以国内某钢厂断面为150mm×150mm的82B钢连铸小方坯为研究对象,建立连铸小方坯凝固传热模型,采用铸坯表面温度测量方法验证模型可靠性。依据铸坯凝固率fs=0.7~0.8为末端电磁搅拌合理安装位置,根据模拟结果得出,在实际生产过程中过热度波动范围为20~40℃时,末端电磁搅拌最佳安装位置为距弯月面6.59~6.79m位置处。结合现场实际情况确定在距弯月面6.73m处安装末端电磁搅拌,并进行工业实验分析了末端电磁搅拌的应用效果。结果表明:施加末端电磁搅拌后,铸坯与盘条质量均有所改善。连铸坯平均碳偏析指数由1.05降至0.99,最大碳偏析指数由1.12降至1.05,中心等轴晶率由36%升高到39%;盘条中心偏析评级由2.5级下降到1.5级,网状渗碳体级别由4级下降到1级。     

线棒材轧制用冷却器的优化设计与应用

针对棒线材生产用套筒式冷却器存在冷却能力不足，难以满足低温轧制的要求；轧件表面周向温度均匀性较差等问题，对套筒式冷却器结构进行了优化设计，得到旋流式冷却器。其采用圆锥斜齿轮式喷嘴，使冷却管内的水流形成旋流，可以产生较高的压力和速度，大幅度提高冷却能力，同时有效改善轧件表面温度的均匀性。采用SOLIDWORKS软件建模，利用ANSYS CFX软件进行流体仿真，对两种冷却器的流场、压力、流速进行了仿真分析。结果表明，旋流式冷却器可以提高冷却效率，改善轧件温度的均匀性，为实现轧件的超快速冷却创造有利条件。对24 mm圆钢的冷却应用表明，旋流式冷却器对轧件的降温幅度为套筒式冷却器的1.5～2.0倍且冷却均匀性明显改善。     

喷嘴喷淋距离对连铸小方坯二冷均匀性的影响

研究了不同喷淋距离下连铸小方坯二冷喷嘴的水量分布,建立了凝固传热模型分析了82B钢连铸坯的热行为。该模型特别考虑了二冷区铸坯表面宽度方向的水流密度分布,并根据铸坯表面测温结果进行了模型校正。采用凝固传热模型研究了喷嘴喷淋距离对连铸二冷均匀性的影响。结果表明:喷嘴喷淋距离的增加有助于提高二冷水横向分布的均匀性,导致铸坯表面温度横向均匀性降低、纵向均匀性提高。这些效果有助于改善铸坯内部裂纹,但是会对角部裂纹产生不利影响。在二冷区前段喷嘴采用低喷淋距离,二冷区末段采用高喷淋距离,既可以提高铸坯角部温度,又能降低表面最大回温速率,有助于同时改善连铸坯角部和内部裂纹。在此基础上,提出了一种连铸小方坯二冷喷嘴布置方式,即二冷区每段喷嘴喷淋距离沿拉坯方向逐渐增加,该方法有助于提高连铸坯“纵?横”冷却均匀性。      

Q235B钢连铸板坯中间裂纹成因分析及改进措施

针对Q235B钢连铸板坯出现的中间裂纹,运用金相观察、扫描电镜和能谱分析等检测手段,对中间裂纹宏观和微观特征进行研究。结果表明：裂纹处S杂质元素有明显的富集,S元素的晶间偏析是铸坯产生中间裂纹的重要内因;钢基体中的大颗粒且不易变形的Al2O3类夹杂物,易成为裂纹源,加速内裂纹的产生。通过分析连铸板坯中间裂纹的成因,结合现场生产工艺,提出应对措施,可使铸坯的中间裂纹得到有效的控制。     

线棒材轧制用冷却器的优化设计与应用

针对棒线材生产用套筒式冷却器存在冷却能力不足，难以满足低温轧制的要求；轧件表面周向温度均匀性较差等问题，对套筒式冷却器结构进行了优化设计，得到旋流式冷却器。其采用圆锥斜齿轮式喷嘴，使冷却管内的水流形成旋流，可以产生较高的压力和速度，大幅度提高冷却能力，同时有效改善轧件表面温度的均匀性。采用SOLIDWORKS软件建模，利用ANSYS CFX软件进行流体仿真，对两种冷却器的流场、压力、流速进行了仿真分析。结果表明，旋流式冷却器可以提高冷却效率，改善轧件温度的均匀性，为实现轧件的超快速冷却创造有利条件。对24 mm圆钢的冷却应用表明，旋流式冷却器对轧件的降温幅度为套筒式冷却器的1.5～2.0倍且冷却均匀性明显改善。     

SCM435贝氏体冷镦钢盘条的开发

SCM435冷镦钢中强碳化物形成元素的加入降低了碳原子的扩散速率,造成球化退火时间较长。通过控制轧制温度和轧后冷却工艺,可以获得以贝氏体为主的相变组织,在随后的球化退火过程中能够实现基体组织快速球化。通过试验对比,球化退火时间可缩短约50%,球化后获得均匀细小的球化体,满足客户对材料冷镦性能要求,并达到节能减排的目的。     

低碳微合金钢中TiN的析出行为分析

低碳含钛微合金钢作为一种典型的高强度钢,近年来在工业上得到了广泛的应用。细小的TiN析出物可以细化奥氏体晶粒,提高钢的韧性,增强钢的良好成形性和可焊性,并降低工艺的生产成本。但是大量的或者大尺寸的TiN在铸坯中析出则会影响钢的裂纹敏感性。在整个炼钢过程中对样品进行了氧氮分析。结果表明钢包炉(LF)过程中氮含量异常增加。除了空气和钢水之间的反应外,炼钢的原料和辅助材料也可能是导致钢水中氮含量增加的原因,重点研究了铁钛合金的洁净度对TiN析出行为的影响。根据热力学计算结果,当氮质量分数从0.005%降低到0.002%时,TiN的沉淀温度可以降低到1 400 ℃,而TiN的析出量将大为降低。