真空感应熔炼中夹杂物运动行为数值模拟

为了促进真空感应熔炼GH4169合金过程中夹杂物的去除,建立了电磁-流动-粒子跟踪耦合数学模型,研究了真空感应熔炼过程中熔液流动与夹杂物运动的规律,对比了不同冶炼工艺参数下熔池中流场和夹杂物运动特点,提出了一种促进真空感应熔炼过程中夹杂物去除的工艺优化方法。结果表明,真空感应熔炼过程中,熔池流场中存在2个漩涡,加快漩涡的运动速度可以促进熔池内夹杂物的去除,熔液流动速度随着熔炼的进行先升高后下降,最终趋于稳定。随着电压增加,熔液平均流动速度增加,熔池内夹杂物总去除率升高。随着电流频率升高,熔液平均流动速度降低,熔池内夹杂物总去除率降低。因此可通过增大电压、减小电流频率的方法,增大熔液流动速度,促进真空感应熔炼GH4169合金过程中夹杂物的去除,工艺参数由400 V、3 400 Hz优化为420 V、3 200 Hz后,夹杂物总去除率由91.98%增大到94.87%,提高了2.89%。     

1 500 mm x230 mm板坯结晶器液面波动与卷渣行为水力学模型试验和应用

基于相似理论,以钢厂1 500 mmx230 mm板坯结晶器为原型建立1 ：2的结晶器水力学模型。结果 表明,吹气量一定时,水口中心处到窄边的液面波动先增大后减小,吹气量大于0. 8 lymin时,开始发生卷渣现象, 并且结晶器内的气泡数量变多。浸人深度的增加使液面波动减弱,浸入深度在65 - 95 mm时对卷渣影响的效果不 显著;拉速增加使流股的冲击深度增大,拉速大于LI m/min时有大渣滴被卷入;当结晶器的拉速为1.0 ~ 1.1 m/min, 吹气量为0.6~0.8 I/min,浸入深度为75 - 85 mm时较合理。C45E钢生产实践表明,当拉速由0.9-1.2 m/min调整 至1.0 ~ 1.1 m/min,浸入深度由130 ~ 190 mm改进为150 ~ 170 mm时,铸坯缺陷率由6%降至1.9%。     

LF精炼过程中脱氧剂对气瓶钢洁净度的影响

研究了在LF精炼过程中使用两种不同脱氧剂对气瓶钢进行脱氧后各工序钢中氧含量、硫含量以及连铸坯中夹杂物的组成。研究结果表明:在LF精炼过程中使用硅钙钡锶镁无铝脱氧后钢液中活度氧和硫含量较高,但对铸坯中总氧含量影响不大,两种脱氧剂都能将铸坯中总氧的质量分数控制在12×10-6以下;在LF精炼过程中使用硅钙钡锶镁合金脱氧可以使铸坯中氧化铝夹杂和钙铝酸盐夹杂明显减少,硫化物夹杂有所增多;但是硅钙钡镁锶脱氧剂的收得率有待进一步提高。     

四流圆坯中间包的结构优化研究

为净化钢液,提高夹杂物在中间包内的上浮率,通过水模型实验,对4流中间包不同挡墙形式下包内流场及夹杂物去除情况进行了模拟研究.结果表明:现用挡墙控流下的中间包同一侧两流之间的流体流动特性存在很大差异,与内侧相比,外侧流的最短停留时间、峰值时间长、死区体积大,造成中间包内钢液温度不均匀,夹杂物不能有效地上浮去除.改进后的挡墙能很好地解决各流间的同步性,死区比例比原型降低6.65 %,对夹杂物的去除效果增强.工业试验表明,改进后的挡墙在降低总氧和夹杂物方面均优于原挡墙.     

中间包结构优化及冶金效果

通过水模型实验,对四流圆坯中间包三种挡墙形式下的包内流场进行模拟研究.结果表明:原挡墙控流下的中间包同一侧两流之间的流体流动特性存在很大差异,与内侧相比,外侧流的最小停留时间、峰值时间长、死区体积大,造成中间包内钢液温度不均匀,夹杂物不能有效地上浮去除.U型挡墙能很好地解决各流间的同步性,但是最小停留时间短,死区比例较大.采用Y型挡墙可以有效地改变中间包内流场分布,促进夹杂物上浮,提高钢水清洁度,为三种挡墙形式之最优.工业试验表明,Y型挡墙在降低铸坯总氧和夹杂物方面均优于原挡墙.     

使用高精度轴承钢钢领的体会

分析了钢领制造精度不良对纺纱质量的不利影响,对比了高精度轴承钢钢领与普通钢领制造工艺过程和质量现状,指出在纺纱过程中应用高精度轴承钢钢领的成纱质量、经济效益较好,认为高精度轴承钢钢领表面光滑、加工精度高,钢丝圈运行稳定,使用寿命长,是值得推广使用的钢领。     

连铸板坯中间裂纹的分析与改进

针对安钢生产的高强度船板连铸板坯出现的中间裂纹,利用相应的检测手段进行了系统分析,发现在发生中间裂纹的裂纹带上有明显的Mn、S和其形成的复杂化合物聚集,元素和夹杂物在枝晶间的严重偏析积聚是铸坯产生内部裂纹的内在原因,同时连铸过程的相关参数控制不合理促进了裂纹的进一步扩展和恶化。通过对裂纹形成机理的研究和生产工艺参数的分析,找出了存在的问题,提出了减少板坯中间裂纹的具体改进措施,提高了铸坯的质量,取得了明显效果。     

气瓶钢中非金属夹杂物研究

针对国内某钢厂EAF-LF-VD-CC工艺生产的气瓶钢,通过全流程系统取样、综合分析的方法,对LF处理前后、VD喂线处理后、中间包钢水和连铸坯中总氧(T[O])、显微夹杂及大型夹杂物的数量及变化情况进行了全面研究,分析了夹杂物产生的原因.结果表明:经过LF和VD精炼后钢液中显微夹杂物数量由16.7个/mm2减少到6.1个/mm2,VD喂线后夹杂物变性不完全,中间包过程钢液的二次氧化严重,铸坯中T[O]能稳定在(10±2)×10-6,铸坯中大型夹杂物为0.2 mg/kg.     

冷轧硅脱氧304不锈钢中氧化物夹杂的演变行为

 为实现固态钢基体内夹杂物在冷轧过程中的控制，将硅脱氧304不锈钢热轧板经多道次冷轧至不同的厚度，利用扫描电子显微镜对试样内夹杂物在冷轧过程中的演变行为进行了研究。结果表明，硅脱氧304不锈钢内夹杂物的类型主要为低熔点SiO2-CaO-MnO-Al2O3，其在热轧板内的形貌为大尺寸长条状。冷轧时，这些长度为2.0～23.0 μm的长条状氧化物夹杂发生断裂，形成多个1.0～3.0 μm小尺寸夹杂物。随着冷轧压下量的增加，断裂后形成的夹杂物尺寸逐渐减小。但当夹杂物尺寸降低至约0.5 μm时，夹杂物不再发生断裂。同时，断裂后形成的小尺寸夹杂物之间的距离与夹杂物的初始尺寸无关，由冷轧板的伸长率决定。     

镍基高温合金真空感应熔炼碳氧反应数值模拟

为了探究镍基高温合金真空感应熔炼(VIM)过程中碳氧反应动力学规律，基于电磁场-流场-溶质场多物理场耦合技术，建立了考虑电磁搅拌和坩埚分解作用的真空感应熔炼脱氧动力学模型，研究了电流强度、压强以及精炼温度对镍基高温合金熔体脱氧反应的影响。结果表明，模拟得到的熔池氧含量随时间的变化规律与试验结果吻合较好；电磁搅拌加速了熔池中氧的传质速率，对熔池中氧的分布有显著影响；增大电流强度、降低压力或降低精炼温度均能有效促进熔池脱氧反应的进行。当电流强度从55 A增加到75 A时，熔池氧平均质量分数从0.001 373%下降到0.001 298%。当压强从1.5 Pa降低到0.5 Pa时，熔池氧平均质量分数从0.001 960%下降到0.001 338%。当精炼温度从1 873 K降低到1 773 K时，熔池氧平均质量分数从0.001 855%下降到0.001 339%。所得结果将为改进镍基高温合金的VIM精炼过程提供有效依据。