Cu-Ni-Si合金带材表面白线缺陷成因分析

采用能谱仪（EDS）、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、表面三维轮廓仪及超声波仪,对Cu-Ni-Si合金带材表面白线缺陷及对应的铸态样品的化学成分和微观形貌进行观察和分析,探讨了白线缺陷的产生原因。结果表明：白线区域宏观上为基体大晶粒,表面覆盖一层不均匀的1～2μm的小颗粒,微观上存在白色孔洞区域、黑色孔洞区域以及孔洞周边颗粒区3种典型形貌,其中孔洞尺寸大小为2～5μm,孔洞深度约为200 nm。经过EDS测试,这3种形貌周围组织中O, Mg, Si元素含量较基体正常部分偏高;白线缺陷对应铸态样品经超声波检测后有缺陷回波,内部存在疏松缺陷,铸态缺陷处形貌与带材白线缺陷处形貌类似,且铸态缺陷处成分同样富含O, Mg,Si元素。因此,带材白线缺陷的产生原因可归结为铸锭内的疏松缺陷经后续加工形成。     

高炉用铜-钢复合冷却壁传热及力学性能分析

采用热力耦合方法研究了铜层厚度和冷却水道间距对铜-钢复合冷却壁温度及应力分布的影响.以1∶1比例铜-钢复合冷却壁进行了热态试验,测试了铜-钢复合冷却壁温度分布,计算了热态试验条件下铜-钢复合冷却壁的温度分布,计算结果与试验结果基本吻合.计算结果显示,铜-钢复合冷却壁铜层厚度增加,壁体最高温度和最大等效应力减少,铜层厚度上限值为70mm;冷却水道间距减少可以降低壁体最高温度和最大等效应力,当冷却水道间距小于220mm时,减少冷却水道间距对降低壁体最高温度和最大等效应力作用较小.铜层厚度为60mm,冷却水道间距为220mm的铜-钢复合冷却壁在高炉热负荷较高区域工作不易发生塑性变形损坏.     

合金化管铸铁冷却壁内冷却水管的变形研究

根据合金化管铸铁冷却壁热态试验数据确定了合金化管铸铁冷却壁温度场数值模拟的边界条件,利用ANSYS软件、采用热-结构耦合的方法计算了高温状态下合金化管铸铁冷却壁内钢质冷却水管的变形,分析了气隙层和水管热变形对合金化管铸铁冷却壁寿命的影响,得出保证合金化管铸铁冷却壁长寿的最佳气隙层厚度和相应的最佳使用热负荷.     

冷却结构对连铸结晶器铜板热变形的影响

建立了板坯连铸结晶器三维有限元热弹塑性结构模型,计算了铜板变形及结晶器冷却结构对其影响规律.冷却结构和热力载荷决定了铜板热面变形行为,铜板变形量取决于冷却结构几何参数,并在铜镍分界处有较小变形突变;宽面热面中心线最大变形出现在弯月面下100mm处,窄面最大变形出现在弯月面和冷却水槽末端,且铜镍分界两侧变形曲线有明显的曲率波动;铜板加厚5 mm,最大中心线变形可增加0.05 mm,镍层对中心线变形影响不明显,1 mm的厚度变化仅在窄面引起最大0.01 mm的下降,冷却水槽对中心线变形影响也较小,水槽加深2 mm,最大中心线变形减少0.02 mm.      

烧结矿竖式冷却工艺及其工业应用关键问题

概述了烧结矿竖式冷却工艺发展历程,并从吨矿蒸汽回收量、发电量以及减碳、减排量等方面介绍了梅钢烧结矿竖式冷却工艺工业试验进展.研究认为,烧结矿料层空隙率及其分布均匀性对于高温烧结矿与冷却气体的充分接触及换热具有重要意义,烧结矿粒度组成决定了料层空隙率,布料偏析及烧结矿颗粒运动影响料层空隙率大小及均匀性.实际生产中,应确定适宜入炉烧结矿粒度范围,设计偏析改善装置以及保持烧结矿颗粒整体流.     

基于热态实验的冷却壁传热分析

建立了高炉铸钢冷却壁传热数学模型,并通过热态实验验证数学模型,进而根据所建模型对冷却壁的稳态工况进行仿真计算.同时根据计算结果讨论了冷却水管水垢厚度、气隙层厚度对高炉铸钢冷却壁温度场的影响.结果表明:这两个因素对冷却壁的性能都具有很大的影响,在高炉操作和冷却壁的设计制造中必须重视.     

基于MoSi2／316L不锈钢连接的烧结工艺及其梯度过渡层优化

采用放电等离子烧结(SPS)技术,以MoSi2/316L不锈钢梯度材料作为过渡层连接MoSi2 与316L不锈钢,优化了具体的连接工艺和梯度过渡层.结果表明优化得到的连接工艺为:以100 ℃·min-1速度升温至1000 ℃,保温10 min,再以6 ℃·min-1速度冷却至600 ℃后随炉冷却.其中升温时的烧结压力为50 MPa,降温时为40 MPa;优化得到的梯度过渡层结构为:梯度层层数n=7,梯度层厚度d=0.8,梯度层各层MoSi2的体积分数分别为:40%,50%,60%,70%,80%,90%,95%;利用优化后的梯度过渡层结构和连接工艺,经SPS烧结可实现MoSi2与316L不锈钢的连接.梯度层组织致密、均匀,界面结合良好,未出现明显的裂纹或其他缺陷.     

济钢1750m^3高炉叠合式冷却壁的应用

针对济钢1750m3高炉风口区冷却壁上端容易损坏漏水,影响高炉长寿的问题,开发应用了一种新型叠合式冷却壁,将风口区冷却壁上端易损坏部位减薄,在减薄部位叠加一层能够独立冷却的紫铜冷却板,有效增强炉体耐热性.     

环冷机内球团矿热过程数学模型

根据能量守恒、流动和传热传质等原理及定律,建立了球团矿冷却和氧化过程的数学模型,采用三对角矩阵算法对模型进行了求解,基于VisualBasic6.0开发了仿真计算软件.依据现场实测数据对建立的数学模型进行了验证,计算值与实测值之间的最大相对误差为4.8%,说明模型正确可信.利用开发的计算软件对球团矿在环冷机内的热过程进行了仿真计算,得到了环冷机内球团料层的温度分布.仿真研究表明,冷却一段风速、料层厚度、球团粒度和环冷机机速是影响环冷机内部球团料层冷却过程的主要因素.在本文研究条件下,合理操作条件为:料层厚度550～800mm,球团粒度7～16mm,冷却一段风速1.2～2.5m.s-1,环冷机机速1.0～1.5m.min-1.     

β热处理条件与Ti-5321合金显微组织特征的关系研究

研究了β热处理条件与新型高强韧Ti-5321合金显微组织特征的关系。结果表明,在860～920℃温度范围内热处理,Ti-5321合金显微组织为细小等轴β晶粒,同时保温时间越长,晶粒尺寸越均匀。自β相区缓慢冷却到(α+β)相区,α片层生长符合感生形核生长特征。β热处理后冷却速率和冷却时间对Ti-5321合金α片层集束尺寸和片层宽度影响较大,片层宽度随着冷却速率的增大基本呈线性减小,随冷却时间的延长呈现由缓慢增大到快速增大再到缓慢增大的规律。α片层集束尺寸在冷却速率为0. 25～1℃/min时,随冷却速率的增大快速减小,冷却速率为1～2℃/min时,集束尺寸减小较为缓慢。     

水流量对热轧钢板层流冷却过程对流换热系数的影响

提高带钢层流冷却控制模型的精度,关键是建立精确的对流换热系数与冷却工艺之间的关系.采用有限差分法和反向热传导法,获得了实验条件下钢板表面的对流换热系数及表面温度.研究了不同水流量(0.9~2.1 m3·h-1)对换热系数与表面温度变化规律的影响.在层流冷却过程中,对流换热系数与表面温度呈非线性关系;在距离驻点70 mm内,水流量对换热系数随表面温度变化规律没影响;远离驻点70 mm外,对流换热系数比随远离冲击区驻点距离的增加而减小.采用所确定的换热系数计算得到的温降曲线与实测曲线吻合较好.      

铜冷却壁氢脆破坏现象的试验

 铜材氢脆现象是造成高炉铜冷却壁损坏的可能原因之一,但目前并未得到试验证实。模拟高炉工作环境对铜冷却壁材质进行了渗氢保温处理,在实验室条件下重现了高炉铜冷却壁氢脆现象,并采用金相显微观察、扫描电镜观察、氢氧质量分数检测及显微硬度测试等方法对铜冷却壁基体材质的微观形貌、元素质量分数及宏观使用性能等进行了表征。试验结果表明,在铜冷却壁异常工作条件下,将有可能产生铜材氢脆破坏作用;氢脆现象发生后,铜冷却壁内部将产生大量沿晶界分布的孔洞缺陷乃至晶界裂纹,且铜冷却壁宏观使用性能将出现显著下降;在炼铁生产中应严格控制铜冷却壁使用制度,防止氢脆现象发生以延长其寿命,保证高炉安全、稳定生产。     

原位统计分布分析技术在表征钢轨焊接区域元素偏析中的应用

贝氏体钢轨经闪光焊后焊缝及热影响区出现的主要缺陷为C、Si、Mn、S元素的带状偏析,该缺陷的存在将直接影响闪光焊的焊接性能。通过低倍和金相组织分析得知,贝氏体钢轨焊接热影响区空冷处理后出现马氏体组织是造成C、Si、Mn、S元素偏析的主要原因。为了使上述偏析得以改善,相继对焊接热影响区进行1 200 ℃,持续8 h的回火热处理。实验采用原位统计分布分析技术先后两次对焊接后经空冷和热处理后的焊接热影响区进行分析,对两种工艺下C、Si、Mn、S元素的偏析情况进行对比。结果表明,完善回火工艺使得C、Si、Mn、S元素的偏析得到一定程度的改善,但始终无法完全消除,说明通过优化焊接工艺能够使得由元素偏析造成的缺陷得以改善,但始终无法彻底消除。     

中厚板特殊钢热处理线的新发展和新技术

从加热、冷却、矫直、酸洗、电控这几个方面分析和总结了进几年国内外中厚板特殊钢连续热处理线的新发展和新技术.加热方面,通过采用耐火石棉纤维炉辊替换耐热合金炉辊有效解决了钢板的表面压入缺陷问题,采用高速脉冲烧嘴和新型复合脉冲燃烧控制技术,使加热更均匀和更节能;采用国内研究开发的辊式淬火机及空冷室设备和技术,使冷却的钢板厚度范围大,极限规格薄,钢板平直度高;矫直方面,通过采用全液压动态凸度补偿系统及机架高强度和高刚度,并配置合理的辊系,使矫直具备冷、热矫直功能和矫直的厚度范围大;通过采用立式酸洗和新的酸洗工艺,使设备占地空间小、酸洗质量好;电控系统方面,通过先进齐全的仪表配置、完善的4级控制系统、加热、淬火、矫直、酸洗模型在线应用等,使生产过程高产、优质、稳定和自动化.对中厚板热处理线的建设和研究具有一定的参考意义.     

Modelling the Temperature Distribution along the Length of Strip during Hot Rolling Process

Hot strip rolling process includes four main stages, which are reheating process, roughing and finishing process, laminar‐cooling process, and coiling process respectively. Temperature is the most sensitive parameter and has direct effect on the microstructural evolution and further the mechanical properties, and the accurate control of temperature guarantees the quality of products and homogeneity of properties along the strip length. However, for the conventional hot strip rolling process, thermal history along the strip length is very complex, the related temperature variation concerns air cooling, water cooling, heat transmission by roll contact, heat generation by deformation and friction. Based on the actual hot strip mill, the thermal models are established in this paper to simulate the temperature distribution along the whole strip length from the reheating furnace exit to the down coiler. Different interface heat transmission coefficients are selected for the scale breaking and spray water‐cooling process, and a self‐learning algorithm is thus employed to improve the calculation accuracy. This model is characterized as simple and fast, and convenient for on‐line/off‐line prediction of temperature. Finally the simulated results are verified by the on‐line temperature detection at typical points such as roughing exit (RT2), finishing exit (FT7) and coiling position (CT).     

Cooling of a moving steel strip by an array of round jets

Starting from slabs of known dimensions and chemical composition in a hot strip mill, homogeneous strips of predetermined geometry and mechanical properties may be produced. While the geometry and the surface quality are influenced by the deformation process, mechanical properties depend on the cooling process applied immediately after the last stand. Accelerated cooling of steel strips is one of the best ways to achieve both high cooling efficiency and desirable product qualities. A mathematical model is developed to predict the thermal behaviour of steel strips cooled by an array of round jets. Parameters such as the arrangement of the cooling line, nozzle diameter, jet velocity and temperature, and the strip chemical composition (thermophysical properties), thickness and velocity are considered. The governing equation was solved numerically, and the boundary conditions were imposed in different cooling regimes along the cooling line in the form of experimentally and analytically obtained heat transfer coefficients. The mathematical model was validated by comparing predictions for an industrial cooling line with measured starting and coiling temperatures.     

带钢连退线风管式冷却过程的数值模拟

 喷射气体冷却是带钢连续退火和镀后冷却过程中最重要的冷却方法,不同的冷却器结构对冷却性能影响很大。针对带钢连续退火及镀后冷却风管式冷却器工艺过程,将计算区域划分为2个子区域,经过网格独立性检验,在一定网格数目基础上利用数值模拟软件进行数值模拟研究。通过对风箱风管区域研究获取冷却器的压力流量公式,对冲击射流冷却区域研究获取带钢表面对流换热系数及带钢冷却速度变化。典型工况下带钢表面平均对流换热系数为117.29W/(m2·K),带钢冷却速度14.0℃/s。     

Factors Affecting Temperature Distribution along Thickness of Plate during Cooling Process and Their Control Strategies

 Based on the finite difference method, the factors affecting the temperature distribution along the thickness of plate during cooling process were analyzed. They include heat of transformation, heat conduction coefficient, specific heat, carbon content, cooling time, plate thickness and water flow. These factors form the basis of cooling specifications. In order to ensure the temperature distribution homogenous along the thickness, some cooling strategies, such as, interval cooling, zonal arrangement of header, were applied on line. The on-line results showed that the finite difference method can correct simulate the cooling process and that the structure permanence of the steel improved greatly.     

Reverse Martensitic Transformation and Resulting Microstructure in a Cold Rolled Metastable Austenitic Stainless Steel

The reverse martensitic transformation in cold‐rolled metastable austenitic stainless steel has been investigated via heat treatments performed for various temperatures and times. The microstructural evolution was evaluated by differential scanning calorimetry, X‐ray diffraction and microscopy. Upon heat treatment, both diffusionless and diffusion‐controlled mechanisms determine the final microstructure. The diffusion reversion from α′‐martensite to austenite was found to be activated at about 450°C and the shear reversion is activated at higher temperatures with A_f′ ~600°C. The resulting microstructure for isothermal heat treatment at 650°C was austenitic, which inherits the α′‐martensite lath morphology and is highly faulted. For isothermal heat treatments at temperatures above 700°C the faulted austenite was able to recrystallize and new austenite grains with a low defect density were formed. In addition, carbo‐nitride precipitation was observed for samples heat treated at these temperatures, which leads to an increasing M_s‐temperature and new α′‐martensite formation upon cooling.     

水温差在线检测技术在高炉上的应用

简介了水温差在线检测系统的组成和特点。重点介绍了水温差在线检测系统的功能以及利用其分析高炉热制度、判断煤气流分布和检查冷却壁漏水的情况。