电渣重熔35CrMo空心钢锭的内部质量研究

采用电渣重熔方法生产的空心钢锭由于其独特的结构和凝固特性,具有普通钢锭无可比拟的优越性.本文以电渣重熔35CrMo材质的空心锭为研究对象,利用金相显微镜(OM)和Image-Pro Plus 6.0详细地研究了电渣重熔空心钢锭的凝固组织、夹杂物形貌等.通过与电极的对比,研究了电渣重熔工艺的优越性.结果表明:电渣重熔空心钢锭具有元素分布均匀、组织致密、夹杂物去除能力强等特点.     

电渣重熔体系内磁场的数学模拟

基于Ｍａｘｗｅｌｌ方程组及电磁场理论，提出电渣重熔体系内磁场的数学模型，并应用于结晶器直径２００ｍｍ，电极直径７６ｍｍ，重熔电流３０００Ａ，以ＣａＦ２＋３０％Ａｌ２Ｏ３＋２０％ＣａＯ系熔渣重熔的低碳低合金钢的重熔过程。结果表明：沿电极端部锥角形成的方向，磁场强度不断增加，在接近锥端处达最大值。计算得到的重熔体系内的磁场分布与实测结果较相吻合。该模型可作为研究电渣重熔体系的流场及温度场的基础。     

电渣熔铸过程中渣池热电场耦合模拟研究

电渣熔铸过程中的渣池是一个集热场、电磁场、流场等于一体的复杂体系．各种场之间是相互影响的．且整个体系的边界条件非常复杂、本文通过将渣池内的对流传热转化为传导传热问题．在此前提下,对渣池的热电场传输现象进行了分析．同时对自耗电极、渣壳、结晶器、渣金界面等渣池热电传输边界条件作了合理的处理．使用大型有限元分析软件ANSYS对渣池的热电场进行了研究．模拟获得了渣池的电场和温度场分布图．在此基础上研究了两种场的分布特点．同时提出作为熔铸过程中主要产热区的渣池是由高热源区和低热源区所组成的观点．对调整电渣熔铸过程中工艺参数、稳定熔铸过程具有一定的指导意义．     

电渣重熔宏微观多尺度数值研究进展

电渣重熔过程伴随着电磁、流动、传质和传热等一系列复杂的宏观传输现象,同时伴随金属熔体形核和生长等一系列微观现象,宏微观现象之间彼此相互影响、相互制约,决定着最终重熔铸锭质量。在过去几十年里,研究者已经建立了电磁场、流场、温度场和溶质场宏观传输数学模型,揭示了电渣重熔体系内电流强度、磁感强度、焦耳热、电磁力、温度和溶质元素分布,以及渣金两相流动。最近,研究者建立了电渣重熔铸锭凝固微观组织数学模型,揭示了电渣重熔过程铸锭凝固组织演变规律和金属熔池形貌,以及重熔工艺对铸锭凝固组织的影响规律。然而,要全面揭示电渣重熔过程复杂的宏微观传输现象,还需要在电渣重熔过程熔渣内带电离子迁徙行为、电化学反应、枝晶间溶质扩散与流动、铸锭凝固收缩等方面进一步深入研究。     

电渣重熔过程中氧含量的控制

电渣重熔钢锭中的氧主要来源于自耗电极中的原始氧、在电极制造和重熔时渣池上方电极表面生成的氧化铁皮、渣料带入的不稳定氧化物和电渣重熔过程中气氛中的氧，为了有效地控制电渣锭中的氧含量，必须使用复合脱氧剂对自耗电极进行终脱氧，对自耗电极表面进行处理，严格控制渣中不稳定氧化物的含量，以及降低电渣重熔过程中气氛中的氧分压．     

电渣重熔过程渣池流场数值模拟

采用商业软件ANSYS和FLUENT建立了电渣重熔过程渣池流场数学模型,分析了电渣重熔过程电磁力和热浮力共同作用下渣池流动行为,以及典型电渣重熔工艺参数（电极形貌、插入深度、填充比和电流强度）对电渣重熔过程渣池内流场的影响规律．结果表明：电磁力有利于渣池内产生逆时针涡流,浮力有利于渣池产生顺时针涡流．电极端部形貌对渣池流动影响较大,当电渣重熔电流均为5000A,频率为50Hz时,平头电极所在渣池内同时存在逆时针涡流和顺时针涡流,锥形电极所在渣池内只存在逆时针涡流．电极填充比和电流都对渣池内流动行为影响较大,减小电极填充比和增大电流强度都会使渣池内逆时针涡流增加．     

低钛含量钢电渣重熔保钛工艺研究

讨论低钛含量钢30CrMnMoTiA电渣重熔保钛工艺。通过对TiO2渣料的加入方式和配比的改进进行保Ti，并对其他化学成分进行分析比较，认为在重熔过程中连续均匀加入TiO2不仅能保钛，亦能使电渣锭在轴向高度上的钛含量更趋均匀。     

传质模型对高合金钢电渣重熔过程的应用

考察了[1～3]中提出的电渣过程传质模型对高合金钢重熔过程的应用,并以该模型分析和处理了实验室交流电渣重熔1Cr18Ni9(Ti)铜的试验数据。重熔试验所用结晶器的直径为125mm,相应的电极名义直径为60mm;采用不同的 CaF_2+CaO+Al_2O_3三元渣系,均在大气下进行重熔。重熔过程达稳定状态后,分点加入氧化剂(Fe_2O_3粉)或脱氧剂(Ca-Si 粉或金属 Ca)。结果表明,由该模型估计的熔渣和锭子成分的变化与实际试验重熔过程观测值符合得相当好;利用该模型也可以为高合金钢实际重熔过程中的成分控制指明途径和提供可靠的依据。     

干式空心并联电抗器过热性故障温度场耦合计算与分析

干式空心并联电抗器出现过热性故障影响设备的正常使用寿命,为计算分析干式空心并联电抗器过热性故障温度场分布,基于多场耦合有限元理论,建立了干式空心并联电抗器流体-温度场耦合计算模型,得出干式空心并联电抗器正常运行时的温度场分布,并与现场运行实测的温度作对比,验证了计算模型的准确性.利用验证的流体-温度场耦合计算模型,计算了干式空心并联电抗器出现不同程度过热性故障下的温度场分布,分析了包封轴向、故障位置径向和顶部径向温度变化规律.分析结果表明,通过监测电抗器顶部温度变化,可以有效反映干式空心并联电抗器运行中的过热性故障.     

150Mn20Al10奥氏体基低密度钢的流动海水腐蚀性能研究

针对奥氏体基低密度钢在真空感应熔炼中极易出现的晶粒长大等缺陷对其腐蚀性能产生不利的影响,以真空感应熔炼奥氏体基低密度钢150Mn20Al10(20%Mn,10%Al和1.5%C,质量分数)为研究对象,采用电渣重熔对感应熔炼铸坯进行重熔,并对电渣重熔前后的铸坯进行锻造。采用正交试验方案对真空感应熔炼锻棒、真空感应熔炼锻板和电渣重熔锻板3种试样进行海水模拟腐蚀试验,研究海水流速、腐蚀时间、pH和生产工艺等因素对钢150Mn20Al10海水腐蚀增重的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对钢150Mn20Al10的宏微观形貌、组织结构及腐蚀产物进行表征分析。结果表明：影响真空感应熔炼锻棒、真空感应熔炼锻板和电渣重熔锻板腐蚀增重的主次因素为流速>时间>pH>生产工艺;相同海水流速条件下,电渣重熔锻板表面存在较多的Al₂O₃,Fe₃O₄等产物,耐蚀性能优于真空感应熔炼锻棒和锻板;3种试样均以均匀腐蚀为主,局部发生少量的点蚀,电渣重熔锻板在流动...     

金属表层电渣加热机理的模拟与试验研究

金属表层电渣加热是一种新型的金属表层加热技术.借用ANSYS商业软件,通过数值模拟和金属表层电渣加热试验,研究r金属表层电渣加热的机理.在电渣加热过程中,渣池中的电场、电位和电流密度都是影响渣池中金属表层温度场的主要因素.模拟和试验结果表明,在金属表层电渣加热过程中,渣池中的电极和被加热金属之间产生的高密度电流,成为使金属表面迅速升温的高热源区,这种金属表层加热技术具有加热速度快、节能等特点,为金属材料的复合和金属的表面处理开辟了一条新的加热途径.     

微波能场均匀性调控及其对复合材料温度场分布的影响研究（英文）

微波加热技术凭借选择性加热、节能、高效等一系列优点成为目前复合材料成型领域的研究热点之一。然而,谐振腔内电场的不均匀分布将会引起复合材料构件的加热不同步,导致固化后构件的严重变形和质量缺陷,是制约该工艺广泛工程化应用的主要瓶颈。本文联合非线性电磁本构和功率流密度函数,查明了复合材料构件微波加热过程中电场均匀性与温度场分布之间的关联关系;结合有限元仿真技术,揭示了多种调控方式,例如微波激励源的设置、模式搅拌器的引入、载物平台的相对移动等对电场分布均匀性的作用机制;基于自主研发的微波加热均匀性调控设备,开展系列性实验探究了不同调控模式下复合材料构件温度场分布的演变规律,为仿真分析提供了数据支撑;最后,深入分析了固化过程中温度场分布均匀性对复合材料性能的影响。     

电渣过程中的脱氧

虽然在电渣重熔过程中向渣池添加脱氧剂的操作应用极广,但文献中至今还没有明确阐明电渣重熔脱氧过程的目的或机理的报导。基于一新的电渣过程化学反应及传质模型,本文讨论了电渣重熔反应体系的总的化学行为;分析了重熔过程中的脱氧反应,特别是钙—铝关系;在 Ar 气氛下,采用50wt.%CaF_2+20wt.%CaO+30wt.%Al_2O_3渣系,分别以 Al,Ca-Si,Al-Si 为脱氧剂,作了 SAE 4340钢的重熔试验。结果表明,在电渣重熔的反应图式中,渣中的 FeO 起着很重要的作用。在低的氧位下(<0.2wt.%FeO),用 Ca 脱氧过程按反应式3Ca+(Al_2O_3)2Al+3(CaO)进行,致使锭子含 Al 量增高;在中等氧位下(0.4～0.6wt.%FeO),用 Al 或用 Ca 脱氧效果相当,可用以控制渣相成分,但由于动力学条件不利,用 Al 脱氧的过程达不到预计的锭子 Ca/Al 比。同时还表明,在低的锭子氧含量下,几乎不发生氧化物夹杂从锭子熔池上浮去除的物理过程。     

工艺参数对大方坯结晶器流场和温度场影响的数学模拟

利用Fluent软件针对大方坯结晶器建立了三维有限差分模型,计算了连铸结晶器内的流场和温度场,分析了浸入式水口倾角和水口出口面积对结晶器内流场和温度场的影响。当拉坯速度为0.5 m/min、水口浸入深度为120 mm时,大方坯结晶器流场和温度场分布较为合适。     

铜滴在富FeO熔渣中的电迁移行为

电场作用下通过熔渣中金属铜的电毛细迁移富集渣中铜是一种去除熔渣中铜的有效方法.本文叙述了富FeO熔渣体系的热力学性质,揭示了电场作用下铜滴的迁移行为,讨论了铜滴迁移的影响因素,并给出了电场作用下富FeO渣中金属铜的迁移富集的规律.     

渣系对Ar气保护电渣重熔Ni-Cr-Co基高温合金质量的影响

在500 kg保护气氛电渣炉中重熔Ni-Cr-Co合金,分别采用低CaF2高Al2O3高CaO的五元渣系(渣系A)和高CaF2低Al2O3低CaO的五元渣系(渣系B)进行电渣重熔试验.结果表明,采用两种渣系重熔Al、Ti烧损率均小于7.0%,铸锭头尾Al、Ti偏差均≤0.05%;两种渣系冶炼的合金[O]、[N]、[S]纯净度都较高,但采用渣系A电渣锭底部w[H]增加约2×10-6,采用渣系B冶炼的电渣锭底部基本不增氢;采用渣系B重熔的合金锭元素显微偏析程度较小.采用渣系A重熔的合金枝晶间有明显的Laves-δ及一次碳化物析出相,而采用渣系B重熔的合金只有一次碳化物析出相.     

食品欧姆加热过程中传热对温度场影响的数值模拟

建立了含绝缘体物料的食品欧姆加热模型,物料模型物由材料性质均一的导电组分和绝缘组分两部分构成,导电组分的电导率与温度成线性关系,加热过程中施加的电压恒为220V.利用有限元的方法求解加热过程中模型的温度场和电场方程,模拟分析了物料的热传导率及物料对环境的传热系数对欧姆加热温度场的影响.结果表明:食品欧姆加热过程中,温度场的冷点不仅和物料的电导率有关,而且还受加热过程中传热现象的影响.     

裂缝对空心桥墩温度场及其应力的影响

为了研究裂缝对空心墩温度场和应力场的影响,以寒潮作用下的圆形空心桥墩为例,根据固体热传导微分方程和考虑温度应力的广义虎克定律,选择符合实际情况的边值条件,采用ANSYS软件计算了在寒潮作用下不同裂缝深度的混凝土桥墩温度场及其应力,计算结果说明:裂缝深度对混凝土圆形空心墩的温度场影响不大,空心墩外表面温度应力最大值出现在裂缝处,并且裂缝尖端的应力随着裂缝深度增加而增大,引起原有裂缝的继续发展,对混凝土桥墩产生不利影响.     

气体保护电渣重熔过程中电渣锭的洁净化控制

进一步提高电渣重熔过程钢的洁净度是提高最终钢材综合机械性能的关键环节之一.本文探讨了洁净钢电渣重熔过程的几个重要方面.降低钢中总氧和硫含量,减少钢中非金属夹杂物是洁净钢生产的重要任务.本文还介绍和讨论了电渣冶炼洁净钢过程中氧、硫和夹杂物控制的相关理论及最新研究结果.     

结晶器保护渣各渣层碳含量的研究

以实验研究为基础,分析研究不同因素对结晶器保护渣各层碳含量的影响,寻找降低超低碳钢连铸过程中增碳的有效途径和方法,为该钢种结晶器保护渣的设计提供理论依据.