连铸坯凝固末端位置控制研究

针对影响连铸坯内部质量的中心缩松、缩孔现象，综合运用数值模拟、实验研究、数理统计等方法，深入分析了连铸过程的主要工艺因素对铸坯凝固及其凝固末端位置的影响，建立了描述各工艺因素与凝固末端位置关系的数学模型。应用该模型可以合理地控制铸坯的凝固末端位置，为实施电磁搅拌技术提供指导。     

连铸坯中心缩孔研究与控制

阐述了连铸坯中心缩孔的形成机理,研究了过热度、拉坯速度、二冷条件、电磁搅拌、轻压下、末端强冷等对缩孔的影响,并归纳总结了部分厂家改善中心缩孔采取的措施,为优化连铸工艺提高铸坯质量提供技术依据。     

运用均衡理论改进D6110ZQ型柴油机曲轴铸造工艺

运用均衡凝固理论,分析改进D6110ZQ曲轴铸造工艺,结果表明合理地设置冷铁,可以减少曲轴的缩孔或缩松缺陷,或者可使缩孔移至不影响曲轴性能的中心部位;选择适合的冒口颈尺寸,利用冒口颈的自适应调节的作用,利用冒口补缩曲轴本身自补不足的差额,是解决曲轴缩孔缩松的有效途径之一;在QT900-3牌号要求的化学成份范围内,铜、钼合金元素是否加入对D6110ZQ曲轴缩孔缩松的产生影响不大;对于类似D6110ZQ曲轴结构的球铁件,在符合一定的条件下,可认为冒口补缩距离在理论上不受限制。     

真空条件下锭模参数对铁镍合金缩孔分布的影响

为了减轻铸件顶部缩孔缺陷以降低冒头切除率提高铸锭成材率,基于ProCAST软件建立了铁镍合金真空下凝固数值仿真模型,通过解剖实验验证了模拟参数正确性,进而研究锭模参数对铁镍合金缩孔缩松分布的影响并得到最优锭型.研究表明:数值模拟中,关于真空条件下传热参数的设置较为合理,能较准确地模拟得到与实际生产一致的缩孔缺陷;在本研究条件下,冒口锥度对缩孔高度方向上位置的影响远大于锭身锥度和高径比对其的影响,缩孔位置随冒口锥度减小上移,中心疏松程度随锭身锥度增加而减弱,高径比对缩孔缩松影响不大;优化后的锭型能有效改善缩孔缺陷,将缩孔控制在冒口线以上提高铸锭成材率.     

铸件缩孔缩松多种预测判据的应用

为解决国内凝固模拟软件中缩孔缩松预测判据比较单一的问题 ,满足用户使用多种判据从不同角度分析铸件缩孔缩松形成的需要 ,从实际应用出发 ,在自主开发的 FT-Star凝固模拟软件的基础上 ,改进和增添了多种缩孔缩松预测判据。用户可以根据需要方便地选用 ,并可从多种途径对铸件缺陷的形成进行定量或定性的分析。实际铸件分析表明该法效果良好。     

连铸方坯热应力模型的研究及应用

为了减少不恰当连铸二冷操作导致的铸坯内部裂纹等缺陷,在凝固传热模型验证的基础上建立了方坯二维弹塑性应力模型.通过此模型计算了水量优化前后铸坯应力分布情况,获得了铸坯在二冷区的应力分布规律.分析了影响连铸坯内部裂纹的因素,提出预防热裂纹产生的措施,为研究二冷对铸坯质量的影响提供了理论基础,并为优化二冷水量改善铸坯质量提供了依据.     

微观缩松对蠕铁微观组织和力学性能的影响

微观缩松缺陷的位置分布、体积大小表现出随机性特点,会对材料微观组织和宏观力学性能产生影响. 通过微观组织观测,研究了微观缩松对蠕墨铸铁材料微观组织的影响. 同时,建立了含微观缩松缺陷的三维代表性体积元模型,通过施加周期性边界条件和拉伸位移载荷,研究了微观缩松对蠕墨铸铁材料宏观力学性能的影响. 结果表明,蠕铁材料微观缩松缺陷周围组织中含有Ce,Mg元素,表明稀土蠕化剂与所研究的蠕墨铸铁的微观缩松的形成有密切联系,增加了材料内部形成微观缩松的倾向. 随着材料内部微观缩松体积分数的增加,材料的宏观等效弹性模量呈线性降低;微观缩松还会造成材料内局部区域的应力集中,易于微小裂纹的萌生及扩展.      

连铸圆坯凝固传热行为与铸坯质量的控制

在连铸生产过程中,二次冷却在很大程度上影响着铸坯的传热状态,从而在铸坯凝固组织的形成过程中有着决定性的作用.连铸坯裂纹是制约其生产产量和质量的主要缺陷之一.通过对圆坯凝固传热的分析,探索影响铸坯裂纹发生的因素.从而从理论上避免裂纹的发生,保证连铸生产无缺陷铸坯.     

圆坯结晶器电磁搅拌工艺参数优化

结合某钢厂圆坯连铸结晶器,对电磁搅拌工艺参数开展优化试验研究,测定电磁搅拌磁场的分布特征,从而针对性地对电磁搅拌电流和频率这2个主要的工艺参数进行优化。研究结果表明:在工作电流和工作频率下,连铸坯存在的质量缺陷主要体现在中心疏松和缩孔这2个方面,33.3%铸坯的中心疏松级别达到或超过1.5,12%的铸坯出现了不同程度的缩孔;当电流增加到380 A时,中心等轴晶率已基本饱和,最大值达38.4%;当电流为400 A时,铸坯质量得到明显改善。通过综合考虑电磁搅拌的特征及其相对应的冶金效果后,得到优化的电磁搅拌(M-EMS)工艺参数。     

组合电磁搅拌对连铸大方坯内部质量的影响

结合包钢炼钢厂大方坯连铸机上进行的组合电磁搅拌的中试,设计了合理的组合电磁搅拌工艺参数,并分别对结晶器搅拌和组合电磁搅拌作用下铸坯的中心疏松和成分偏析情况进行了对比分析·试验结果表明,组合电磁搅拌工艺可以解决高碳钢连铸坯的中心疏松和成分偏析问题,铸坯中心发生集中缩孔的几率和指数降低·因此正确的连铸工艺和优化的组合电磁搅拌工艺对充分发挥电磁搅拌的作用、提高铸坯内部质量至关重要·     

板坯连铸中心线偏析的预测模型

采用混相理论建立板坯连铸中心线偏析的数学模型,将能够描述各向异性结晶过程的枝晶渗透率公式引入模型中·通过对一典型板坯连铸过程的模拟分析,表明该模型能够合理地预测板坯连铸中心线偏析过程     

结构钢层状撕裂研究

通过对管线钢在不同温度、不同应力状态下拉伸试验,研究了温度及应力 状态对层状撕裂的影响。初步研究发现,对由连铸然后经控制轧制生产的管线钢层 状撕裂几乎总是沿中心线偏析带发生。室温下层状撕裂机制很可能为微孔聚集型。 低温下则可能沿偏析带产生脆性开裂。消除或减轻中心线偏析程度是解决层状撕裂的关键。     

Centerline Segregation in Continuous Casting Billets

Centerline segregation is of practical significance since it affects the material properties. Centerline segregation in continuous casting billets was studied by solving the fluid flow, solidification, and solute transport equations from the initially liquid steel to the completely solid state using the finite difference method with the SIMPLER algorithm. The results show that the centerline segregation is induced by both the fluid flow in the mushy zone and the accumulation of solute-rich liquid near the solidification front. The species concentration in the center of the strand rises quickly in the mushy region to a maximum at the end of solidification. The most serious segregation occurs along the billet centerline.     

挤压铸造无缩孔判据在有色金属中的验证

挤压铸造 (又称液态模锻 )是铸造技术和热模锻技术相结合而派生出的全新工艺。试验发现必须协调好挤压铸造中比压、加压时间、加压速度各工艺参数之间的关系 ,才能生产出完全无缩孔缩松铸件。本文以铝硅合金为例 ,对挤压铸造的无缩孔判据进行验证。研究发现 :无缩孔判据中时间因子判据的成立条件为开始加压时间和升压时间之和小于铸件的全部凝固时间 ,即 tp1+ tp2 相似文献   

球墨铸铁件收缩缺陷判据的研究

根据球墨铸铁件收缩缺陷形成 的本质,对铸件凝固过程中形成的孤立区进行了体积变化计算,并以孤立区的净体积变化量与引孤立区刚形成时的体积之比作为判别收缩制陷严重程度的依据,在呋喃树脂砂型条件下,针对不同模数、不同冒口颈尺寸的圆柱试样进行了模拟计算和浇注试验。在呋喃树脂砂型条件下,针对不同模数、不同冒口颈尺寸的圆柱试样进行了模拟计算和浇注试验。通过比较计算和试样解剖结果,确定了各模数试样恰好不产生收缩缺     

凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术对大方坯高碳钢偏析和中心缩孔的影响

基于ANSYS软件建立了310mm×360mm断面大方坯连铸过程二维凝固传热数学模型,并采用窄面射钉试验及铸坯表面测温试验对模型的准确性进行了验证.通过模型研究了过热度、拉速和二冷比水量对铸坯中心固相率以及凝固坯壳分布的影响,并结合高碳耐磨球钢BU的高温拉伸试验结果,确定了最佳的拉速以及最优轻压下压下区间要求.通过工业试验对理论模型进行了验证,并分析研究了拉速对采用凝固末端电磁搅拌(F-EMS)以及凝固末端17mm大压下量的轻压下技术生产310mm×360mm断面大方坯高碳耐磨球钢BU铸坯的偏析和中心缩孔的影响.结果表明:采用凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术,通过调整拉速优先满足轻压下压下区间要求,可显著降低中心偏析、V型偏析及中心缩孔,但如果仅达到凝固末端电磁搅拌位置要求时,则铸坯中心质量不会得到明显改善.拉速为0.52m·min-1且轻压下压下区间铸坯中心固相率为0.30~0.75时,偏析和中心缩孔有很大程度的改善,不合理的压下量分配会引起铸坯出现内裂纹以及中心负偏析.     

宽板坯凝固前沿轻压下率模型的研究

结合连铸坯凝固规律及轻压下技术改善铸坯中心偏析的冶金原理,建立宽板坯轻压下率理论模型。根据某厂连铸宽板坯实际生产条件,以传热模型计算的铸坯凝固温度数据作为轻压下率模型计算条件,分析拉速、浇注温度、坯壳凝固收缩特性对铸坯轻压下率的影响规律。结果表明,在相同的拉速和浇注温度条件下,铸坯轻压下率沿拉坯方向的分布总体呈减小趋势;拉速较高时的起始轻压下率小于拉速较低时对应的起始轻压下率;拉速与平均轻压下率呈线性递减关系:拉速每升高0.1m/min,平均轻压下率减小0.015mm/m;浇注温度越低,轻压下区起始轻压下率的值越高;浇注温度对平均轻压下率的影响较小,浇注温度每升高10℃,平均轻压下率仅减小0.002 5mm/m;铸坯外部凝固坯壳的收缩对整个轻压下区平均轻压下率的贡献量为20.4%～22.3%。     

ProCAST在汽车轮毂制造中的应用

为适应人们对汽车轮毂款式的追求,缩短汽车轮毂的研发周期迫在眉睫。应用CAD软件UG创建轮毂和模具的三维模型。借助CAE软件ProCAST自定义材料数据库,并模拟铸造过程。通过研究铝液充型和凝固过程,分析温度场变化、固相比例、Niyam判据以及缩松和缩孔等。研究表明：轮毂轮辋上下边缘以及浇铸中心处容易出现缩松和缩孔。在轮辋中心处、轮辋与轮辐交接处的模具区域采用保温措施,在与浇铸中心缩孔密集处接触的模具区域适当增加冷却强度,可实现顺序凝固,获得高质量的铸件。试验结果为汽车轮毂生产企业新产品的研发提供理论预测以及改进建议。