薄带连铸新型布流系统的数学物理模拟

为了评价薄带连铸新型布流系统的可行性,按照相似理论原理,建立了1∶1水模型试验装置,应用中科院DJ800系统测定了熔池表面波动情况.同时采用CFD软件,应用连续性方程、N-S方程及湍流κ-ε方程模拟计算了该双辊熔池内部的流场分布.在此基础上分析了宝钢新旧两套布流系统在流动、液面波动方面的差别.实验和计算结果表明,新型布流系统对于降低液面波动、改善表面流场形态具有很好的效果,利用CFD技术结合物理模拟试验能够很好地用于评判布流系统的优劣.     

冷却速率和奥氏体化温度对40 Cr钢球化退火的影响

为探究奥氏体化温度和冷却速率对40Cr钢球化过程的影响,采用双相区球化退火研究了热轧态40Cr钢的球化退火行为和力学性能。奥氏体化温度从760℃提高到800℃,冷却速率从10℃·h-1上升到30℃·h-1,组织硬度随冷却速度呈V形变化,碳化物球化率随冷却速度变化正好与前者相反。奥氏体化温度为760℃,冷却速率为20℃·h-1所得到的球化组织球化率高,且碳化物细小,具有良好的冷成形性能,可大幅度缩短球化退火时间,显著提高生产效率。提出了球化退火过程中离异共析转变机制,控制好球化过程中奥氏体化温度、冷却速率及保温时间有利于离异共析转变的发生。     

方坯连铸凝固末端电磁搅拌工艺优化的数值模拟

利用ANSYS和CFX软件建立了描述160mm×160mm方坯连铸凝固末端电磁搅拌过程的数学模型.通过确立钢液黏度与温度的定量关系,考虑凝固时钢液黏度的重要影响,研究了方坯凝固末端糊状区磁场和流场的分布,以及电流强度对凝固前沿钢液最大搅拌速度的影响规律.结果表明:搅拌电流强度每增加100A,铸坯中心磁感应强度增加250×10-4T,切向电磁力增加1933N/m3,最大流速增加69cm/s.现场实验检验结果表明:60#钢凝固末端电磁搅拌器安装位置处液芯半径为344mm,最佳电磁搅拌频率为6Hz,最佳搅拌电流为380A,此时凝固前沿最大流速为165cm/s,铸坯中心碳偏析得到明显改善,中心碳偏析指数为104.     

薄带连铸新型布流系统的数学物理模拟

为了评价薄带连铸新型布流系统的可行性，按照相似理论原理，建立了1∶1水模型试验装置，应用中科院DJ800系统测定了熔池表面波动情况.同时采用CFD软件，应用连续性方程、N-S方程及湍流κ-ε方程模拟计算了该双辊熔池内部的流场分布.在此基础上分析了宝钢新旧两套布流系统在流动、液面波动方面的差别.实验和计算结果表明，新型布流系统对于降低液面波动、改善表面流场形态具有很好的效果，利用CFD技术结合物理模拟试验能够很好地用于评判布流系统的优劣.     

低碳钢在湿热工业海洋大气中的腐蚀特征

以0.1 mol·L-1 NaCl+0.01 mol·L-1 NaHSO3溶液为腐蚀介质,采用干/湿周浸加速腐蚀实验、腐蚀失重、X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等方法,研究了湿热工业海洋大气中低碳钢的腐蚀行为.结果表明:实验钢的腐蚀过程均遵循幂函数d=Atn分布规律,钢种不同,常系数A、n的值不同;腐蚀产物主要由非晶物质和少量Fe3 O4、α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH晶体组成.所得锈层可分为主体锈层和界面疏松带两部分,由内至外锈层中Fe、O含量梯度变化很小.Cl-、SO2与水分的长期协同作用会导致内锈层结构变差,而添加稳定性或耐蚀性较高的元素可以改善锈层质量,进而增强钢材的耐腐蚀性能.     

连铸大方坯轻压下过程的变形行为

首先从理论上描述了轻压下过程铸坯的三维变形行为,并采用有限元法定量分析了轻压下工艺对铸坯变形行为的影响规律.结果表明:铸坯宽展变形和延展变形达到平衡后,随着压下量增加,铸坯延展率随压下量呈直线关系变化.在相同轻压下条件下,随铸坯长宽比和中心未凝固率的增加,铸坯宽展效率和延展效率下降,压下效率增加.     

碳钢连铸凝固过程的微观模拟

通过一种简单的数学模型研究了连铸坯凝固过程中枝晶生长的重要微观结构参数.结合中碳钢连铸性能计算出凝固过程中枝晶生长的尖端半径、枝晶生长速率、二次枝晶臂间距等枝晶相关参数,并研究了拉速对上述微观结构参数的影响.分析了碳、硅、锰、磷和硫等重要元素的微观偏析程度随凝固进程与坯壳生长的变化规律.与前人经验模型的对比与验证表明本文模型预测结果合理.     

钢包底喷粉元件狭缝粗糙壁面对粉气流输送行为影响

针对钢包底喷粉精炼新工艺,研究了底喷粉元件狭缝粗糙壁面对粉气流输送行为影响规律.通过分析颗粒-粗糙壁面的碰撞过程,提出了壁面粗糙角概率分布函数,建立了颗粒历史影响模型,基于欧拉-拉格朗日法,模拟研究了钢包底喷粉元件缝隙内粉气流输送行为,考察了壁面粗糙度对颗粒运动轨迹、颗粒速度分布及颗粒质量浓度分布的影响,预测了近壁面附近颗粒的运动轨迹.结果表明:粗糙壁面增加了颗粒壁面碰撞的频率,导致颗粒输送动能降低,脉动速度增加,并促使粉剂颗粒在底喷粉元件缝隙内均匀分布.     

连铸中间包内夹杂物去除行为的水模型研究

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包水模型实验,考察了控流装置、浇铸速度、夹杂物粒径对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:挡墙-挡坝组合控流夹杂物去除效果最佳,中间包内强湍流区夹杂物的碰撞聚合以及向上和表面流速的增加是主因;中间包注流区加入抑湍器,虽然其流体流动特征发生改变,但对夹杂物去除率的影响并不显著;较高的浇铸速度下,单纯靠控流装置的优化已不能很好地改善夹杂物的去除效果.     

不同碱度精炼渣的冶金性能

通过工业实验,采用气体分析、成分分析和SEM等方法研究了4种不同精炼渣系的脱氧、脱硫和控制夹杂物形态的能力.实验结果表明:相比Al2O3质量分数对脱氧能力的影响,碱度的影响表现更明显.碱度越高越有利于脱氧,当碱度约为4时(渣系3),精炼渣几乎达到最大脱氧能力.碱度越高脱硫能力越强,碱度约为1.5时,基本失去脱硫功能;碱度超过3.5时,随着碱度的增加,脱硫能力增加相对变缓.相对渣系4,采用渣系3后球状的钙铝酸盐夹杂物得到了一定程度的控制.对于要求控制钙铝酸盐夹杂物的35CrMo钢种,可以选择渣系3作为精炼渣系.