时效对10Ni10Mn2CuAl钢组织及性能的影响

基于富Cu相和NiAl(Mn)相复合沉淀析出强化的方式设计了一种新型高强度舰船用钢10Ni10Mn2CuAl,探究了时效处理工艺对10Ni10Mn2CuAl钢的组织及性能的影响.采用Thermo-Calc软件对析出相析出温度和含量进行理论计算,采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)对基体典型夹杂及对时效处理后组织进行了分析,并进行了性能测试.研究结果表明:钢中富Cu相析出温度区间为300~606℃,最高质量分数为1.41%.随时效时间增加,马氏体板条呈现粗化到细化演变,硬度增加到峰值后趋于稳定.随时效温度升高加速析出相析出过程,硬度达到峰值的时间缩短.在最佳热处理工艺下(500℃时效24h),实验钢屈服强度为1435.51MPa,抗拉强度为1555.42MPa,延伸率为8%,综合性能达到最优.     

电渣重熔过程中熔滴滴落的影响因素

采用VOF方法来追踪钢渣两相界面,磁流体力学模块(MHD)来加载电流、电压对电渣重熔过程中熔滴滴落行为进行数值模拟.结果表明:电渣重熔过程中自耗电极端部熔滴的数目随着充填比的增加而增多;熔滴的尺寸随着自耗电极端部形状和界面张力的增加而增大.然而,熔滴的尺寸和数量随着输入电流的增大而减小.而且一些尺寸较大的熔滴在滴落的过程中受到了电磁力、重力以及浮力等力作用被分裂成几个尺寸较小的熔滴.从自耗电极端部滴落的熔滴不具有对称性,从而导致了渣池的流场不对称性.     

空心环形件电渣熔铸内结晶器铜板变形有限元瞬态分析

借助有限元方法,建立含结晶器、自耗电极、渣池、金属熔池、铸锭、底垫、渣壳和气隙区的物理模型,模拟"空心环形件电渣熔铸"金属熔池形成、发展、结束过程中内结晶器铜板的径向变形.模拟与试验结果表明,当结晶器、自耗电极、渣料渣深、炉口电压相同时,一般金属熔池越浅,越容易获得良好组织;金属熔池越深且温度越高,内结晶器铜板炉后径向位移量越大;熔铸过程内结晶器铜板中部最易变形,该位置增加筋板可有效控制内结晶器铜板的炉后径向变形.     

电渣重熔工艺参数对钢锭凝固质量的影响

应用以前所建立的数学模型,确定了几种渣系重熔冷轧辊用钢的最优工艺,对重熔钢锭的质量进行了分析,研究了工艺制度对重熔钢锭凝固质量的影响.实验表明,通过工艺参数的合理选择,控制重熔过程的局部凝固时间和二次枝晶间距长度,进而控制重熔钢锭的偏析程度的方法是可行的.对于Cr5冷轧辊用钢而言,局部凝固时间越长,对应的二次枝晶间距越长,由于元素偏析所引起的碳化物含量越高.     

电渣重熔中脱氧剂种类影响炉渣脱氧的热力学分析

以工业纯铁为研究对象,熔渣-金属中各个组元间的热力学平衡反应和质量守恒为基础,计算了不同的脱氧剂添加量下钢中的Si,Al的平衡质量分数,建立了脱氧剂Al,CaSi,CaSiBa的脱氧热力学模型.结果表明:基于本模型对多种脱氧剂进行的研究能够符合实验结果,在采用Al,CaSi,CaSiBa脱氧时,渣中FeO质量分数分别能降低到0.04%,0.08%,0.08%,铝脱氧可以使得熔渣中氧势降到最低,且渣中Al2O3由于脱氧而增加的量相对于原始质量分数变化幅度较小,与CaSi,CaSiBa相比具有良好的氧势控制能力.     

电渣重熔用渣料烘烤过程的失重现象

在实验室条件下采用热重分析方法研究了电渣重熔用渣料在烘烤过程中的失重现象,分析了渣料中易水化成分含量与烘烤时间的关系,并重点研究了在渣料完全失重情况下,渣层厚度与烘烤时间、烘烤温度与烘烤时间之间的关系,并通过数值拟合方法建立了方程.结合固态热分解机理对实验过程进行了分析,烘烤初期热分解过程受晶核形成及长大控制,反应后期主要受扩散反应控制.实验结果将为现场渣料烘烤提供指导.     

含铝钛合金电渣重熔中的渣系设计及脱氧热力学

以炉渣离子、分子共存理论为基础,1Cr21Ni5Ti钢为研究对象,Al为脱氧剂,根据熔渣-金属中各个组元的平衡反应和质量守恒,建立了脱氧热力学模型,并在脱氧基础上设计了渣系.在脱氧剂Al不同的加入量条件下对1Cr21Ni5Ti钢中的Si,Al,Mn的平衡质量分数和渣中Ti O2的需求量进行了计算,Ti O2的加入保证了钢中Ti的含量.结果表明:随脱氧剂Al的增加,Si,Al,Mn,Al2O3的平衡质量分数呈上升的趋势,Si O2,Fe O,Mn O以及渣系中Ti O2的设计量呈下降的趋势;当Al加入量达到0.2%后,渣中不稳定氧化物含量很低,大部分Al进入到钢液中,造成钢液增[Al].根据1Cr21Ni5Ti的Si,Al,Mn的成分要求,得到Al的最大加入量为0.15%/吨钢,此时渣系中Ti O2的设计量为4%,达到保钛的目的.     

电渣液态浇注空心钢锭的数值模拟

建立了电渣液态浇注空心钢锭体系三维准稳态数学模型,利用商业软件ANSYS与CFX进行顺序耦合求解,得到了电渣液态浇注空心钢锭过程的电场、磁场、温度场与流场.计算结果表明,由于采用了导电结晶器技术,渣池电位、焦耳热分布、磁场分布、流场分布与温度场分布等均有别于传统电渣重熔过程.渣池高温区位于外结晶器壁附近,远离渣金界面,最高温度为2 113 K.渣池流场存在两个漩涡,浮力为主要的驱动力,熔渣最大速度为0.068m.s-1.金属熔池呈浅平状,有利于提高空心钢锭的凝固质量.     

电渣炉熔速控制技术的开发与应用

采用同轴大电流电缆、称重系统及电渣炉智能控制等技术手段,开发了电渣炉熔速控制技术,并将该技术应用于实际生产.解决了传统电渣炉由于没有精确熔速控制,造成其重熔钢锭内部结晶质量不高、无法精确补缩的难题.结果表明:实际生产中电渣熔速在5~20 kg/min范围内连续可调,重熔20 t钢锭时,吨钢电耗≤1 340(kW.h),通过对比分别用熔速控制和递减功率生产的MC5重熔钢锭的质量检验数据得知,钢锭的偏析度得到降低,并减少了钢锭中碳化物的析出,表面质量良好,生产过程实现全自动化,解决了国内具有熔速控制系统的电渣炉设备依赖进口的问题,推动了电渣冶金和电渣熔速控制技术的发展.