电渣重熔高速钢

电渣重熔高速钢,这是目前国内外都在研究的课题。本文通过对比实验论述了电渣重熔高速钢的铸态组织、变形后炭化物的状况,非金属夹杂和热塑性等问题。通过改变重熔电力制度对金属熔池影响的实验,探讨了合理电渣工艺参数的选择。这些对电渣重熔高速钢的生产和研究,具有一定的参考价值。     

双极串联抽锭电渣重熔供电特性理论分析和工业试验研究

对双极串联电渣重熔工艺原理、等效电路和供电特性进行理论分析,得到电极间距离、电极浸入渣池的深度和填充比是影响电流在渣池中的路径和分配比例的主要影响因素,并对双极串联渣池温度场进行数值模拟。结果表明,双极串联供电使渣池中高温区上移,较传统单极供电渣池中高温区远离渣金界面,有利于提高熔化速度而不影响钢锭凝固质量;双极串联抽锭电渣重熔工业试验结果证明,熔化速度增加2倍情况下钢锭内部凝固质量良好,表明渣池高温区上移减弱了熔化速度和钢锭凝固质量之间的关系。     

CrNiMoV钢电渣重熔过程中镁的控制

研究了电渣重熔过程中ＣｒＮｉＭｏＶ钢中镁含量的控制技术，结果表明：最佳的渣系为６２％ＣａｓＦ２－１０％Ａｌ２Ｏ－１２％ＣａＯ－１６％ＭｇＯ；脱氧剂加入量为１ｋｇ钢加入１．５ｇＣａＳｉ；采用较高镁含 电极和较主同的重熔电流有助于获得设计镁含量的重熔锭。     

电渣重熔凝固过程的动态控制

本文建立了电渣重熔凝固过程的动态数学模型,根据该模型对重熔过程中的液态金属熔池深度进行恒值控制,计算出了控制过程中钢锭的局部凝固时间、枝晶前方的温度梯度与枝晶生长速度之比这两个凝固参数。探讨了从凝固参数内在变化的要求出发确定工艺曲线的方法。     

电渣重熔过程的数值模拟

以电渣重熔电极、渣池和铸锭为研究对象,建立了电渣重熔体系三维准稳态数学模型.利用商业软件ANSYS得到了电渣重熔过程的电磁场、流场与温度场.计算结果表明,在电极和钢锭内,电流主要集中在外表面,在渣池内主要集中在电极角部;由于电流密度分布不同导致的电磁力和焦耳热及冷却条件共同影响渣池内流场和温度场;随着熔速的增加,熔池深度和两相区最大宽度增加;本工况下,700~800kg/h的熔速将对应一个最短的局部凝固时间.     

电渣重熔过程渣池流场的数学模拟

建立了电渣重熔体系下三维准稳态的数学模型,利用ANSYS商业软件对电渣重熔体系渣池流场进行了模拟计算,考虑了电磁力和由结晶器壁冷却引起的浮力共同作用的因素.计算结果表明,当电磁力占据主导地位时产生逆时针环流;当浮力占据主导地位时产生顺时针环流.对于本工况下,渣池的计算流速范围为0～0.12m/s,最大值位于渣池内体系对称轴中部,计算的流场速度分布特征结果与物理模拟结果相符.并以此为基础,对一些假想工况下的情况作了模拟,考察了重熔电流、填充比和电极端部形状对重熔体系内渣池流场的影响.     

电渣重熔过程钢中氧含量预测及控制

为降低电渣钢锭中的总w_○O,建立了预测界面传质速率的同步反应热-动力学模型,对电渣重熔过程的氧传递行为与电磁-流动-传热-传质进行耦合分析,并提出钢液中w_○O的控制方法.结果表明,随重熔过程的进行,熔渣中w_○FeO和钢液中w_○O均升高,呈现重熔前期“脱氧”、后期“增氧”的现象,渣池-电极端部和渣池-金属熔滴界面是w_○O升高的主要位置.当电流为1200~1800A时,熔炼相同长度电极时的钢液中w_○O从82.4×10^-6降低到70.6×10^-6;采用惰性气体保护,使钢液中w_○O从78.7×10^-6降低到15.3×10^-6;使用70% CaF₂+30% Al₂O₃渣系控制钢液中w_○O的效果最佳,低w_○Al2O3的渣系有利于降低钢液中w_○O.     

电渣重熔电极熔化过程模型

在假设电极为半无限轴的基础上,建立电极微元体热平衡方程式,求出电板表面热损,以及渣通过电极的热损。在此基础上,建立电极熔化端部热平衡式,求得电极熔化速度与电极截面面积,电极端面综合导热系数h_l,高温锥体渣温T_s的关系,最后找出提高电极熔化速度,降低电耗、提高生产率的途径。     

电渣重熔过程冷却强度对含镁H13钢中碳化物的影响

研究电渣重熔过程冷却强度对含镁H13钢凝固组织和碳化物偏析的影响.采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等分析凝固组织及碳化物的特征.研究发现,钢锭的凝固组织均为马氏体组织、残余奥氏体及一次碳化物.H13钢电渣锭中主要析出的一次碳化物为V8C7、MC、M23 C6及M6C.随着冷却强度增加,电渣锭边部碳化物的尺寸减小且分布更加均匀,但是碳化物的类型不发生变化.电渣重熔过程中冷却强度增加促进钢中镁对夹杂物的变性能力,经过镁变性后生成的MgO· Al2O3为TiN的析出提供形核质点,MgO· Al2 O3和TiN的复合夹杂物能够促进一次碳化物异质形核,从而细化一次碳化物.     

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.     

电渣重熔过程传热特性的实验研究

本研究对电渣重熔过程中电极表面温度,渣池温度,钢锭底部温度、结晶器壁及其冷却水中沿高度的温度分布进行了实验测量。利用安装在结晶器壁上的热流计,对重熔过程在结晶器壁内侧的热流密度沿高度的分布进行了实验测量。进而考察了三种渣系对重熔过程热行为的影响。     

H13钢电渣锭、锻造及淬回火过程中碳化物析出行为

研究了H13钢在电渣锭退火、锻后退火和淬回火三种状态下的析出物特征.利用碳膜萃取复型,通过透射电镜、电子衍射和能谱分析发现方形、圆形及尺寸在200 nm以下的不规则碳化析出物,并确定它们分别为V8C7、Cr23C6和Cr3C2(Cr2VC2).研究了这些析出物的演变规律,并对其在液相区、固--液两相区和固相区的析出规律进行了热力学计算.根据热力学计算及电子衍射标定结果发现,Cr23C6和V8C7在液相区及固--液两相区均不能析出,当冷却到固相区时它们才开始析出.     

电渣重熔过程渣池磁流体力学行为数值模拟

建立了耦合电渣重熔过程渣池内电磁场、温度场和流场的数学模型,在考虑渣池内电磁力和热浮力对熔渣流动影响的基础上,分析了电渣重熔工艺(电极形貌、插入深度和电流强度)对渣池磁流体力学行为的影响规律.结果表明:当电磁力为主时,渣池内存在逆时针涡流;当热浮力为主时,渣池内存在顺时针涡流.电渣重熔电流5kA,频率50Hz,电极端部为平面时,渣池内同时存在逆时针和顺时针涡流,最大流速为005m/s;当电极端部为锥形时,渣池内部只存在顺时针涡流,最大流速为020m/s..增加电极插入深度和增大电流强度都会增强渣池内逆时针涡流;相反,则增强渣池内顺时针涡流.     

电渣重熔过程渣面以上辐射传热的理论计算

根据辐射传热的基本理论用网络分析法建立了计算电渣重熔系统渣面以上辐射传热的四界面模型。同时,通过计算考察了填充比、渣面位置、渣成分及渣面温度诸因素对系统辐射传热的影响。     

电渣重熔过程电磁场和温度场数值模拟

建立了考虑电流集肤效应的三维电渣重熔电磁场和温度场数学模型,并采用电磁场和金属熔池形貌测量方法分别验证了数学模型的准确性,分析了电流频率和渣池厚度对电渣重熔过程电流密度、磁感应强度、电磁力、焦耳热、温度、熔池深度的影响规律.结果表明:随着电流频率增加,电极和钢锭表面电流集肤效应明显,渣池内部电流分布基本不变;电渣重熔系统内最大焦耳热位于平底电极与渣池接触角部,然而高温区位于渣池内部电极下方靠近渣金界面处.当渣池厚度从015m增加到021m,渣池中心轴线上最高温度从1826℃降低到1721℃,金属熔池深度从022m降低到016m.     

大型电渣重熔设备给料系统优化与控制

针对120 t大型电渣重熔设备的给料系统进行了改进设计和比例控制研究.电渣重熔设备的给料过程即是其导电横臂的下降过程,传统电渣炉横臂升降采用滚珠丝杠驱动,存在刚度小、响应慢等缺点.本研究采用大尺寸液压缸及传感器代替传统的滚珠丝杠,并采用电液比例调速阀实现液压缸的速度控制,利用液压系统刚度大、响应快的优势实现对电渣炉给料系统的精确调速控制.建立了120 t大型电渣炉给料结构的机械及液压系统数学模型,进行了控制系统仿真研究,得到了较好的控制效果.     

炉渣物理性质对电渣重熔过程电耗的影响

以高氟化钙渣 ANF-6 和无氟化钙渣 A_1 为例,研究了它们比电导、导热系数、粘度对电渣重熔过程电耗的影响。研究表明:在1500～1900℃时 ANF-6 渣比电导比 A_1 渣高3～10倍;A_1 渣的电效率比 ANF-6 渣提高 10.2％;A_1 渣的总热阻值比 ANF-6 渣大1倍,可减少热损失,提高热效率;在 1600℃下 ANF-6 渣粘度值比 A_1 渣小 10倍左右,渣粘度大传热慢,可提高热效率。可见,低比电导、低导热系数、高粘度渣有利于提高电效率,降低电耗。     

电渣重熔渣系的热导率测定

本文应用非稳态热线法测定了电渣重熔用高氟二元渣(ANF-6)、低氟四元渣(20CaF_2-50Al_2O_3-20CaO-10MgO)、无氟三元渣(48CaO-48Al_2O_3-4MgO)在600℃和1000℃时的热导率。结果表明,上述三种渣系热导率随温度升高而增加,在600℃时,上述三种渣系的热导率分别为1.191,0.818,0.710W/m·K;在1000℃时,分别为1.483,0.981,0.804W/m·K。在同一温度下,渣系的热导率随渣中CaF_2含量减少及CaO、Al_2O_3含量增加而降低。     

工业规模电渣重熔过程电磁场的数值模拟

建立了考虑集肤效应的工业规模电渣重熔过程电磁场数学模型,利用FLUENT对磁场强度实部和虚部的传输方程进行求解.分析了工频下电渣重熔过程电磁场的分布特征,并研究了电流频率和电极插入深度对电磁场的影响规律.结果表明:电流频率从0.5 Hz增加到60 Hz时,电极表面的电流密度从91 378 A/m~2增大到190 746 A/m~2;增大电流频率使磁场强度分布主要集中在电极和铸锭表面区域,渣金界面的洛伦兹力方向也会发生改变;在同功率条件下,增加电极的插入深度使远离电极端部的渣池区域中焦耳热密度增大,而电极端部附近渣池的焦耳热密度减小.