抽锭电渣重熔大截面高速钢过程的碳化物偏析控制

采用抽锭式双极串联电渣重熔工艺并对抽出结晶器的钢锭进行二次气雾冷却的方法实现高速钢的快速凝固,以期实现对大截面高速钢碳化物偏析的控制;通过钨粉检测熔池结构、评估高速钢碳化物质量等手段研究该工艺对碳化物偏析的改善效果;通过数值模拟分析二次气雾冷却对电渣重熔过程温度场的影响。研究结果表明:双极串联式抽锭电渣二次气雾冷却方法可以明显降低电渣重熔过程的熔池深度,减小金属熔池的结晶角;有效地减小高速钢碳化物的不均匀度和碳化物颗粒度,在相同锻压工艺条件下的碳化物合格率明显提高。     

电渣重熔用CaO-Al_2O_3-SiO_2三元无氟渣系的研究

根据电渣重熔工艺要求和渣相平衡的特点,提出电渣重熔用渣化学组成的设计原则。据此原则,研究了CaO-Al_2O_3-SiO_2,三元系中8个共晶组成和二个同分化合物的性质,测定了其电导率和导热系数。根据其性质和电渣重熔实验,从中选出了两个适于电渣重熔用无氟渣系,其共晶组成(wt％):49.5％CaO-43.7％Al_2O_3-6.8％SiO_2和52.0％CaO-41.2％Al_2O_3-6.8％SiO_2。工业实验表明,其冶金性能与ANF-6渣相当,而电耗可降低30％,从根本上消除了氟化物对环境的污染。     

气氛保护电渣重熔GH4169的冶金质量及锻造性能分析

本文以VIM工艺制备的GH4169合金电极棒为试验原料,通过试验研究了气氛保护电渣重熔(Ar气)条件下GH4169合金电渣锭的冶金质量,并与非气氛保护电渣重熔进行了对比分析.研究结果表明,采用气氛保护电渣重熔制备的GH4169电渣锭C、Al、Ti等易氧化元素收得率和均匀性分布明显好于非气氛保护电渣重熔锭;气氛保护脱氧效...     

实验室规模和工业规模电渣重熔过程中电磁行为

电渣重熔过程中电磁现象对重熔过程和铸锭的最终质量有着直接的影响。利用数值模拟的方法研究电渣重熔过程中的电磁行为(电流密度、磁场强度、电磁力和焦耳热)。利用文献实测磁场强度验证模型,模拟结果与测量的电渣重熔渣池内的磁场强度吻合良好。研究结果表明:在工业规模电渣重熔过程中,电流的集肤效应更为明显;随着电流频率的增加,靠近电极外表面的电流密度增加;在此基础上,进一步分析实验室规模电渣重熔和工业规模电渣重熔过程的电流密度、磁场强度、电磁力和焦耳热的分布特征。     

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。     

电渣重熔系统渣池发热分布的数学模型

根据电磁场理论,建立了计算电渣重熔系统渣池电位分布和局部发热密度分布的数学模型。通过实验确定了模型参数。计算结果与前人的实测结果基本吻合。在上述基础上,考察了渣成分及电参数对渣池发热分布的影响。     

电渣冶金简介

电渣冶金(包括“电渣重熔”和“有衬炉电渣熔炼”)是冶金工业上的一项新技术。它的原理,是利用电流通过特种熔渣(萤石及氧化铝粉等)时产生的电阻热,作为热源来将金属自耗电极熔化的一种冶炼方法。电渣重熔法虽然最早出现于美国,但真正能够初步用于生产,是苏联在58年实现的。美、英、法、日、德等资本主义国家,六十年代先后向苏联购买专利,并大力发展和研究。据资料报导,美帝苏修已将“电渣重熔的高级合金钢,用于火箭、导弹和核技术方面”。从     

电渣重熔连续定向凝固FGH96合金非金属夹杂物研究

本文通过真空感应熔炼＋惰性气氛保护电渣重熔连续定向凝固制备FGH96合金,对FGH96合金中的非金属夹杂物进行对比研究。结果表明,活泼元素Al、Ti、Zr、Ce、B等有轻微的烧损,主要元素含量都在合金要求的范围之内,氧含量略有降低,达到了真空熔炼的水平,氮含量有较大幅度的降低,主要存在两种类型的夹杂物,呈球形的夹杂物是Al、Ti、Mg的复合氧化物和TiN。图像统计分析结果表明,和传统电渣重熔相比,电渣重熔连续定向凝固工艺重熔后FGH96合金中的非金属夹杂物面积百分比、100个视场中的夹杂物个数降低了50%以上,夹杂物的最大尺寸由16μm降低到5.5μm,这主要是与熔池的形状、深度和结晶方式有较大关系,传统电渣重熔过程中金属熔池的形状是V字形,深度约占铸锭直径的50%左右,而电渣重熔连续定向凝固过程中形成的熔池呈扁平状,深度占直径10-20%。     

硅对热处理态M2高速钢中共晶碳化物的影响

通过电渣重熔制备不同硅含量的M2高速钢铸锭(硅质量分数分别为0.3%,0.8%,1.6%和2.4%),采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）和X射线衍射（XRD）的方法研究了硅对热处理态M2高速钢中共晶碳化物的影响。研究结果表明,退火态高速钢铸锭中共晶碳化物呈连续或半连续网状分布于枝晶间,随着硅含量的增加,共晶碳化物从片层状M2C变为鱼骨状M6C。在1 165 ℃保温2.5 h的热处理过程中,片层状M2C碳化物分解为MC和M6C碳化物,在后续变形中破碎为细小的碳化物颗粒。0.8%S     

电极插入深度对电渣重熔过程影响的数模研究

以电渣重熔系统电极、渣池和钢锭为研究对象,利用有限元分析软件求得稳定电渣重熔过程电磁场和焦耳热场分布,并通过计算流体动力学软件模拟分析了耦合电磁场和焦耳热场的三维电渣重熔过程在不同电极插入深度下温度场、速度场和电磁场的变化.结果表明:当电极插入深度为15 mm时,渣池两侧的逆时针方向旋转涡流之间出现一个顺时针方向旋转涡流,其尺寸随着电极插入深度的增加而增加;电极插入深度每增加15 mm,湍流动能的降幅约为21%,而最大温度值的降幅约为1%.     

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.     

海工钢特厚板的质量控制

随着海洋平台和舰船的大型化发展,对海工钢特厚板的厚度和性能要求不断提高。本文主要介绍海工钢特厚板的生产方法和质量控制的研究进展,从应用前景角度介绍了未来海工钢特厚板的发展趋势。通过对比分析模铸、连铸以及电渣重熔生产的特厚板的质量,阐述了不同工艺方法生产的海工钢特厚板存在的表面和内部质量问题。结果表明,电渣重熔生产的海工钢特厚板能够同时解决表面质量和内部质量问题,使用电渣重熔法生产高品质海工钢特厚板是未来的必然趋势。     

电渣重熔工艺参数的确定及其诺模图

一、前言 决定电渣重熔进行情况、净化效果和锭材质量的因素,总称之为电渣重熔工艺制度,而这些因素本身则叫做工艺参数。 选定合理的工艺参数是编制最佳工艺制度的核心,也是电渣重熔成败的关键。但是解决这一重要课题至今仍然没有一套完整的方法,生产中多凭直观经验进行选定。显然,建立电渣重熔工艺参数的定量计算方法具有重大的现实意义。     

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.     

高钛低铝型高温合金电渣重熔渣系及工艺研究

高钛低铝型高温合金是用于现代航空、火箭发动机以及燃气轮机的重要合金材料,该合金在电渣重熔过程减少合金中钛的烧损和均匀控制钛含量分布是当时国内外尚未解决的技术难题。 通过实验研究,查清了该类型合金中钛烧损机理,发现钛烧损主要与渣中TiO_2含量有关,渣中Al_2O_3、TiO_2对钛有氧比作用,与钛平衡的是渣中Ti_3O_5,Ti_3O_5又会被大气氧化成TiO_2;减少钛烧损的关键在于化渣过程使渣中部分TiO_2还原为Ti_3O_5,并在重熔全过程保持一定量的Ti_3O_5。此外,发现MgO在渣中可提高Ti_3O_5和Al_2O_3的活度系数同时又能降低渣中TiO_2的活度系数,从而减少钛的烧损。研制出了该类型不同牌号合金电渣重熔相适应的CaF_2—Al_2O_3—MgO—TiO_2渣系。另一方面利用上述机理研     

电渣重熔1Mn18Cr18N护环钢补缩过程的温度变化规律

以电渣重熔准稳态过程的温度场为初始条件,采用ANSYS与CFX商业软件相结合的方法,研究分析了电渣重熔补缩过程中的温度分布,考察了无补缩操作、直线降流方式和阶梯降流方式三种条件下电渣锭热节的最终位置.结果表明:在无补缩操作条件下,电渣锭热节附近糊状区离渣-金界面的最远距离为162 mm,直线降流方式距离为130 mm,大阶梯降流方式距离为70 mm,而小阶梯降流方式的热节位置几乎保持不变.因此,阶梯降流方式更有利于1Mn18Cr18N护环钢电渣重熔补缩工艺的顺利进行.     

电渣铸铁—现状和展望

六十年代末,七十年代初,苏联冶金学者开始了电渣铸铁的研究工作。电渣重熔和电渣精炼过程的脱硫,脱磷、除夹杂、除气等作用对获得优质铁水,提高铸件质量有明显效果。特别是在直流制度下熔炼,有可能发挥电化学作用。有目的地从熔体中排除有害元素或从熔渣中获得合金化元素,因此,试图采用电渣重熔或电渣精炼进行变性处理和合金化取代添加球化剂直接得到球墨铸铁的生产技术引起人们极大的兴趣。 虽然电渣铸铁工艺和生产技术本身尚有改进的方面,而且对某些基本理论的研究仍处于探讨阶段。然而,作为一种铸铁精炼的新方法,有可能从根本上改革现行的生产工艺。 本文收集了十多年来有关电渣铸铁的文献资料,概括了国外有关电渣生铁熔炼的研究内容和成果。结合我国资源条件及工业发展特点,对开展电渣铸铁工艺和理论研究工作提出一些建议。     

双级串联电渣重熔系统电磁场和焦耳热场研究

以双级串联电渣重熔工艺中电极、渣池和钢锭为研究对象,建立了三维谐波电磁场数学模型,分析了其磁场、电磁力、电流密度和焦耳热功率密度分布.结果表明:对于双电极电渣重熔系统,临近效应占据主导,这和单电极电渣重熔系统集肤效应占主导完全不同.电流密度主要集中在渣内上半部分及两对电极的内侧,并且只有总电流的1/5~1/4流经钢锭;焦耳热的最大值出现在渣中及电极底部内侧.参数研究还发现:当频率大于等于35 Hz时,在电极内部电流密度趋向线性分布;当电极侵入深度增大或渣层的厚度减小时,渣池中焦耳热的最大值增大.     

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.