中碳钙硫易切削钢夹杂物形态控制

在实验室进行了1 kg坩埚实验,研究了中碳高硫结构钢钙处理前后夹杂物的形态、尺寸及组?结果表明:钢钙处理后获得了可以改善钢切削性的纺锤形夹杂物,夹杂物的平均纺锤形率为68.11%,并且随钢中[Ca]/[S]增加夹杂物纺锤形化趋势增加;钙处理后小于2.5 μm的夹杂物占夹杂物总量的76.05%,夹杂物细小、弥散分布于钢基体中;夹杂物类型以钙铝酸盐芯硫化物外壳的复合夹杂物、(Mn,Ca)S形式的硫化物为主,有少量的铝酸钙与CaS的复合夹杂物;含钙硫的45钢铸态钢锭比普通45钢铸态钢锭切削性能有所改善.     

洁净钢中夹杂物快速检测技术

介绍了利用光谱仪分析钢中夹杂物技术的原理. 通过对光谱仪原始脉冲强度的研究,建立了Al2O3光谱强度与化学分析含量的工作曲线,确定了光谱强度与夹杂物粒径的关系,实现了Al2O3含量和粒径分布的快速分析. 与化学分析相比,分析误差平均为3×10-6,夹杂物含量和粒径的分析时间由2～5 d缩短到5 min,为炼钢及精炼过程夹杂物控制提供了有效技术手段.     

帘线钢凝固过程中夹杂物析出

为了充分了解帘线钢中夹杂物,对钢液凝固过程析出夹杂物进行了分析. 结果发现:Al2O3夹杂物在凝固过程中先析出,且Al2O3夹杂物长大的限制性环节为[Al]在钢液中的扩散;当凝固分数为0.44时SiO2开始析出,且SiO2长大的限制性环节为[O]在钢液中的扩散;析出夹杂物的半径随着冷却强度的增大而减小;当冷却速度为100 K·min-1时,凝固末期析出Al2O3夹杂物的半径为2.5 μm,析出复合Al2O3-SiO2夹杂物的半径为4.7 μm;随着凝固的进行,夹杂物中SiO2含量增加,Al2O3含量下降.     

易切削钢中夹杂物及锡的形态

研制了一种新型含锡易切削钢.在锡含量小于0.05%(质量分数)时,钢材具有良好的易切削性能,其力学性能也达到了国家标准.在扫描电镜下观察了钢中夹杂物和断口的形貌,利用能谱分析了夹杂物的成分.结果表明,钢中的复合夹杂物主要由氧化物和Mns组成.多数呈球形或纺锤形,在断口及夹杂物的表面上锡明显偏析.     

FTSC薄板坯连铸中间包内流场及夹杂物运动轨迹的数值模拟

以FTSC双效冲击板加单坝结构的中间包为研究对象,应用FLUENT软件计算了中间包的三维流场、温度场、夹杂物运动轨迹及不同尺寸夹杂物的排除率. 结果表明,FTSC中间包内的双效冲击板和单坝能够明显改善钢液的流动状态和温度分布,显著提高夹杂物的排除率,并且对小尺寸夹杂物(d＜60#μm)排除率的影响尤为显著.     

DLA模型分维度的重正化群计算

根据扩散聚集DLA模型规则，用MonteCarlo方法模拟了随机行走粒子步长分别为1，2和3个晶格常数时生成的二维聚集集团，它们的分维度分别为1．689±0．219，1．7295±0．184和1．88±0．217，并用重正化群方法计算了随机行走粒子步长为1和2个晶格常数时形成的集团分维度，计算值与模拟值接近．     

分形生长DLA模型及其在流体驱替中的应用

分形生长ＤＬＡ模型的出现，深化了人们对非平衡生长现象的认识，揭示和解决了一些传统方法难以解决的问题．各种改善和修正的ＤＬＡ模型的出现，丰富了人们对ＤＬＡ集团的认识，ＤＬＡ集团不再具有统一的无序分形各向同性的特征，而是和网格及模型有关．在ＤＬＡ模型中考虑粒子吸附几率后，可以反映流体驱替过程中界面张力效应，尤其是可用于模拟流体驱替过程中粘性指进现象的动力学演化过程，为描述粘性指进现象提供了一个新的、有效的手段．     

Dynamic mass variation and multiphase interaction among steel,slag, lining refractory and nonmetallic inclusions: Laboratory experiments and mathematical prediction

The mass transfer among the multiphase interactions among the steel, slag, lining refractory, and nonmetallic inclusions during the refining process of a bearing steel was studied using laboratory experiments and numerical kinetic prediction. Experiments on the system with and without the slag phase were carried out to evaluate the influence of the refractory and the slag on the mass transfer. A mathematical model coupled the ion and molecule coexistence theory, coupled-reaction model, and the surface renewal theory was established to predict the dy-namic mass transfer and composition transformation of the steel, the slag, and nonmetallic inclusions in the steel. During the refining process, Al2O3 inclusions transformed into MgO inclusions owing to the mass transfer of [Mg] at the steel/refractory interface and (MgO) at the slag/re-fractory interface. Most of the aluminum involved in the transport entered the slag and a small part of the aluminum transferred to lining re-fractory, forming the Al2O3 or MgO·Al2O3. The slag had a significant acceleration effect on the mass transfer. The mass transfer rate (or the re-action rate) of the system with the slag was approximately 5 times larger than that of the system without the slag. In the first 20 min of the re-fining, rates of magnesium mass transfer at the steel/inclusion interface, steel/refractory interface, and steel/slag interface were x, 1.1x, and 2.2x, respectively. The composition transformation of inclusions and the mass transfer of magnesium and aluminum in the steel were predicted with an acceptable accuracy using the established kinetic model.     

多参数控制下DLA模型的分形形态

在扩散有限聚合模型中，引入噪声抑制，切向及法向随机因子等参数，将得到形态各异的分形图形，噪声抑制参数使局部场梯度很小的待生长位点成为生长点的概率更小，但引入切向随机因子后，噪声抑制的增加只使生长图形变密，图形总体形态大体不变。     

钢中硫化物夹杂的产生及其形态控制

通过研究影响钢中硫化物形态的因素 ,提出了控制钢中硫含量和硫化物夹杂的措施。     

疏水冷面霜晶生长的有限扩散凝聚模型

为了深入了解霜晶的动态生长过程,以有限扩散凝聚模型为基础建立了疏水冷面霜晶二维生长模型．通过在表面上设置不同冰珠数量来模拟冷面不同疏水性能,无涂层金属表面则布满冰珠;采用粒子在网格节点上随机移动来描述水蒸气分子的运动,粒子沿各方向移动的概率相同．数值结果表明,霜晶动态生长的可视化结果与实验图像在形态上保持一致;树枝状霜晶具有分形特征,相应的分形维数为1．44～1．78,与实验值相近．疏水冷面霜晶生长缓慢且分布稀疏;采用疏水效果不好的冷面的结霜情况与金属表面相似．     

DLA集团形貌演化的计算机模拟

在二维正方网格上,利用与传纯扩散有限凝聚 DLA 方法不同的分形生长模型,研究了具有不同扩散半径的拉子无规行走凝聚过程.计算机模拟结果表明,随着拉子扩散半径的增加,分形集团在二维正方网格上按如下系列“无序分形→枝状结构→类十字结构→十字结构”的形貌演化.与去噪声 DLA 模型相比,本文所述模型能够更为方便的得到各向同性或各向异性的分形生长集团     

低合金高强钢中非金属夹杂物的改性

借助热力学软件Thermo-Calc和ASPEX自动扫描电镜等分析手段,研究了低合金高强钢精炼过程渣--钢反应和钙处理对夹杂物改性行为的影响.通过提高炉渣碱度和w(CaO)/w(Al2O3)值以及降低炉渣氧化性等措施,钙处理前钢中Al2O3夹杂物转变为靠近1600℃液相区的CaO--MgO--Al2O3复合夹杂物和少量的MgO.Al2O3尖晶石.在渣--钢反应对Al2O3部分变性的基础上,钙线喂入量每炉由优化前的800 m减少到300 m仍能达到夹杂物改性的目的.     

含铈耐热钢凝固过程中的夹杂物行为

建立了稀土耐热钢凝固过程中夹杂物析出与溶质元素微观偏析的耦合热力学模型,并通过工业试验与高温模拟实验验证了模型的准确性。利用该模型,依次考察了铈添加量,初始氧含量,初始硫含量对253MA耐热钢凝固过程中夹杂物析出行为的影响作用规律。在本模型条件下,随着铈添加量的增加,钢中的SiO2与MnS消失,且凝固过程中开始析出CeN;随着初始氧含量的增加,钢中开始析出Ce2O3,SiO2及MnS,其中SiO2与MnS在凝固过程中析出;随着初始硫含量的增加,钢中的Ce2O3消失,钢中开始析出Ce3S4与MnS,在凝固过程中析出的Ce3S4逐渐在液相线温度以上析出。研究工作对于稀土耐热钢连铸水口结瘤问题的解决具有理论指导意义。     

应用格子 Boltzmann方法直接数值模拟研究钢中夹杂物上浮及碰撞行为

采用格子Boltzmann方法对钢液中夹杂物上浮及上浮过程中的碰撞行为进行直接数值模拟研究。结果表明,不同尺寸夹杂物颗粒上浮速度的模拟结果和理论值基本一致,表明本文所采用的数值算法能够精确有效地对钢液中固相夹杂物颗粒运动行为进行研究。当钢液中直径为80μm的夹杂物颗粒位于直径为40μm的下方并一起上浮时,直径为80μm的夹杂物颗粒会逐渐追赶上直径为40μm的夹杂物颗粒并发生碰撞形成大尺寸凝聚体,凝聚体的上浮速度显著大于二者单独上浮时的上浮速度。对于直径为40μm的夹杂物来说,形成凝聚体后的上浮速度比单独上浮时的上浮速度增加300%。实际炼钢过程中,采取必要的措施增加夹杂物颗粒之间上浮过程中的碰撞凝聚,对于提高夹杂物颗粒的上浮速度,尤其是小尺寸夹杂上浮去除速度,提高钢液的洁净度具有重要的意义。