大扁锭凝固过程模拟及缩孔优化

对某钢厂28.7t钢锭凝固过程进行测温,并用有限元方法模拟该钢锭凝固过程温度场和凝固场分布.结果表明:温度模拟值与现场测量值吻合很好,证明模拟具有较高的准确性和可靠性;凝固初期,钢锭底部和保温冒与钢锭模连接处凝固较快;52min时,绝热板与钢锭间已形成一定气隙;前3h,钢锭侧面凝固顺序由模壁向钢锭中心平行推进;凝固后期较凝固前期凝固速度快;热电偶测得,保温冒中心凝固时间为428min,钢锭本体中心顶部凝固时间为365min,冒部全凝时间大于本体全凝时间的15%,有利于控制一次缩孔只存在于冒部.通过模拟将浇注温度由1543℃降低到1533℃,不但不影响保温帽钢液对本体的补缩作用,还可以使缩孔减小6mm,有利于提高钢锭质量.     

散热片对钢锭凝固过程影响数学模拟

钢锭在冷却过程中会出现疏松、缩孔和偏析等缺陷。本文提出在钢锭模上加散热片来加快钢锭的凝固,分析加不同形状的散热片后钢锭凝固过程中的温度场变化、全凝时间、缩孔情况的影响。研究表明:加散热片后钢锭凝固时间缩短了60 s,而且水平布置的散热片与竖直布置的散热片相比凝固速率加快了16%,加锥形数值散热片后,缩孔的体积最小为247.3 cm3。     

悬浮浇注对GCr15轴承钢凝固过程的影响

通过研究悬浮浇注工艺下ＧＣｒ１５轴承钢的凝固动力学过程来探讨悬浮剂的作用机理,并在实验的基础上分别讨论悬浮浇注工艺对钢锭凝固过程的温度分布、凝固速度、结晶温度间隔以及形核率的影响。实验结果表明,悬浮浇注能有效地提高钢锭的凝固速度,改善钢锭截面的温度分布和溶质元素的分布,减小合金的结晶温度间隔,增加钢锭形核率。其结果使钢锭凝固时间缩短,化学成分分布均匀,缩松缩孔减少,结晶组织细化。     

大型钢锭凝固过程的计算机模拟

本文分析了钢锭-锭模系统的各种边界以及浇注过程中的热交换,应用直接差分法,建立了考虑浇注过程中热交换情况的大型钢锭凝固数值模拟方法,提出采用辐射传热处理钢锭、锭模边界产生气隙后的边界条件。最后应用所编程序计算了60t钢锭的凝固温度场,计算结果表明,显式直接差分法进行凝固数值模拟,单元剖分简单,计算方便。60t钢锭的计算温度场符合钢锭的凝固趋势。     

冷却速率对40Cr钢凝固组织及铬元素偏析行为的影响

采用热模拟试验的方法获得不同冷却速率下40Cr钢凝固试样,结合SEM、EDS、ICP-AES及低倍组织检测等手段分析冷却速率对40Cr钢凝固组织及其铬元素偏析行为的影响。结果表明,采用合适的冷却速率,可以获得40Cr钢全等轴晶结构的凝固组织,其铬元素分布较均匀;随着炉管内冷却速率的提高,试样1/2高度处Cr的平均含量有所降低,凝固试样的晶粒尺寸逐渐减小、铬元素显微偏析现象得到有效改善;当炉管内冷却速率由3.83℃/min提高到8.60℃/min时,钢样横断面上凝固组织的平均晶粒面积由8.76mm2减小到2.01mm2、铬元素显微偏析度的最大偏差由0.274降为0.181。     

Fe-Si合金在落管中无容器凝固的组织形成规律

采用落管方法实现了Fe-66.7(原子百分数)Si 合金的无容器凝固, 得到直径0.1~1.0 mm的合金小球. XRD, EDS和SEM测试结果表明: 凝固组织均由初生α相和α+ε 共晶组织组成. 随液滴直径减小, 初生a相发生“小平面生长-非小平面生长”转变, 共晶组织形态也发生了改变. 在Ø0.2 mm小球中, 同一样品的不同位置凝固组织也发生了这种转变. 并且随小球直径减小, 初生相宽度减小. 采用Newton冷却定律计算出不同直径液滴在落管中自由下落时的冷却速率, 并分析了冷却速率对凝固组织形貌的影响.     

武钢板坯连铸凝固规律的研究

结合武汉钢铁(集团)公司第二炼钢厂板坯连铸机实际生产情况,采用射钉法测量了不同钢种在二冷区内的凝固坯壳厚度.结果表明,铸坯宽度方向液相穴形状呈W形,1/4处凝固坯壳最薄;综合凝固系数控制在22.38～25.43 mm/min1/2,铸坯液芯长度为20.88～22.35 m,铸坯凝固末端位于二冷段八区;钢种、拉速和冷却制度等因素对板坯凝固过程有影响.     

DSC法研究Ge熔体的过冷及凝固

将DSC技术与助熔剂(B₂O₃)处理技术相结合, 实现并准确测量了Ge熔体的过冷现象. 利用该方法, 实验得到Ge熔体的最大过冷度为190 K. 在实验冷却速率范围内(5~40 K/min), 冷却速度越大, 过冷度越大. 在冷却速率一定的情况下, 所达到的过冷度随熔体过热度的增大而增大, 并逐步趋向于常数. 研究了过冷Ge熔体的凝固现象, 分析了Ge熔体的非等温结晶过程, 冷却速率越大, 则试样完全结晶所需时间越短.     

水冷换热系数的研究及平面凝固铸造的数值模拟

分别建立了喷雾冷却和平面凝固铸造的二维计算模型.根据对1070铝合金方锭末端冷却所测得的温度数据,反求出不同水压下冷却面表面温度与换热系数的变化规律,并将其作为边界条件导入平面凝固铸造的计算模型进行可靠性验证.结果表明:界面换热系数随冷却面温度的降低先升高后降低,在400K左右达到峰值.随着冷却水压的增加,换热系数的峰值和峰值对应的温度值也相应增大.铸造实验测温结果表明:所用平面凝固装置可实现凝固前沿宏观上呈平面上升,且凝固过程中铸锭各处冷却均匀;与数学模型计算结果吻合良好,说明该模型可用于平面凝固铸造工艺方案的研究.     

板坯连铸结晶器冷却水量控制分析

在建立板坯连铸凝固传热模型的基础上,通过模拟涟钢210转炉厂现行和拟调整的结晶器冷却制度,比较不同结晶器冷却水量对板坯质量影响.结果表明,涟钢210转炉厂结晶器弱冷却有下调空间,结晶器冷却水量为4000/380 L/min时,铸坯角部裂纹发生率最小.