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304NG不锈钢脱氧热力学研究

以抽锭式电渣重熔304NG不锈钢用Ca F₂-Al₂O₃-Ca O-Mg O-Si O₂渣系为研究对象,基于分子离子共存理论(IMCT)和Wagner-Chipman模型进行脱氧热力学研究,分析不同脱氧制度对钢中O、Al、Si及渣中Fe O质量分数的影响。研究结果表明,在无脱氧剂条件下,钢中的Al、Si先后被渣中的Fe O氧化,平衡时Al的氧化率为61.3%、Si的氧化率为9.7%,而O的增加量为75.1%;当采用Al,Ca Si,Al+Ca Si脱氧时,渣中Fe O质量分数分别能降低至0.12%,0.24%,0.10%;与单独使用Al,Ca Si相比,Al+Ca Si复合脱氧剂不仅具有良好的氧势控制能力,而且钢中Al、Si相对于电极原始质量分数变化幅度较小;在电渣重熔过程中,钢中O的质量分数由Al-O平衡决定。     

GH36A合金电渣重熔Mg含量的控制

本文根据文献热力学数据,导出了反应; [Mg]％_(F~0)+[O]％=MgO_((s))的标准自由能变化ΔG°=-505009+145.03T,J.mol~(-1)(1780≤T≤2000°k)进而用热力学分析了GH36合金在含MgO或MgF_2渣系中电渣重熔合金中Si、Mn等成分对产生或保持合金中含有≥0.0020Wt％Mg的不可能性,提出了含Mg的GH36A合金电渣重熔时自耗电极中含有少量Al的必要性。研究了原始Al含量([Al]_0)、原始Mg含量([Mg]_0)以及熔渣成分对锭中Mg含量[Mg]的影响。当渣池温度为1690±10℃,0.32≤[Al]_0≤0.62Wt％,0.0035≤[Mg]_0≤0.0140Wt％,熔渣成分为0.10≤N_(MgO)≤0.30,0.05≤N_(Al_2O_3)≤0.21,N_(CaO)≤0.15范围,建立了GH36A合金电渣重熔控制[Mg]的关系式。 研究发现,含有适量的Mg、Al的GH36A合金可大幅度地提高合金在650℃,372.65×10~6Pa的缺口、光滑持久寿命,消除合金缺口敏感性。     

电渣重熔钢钢水离心浇铸用熔渣

有衬电渣炉炼制的钢水进行离心浇注的过程中，选定ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＣａＦ２－Ｎａ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ渣系，按给定渣系成分的熔渣进行带渣离心浇注试验，试验结果表明：新渣系未对浇注钢水产生任何污染，形成的渣皮非常均匀，厚度仅在１～２ｍｍ之间，有效地防止了表面裂纹和气孔的产生。     

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.     

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.     

电渣重熔结晶器复合传热模型

针对电渣重熔结晶器内钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水体系中的复杂传热过程,根据钢锭和渣皮的热缩性、炉渣和气隙的分布等将结晶器传热现象分为5种模式,基于结晶器轴向温度梯度最大原则划定各传热模式间的界限.综合5种传热模式的传热方式建立关于钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水界面间复合传热过程的统一数学模型.利用电渣重熔结晶器多点连续测温系统,将测得的温度值作为边界条件,得出电渣重熔系统中钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水界面的温度和沿径向传递的热流量.利用计算的结果分析该复杂传热体系中5种传热模式径向温度变化的规律.     

低真空对电渣重熔工艺和铸锭质量的影响

脱氧和夹杂物控制是电渣重熔钢锭质量提升的关键.分别在氩气保护的常压和低真空(10 kPa)条件下重熔H13电极,结合热力学计算,分析了低真空对电渣重熔工艺过程和铸锭质量的影响.结果表明,相比常压,低真空条件下渣池含气率升高,熔速波动更剧烈,所得电渣锭表面质量较差.常压和低真空条件制得电渣锭中总w_O分别为24×10^-6和18×10^-6,碳脱氧反应随压力降低而加强,并逐渐取代铝脱氧.相比Al-O平衡,10 kPa条件下与电极中w_C平衡的溶解w_O更低,因而能够进一步降低钢锭中w_O.碳脱氧产物是CO气体,不会引入新的夹杂物.常压和低真空条件制得电渣锭中夹杂物的类型没有明显区别,最大夹杂物尺寸从14.9μm分别减小到10.5μm和8.3μm,等效直径小于3μm的夹杂物检出比分别为63.85%和75.91%.低真空条件能够进一步细化夹杂物,提高钢锭洁净度.     

电渣重熔与连铸轴承钢中的夹杂物

研究了电渣熔前后钢中氧及夹杂物的变化。结果表明，用电渣重熔工艺生产同承钢，虽然氧含量比连铸钢高，但其大颗粒夹杂物数量少，尺寸较小，分布均匀，因此疲劳寿命高。     

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.     

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.     

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.