电磁分离铝熔体中夹杂颗粒运动的模拟计算

根据电磁流体力学 (MHD)的基本理论 ,建立了在采用矩形电磁线圈和工频电源的条件下电磁分离铝熔体中夹杂颗粒的体积力、颗粒运动速度等数学模型·模拟计算结果表明 ,电磁体积力越大 ,分离力越大 ,夹杂颗粒运动速度越快 ;夹杂颗粒的粒径越大 ,颗粒运动速度越快 ;粒径大于 30 μm的夹杂颗粒运动速度较快 ,容易用电磁方法分离 ,粒径小于 10 μm的夹杂颗粒运动速度较慢 ,难分离·

非金属夹杂物三维形貌及其包裹的非夹杂物颗粒物来源分析

钢中非金属夹杂物的分离提取过程,需要解决外来因素的干扰问题,准确判断是否来源于钢中,是夹杂物检测与表征方法的重点。分析了在实验室环境下,以U75V重轨钢为代表,采用酸溶法和非水溶液电解法分离提取出钢中非金属夹杂物,利用扫描电镜对夹杂物的基本形貌和成分进行了系统的分析研究。结果表明,利用电磁搅拌装置的酸溶法能有效得到耐酸类的夹杂物形貌和成分,其最佳溶液配比为盐酸（1＋1）;采用非水溶液电解法能够得到耐酸类和不耐酸类的微米和纳米尺度的非金属夹杂物,电解时间控制在8-10h。与此同时,U75V重轨钢的酸溶和电解法分析结果表明,夹杂物中存在大尺寸不规则状的颗粒物,经分析判断该类是外来的颗粒物,被定义为非夹杂物,主要来源于空气中、自来水、干燥箱和电解槽内等,其成分为MgO、CaO、SiO2和Al2O3,与钢中的氧化物夹杂物成分接近,从而对生产过程中控制夹杂物的措施易造成不准确的指导。因此,在分离提取钢中夹杂物的过程中,需要严格的保护操作,杜绝不利因素的干扰,准确得到钢中夹杂物的三维形貌、尺寸、化学成分等详细信息,能够为工艺改进或实验研究提供有效的支持。

利用超重力分离铝熔体中的夹杂颗粒

利用Al-17%Si-4.5%Cu熔体中密度较小的初生硅颗粒模拟金属熔体内部的夹杂物,并采用超重力场分离熔体中的夹杂颗粒,研究了不同重力系数条件下,金属熔体中夹杂物的分离规律.实验结果表明：经过超重力处理后,初生硅颗粒在试样上部区域发生明显的偏聚现象,试样内部出现无初生硅颗粒区域,且随着重力系数的增加,无初生硅颗粒的区域面积逐渐增大,说明重力系数越大,硅颗粒在试样上部区域的聚集程度越好.随着重力系数的增大,试样的净化效率逐渐升高,当重力系数（G）为500时,试样的净化率达到了84.98%.利用DPM离散相模型对超重力场下熔体内部硅颗粒的具体受力情况进行分析,并模拟研究铝熔体内部硅颗粒在不同重力场中的分离行为.数值模拟结果证明了夹杂颗粒在沿着超重力方向上的运动行为近似符合Stokes运动定律.这表明超重力场可以有效分离金属熔体中的夹杂物.

连铸中间包钢液中夹杂物颗粒运动轨迹的数值模拟

用数学模型的方法计算了中间包具体工艺条件下钢液的流场，在此基础上采用 Ｇｉｌｌ 法计算跟踪了夹杂物的运动轨迹，得到夹杂物颗粒上浮去除的极限尺寸。

大样电解法分析连铸板坯大颗粒非金属夹杂物来源

采用大样电解方法萃取Q235B钢连铸板坯中的大颗粒非金属夹杂物,用扫描电镜及能谱对比分析了连铸坯内弧、外弧、中心部位的夹杂物成分,判断了非金属夹杂物的来源,结果可为进一步提高连铸板坯的纯净度提供借鉴。

铁磁颗粒夹杂软基体复合材料的制备和特性分析

目的制备铁磁颗粒夹杂软基体复合材料,研究其磁学特性和力学特性。方法在室温条件下采用自然固化制备得到铁磁颗粒夹杂软基体复合材料。利用多物理场COMSOL有限元分析软件,研究单向磁场和单轴拉伸下颗粒体积分数对各向异性及各向同性的铁磁颗粒夹杂软基体复合材料特性的影响。结果颗粒体积分数对2种复合材料的相对磁导率及杨氏模量影响很大,且相同颗粒体积分数时,各向异性的铁磁颗粒夹杂软基体复合材料受颗粒体积分数影响更大。结论铁磁颗粒夹杂软基体复合材料的有效性能不仅和材料各组分的比例有关,而且和材料各组分的分布形式有很大关系。

轴承钢大颗粒夹杂物的高频超声波C型扫描检测

大颗粒夹杂物对轴承钢的疲劳寿命有重大的影响。针对轴承钢非金属夹杂物的评价方法进行了比较和分析。利用高频超声波C型扫描法对轴承钢钢材试样进行检测,并利用金相法对超声波C型扫描法检测的结果进行验证。结果表明:高频超声波C型扫描法用于检测轴承钢中的大颗粒夹杂物是非常有效的。

锻造圆钢中大颗粒夹杂的成因分析

通过对锻造圆钢中大颗粒夹杂缺陷的分析,找出了大颗粒夹杂的来源和成因。

单颗粒球状非金属夹杂物对螺栓性能影响

本文通过相同的生产工艺将单颗粒球状非金属夹杂物水平差异较大的ML40Cr材料加工成螺栓,研究单颗粒球状非金属夹杂物对螺栓金相组织和力学性能的影响。结果表明:金相组织、拉力载荷和硬度无明显差异,且无明显非金属夹杂物材料生产的螺栓疲劳强度比2级单颗粒球状非金属夹杂物生产的螺栓要高出22%。

大口径钕玻璃坯片中铂金颗粒的强激光辐照检测

采用输出能量为10 J、脉宽为10 ns、重复频率为10 Hz的Nd:YAG激光器,根据美国NIF、法国LMJ和俄罗斯LUTCH装置的铂金颗粒检测参数,建立了大口径钕玻璃铂金颗粒扫描平台。在此平台上,测试并研究了N31大口径钕玻璃内部的铂金颗粒夹杂物在强激光辐照下的破坏情况。高分辨率光学体视显微镜对铂金颗粒夹杂物破坏后的形貌进行了观测和讨论。初步研究表明,在正常生产工艺条件下生产出的钕玻璃,其内部不存在铂金颗粒夹杂物。当去除铂金的工艺出现异常时,在钕玻璃内部是有可能出现铂金颗粒夹杂物颗粒的。所建立的扫描参数能够将不可见的微颗粒有效地检测出来,从而及时准确反馈除铂金的工艺条件,确保钕玻璃生产的正常进行。

90t BOF-LF-VD工艺冶炼GCr15轴承钢的氧化物夹杂变化行为

GCr15钢的生产流程为90 t转炉-LF-VD-250 mm×280 mm方坯连铸-轧制。转炉出钢加铝脱氧,LF由高碱度渣[/%:55~58CaO,3~10MgO,12~16SiO_2,16~24Al_2O_3,≤1(MnO+FeO)]精炼,LF喂Al后T[O]为14×10^(-6),LF终点T[O]10×10^(-6)。采用SEM(扫描电镜)+EDS(能谱仪)的方法,研究了线材中超标DS类夹杂物的成分分布,发现夹杂物中心以复合氧化物CaO-MgO-Al_2O_3为主,外围包裹少量CaS;这些氧化物中,Al_2O_3含量约占65%,分布最为均匀;CaO含量约占20%,MgO含量约占15%。统计分析结果表明,VD真空处理后每平方毫米13μm以上大颗粒夹杂物数量增至7,软吹后降至2.1,线材中1/3大颗粒夹杂物来源于钢包渣带入。

电渣不锈钢宏观缺陷分析及改进方法

本文分析了电渣不锈钢20Cr13宏观缺陷出现原因,通过钠元素的追踪锁定宏观缺陷由原始电极坯大颗粒夹渣导致,电渣重熔后未完全去除,说明电渣过程对大颗粒物的去除是有限的,也为生产实践者提供了不同的分析角度,并提出了采用两次电渣和降低熔化速率消除宏观缺陷的生产工艺。

集成电路用超高纯铝铸造生产实践研究

超高纯铝铸锭是溅射靶材的上游关键材料,本课题根据生产实践中的对比试验,探究不同原料配比对超高纯铝铸锭的不纯物、颗粒物、内部质量的影响,旨在为生产高品质集成电路用超高纯铝铸锭提供参考。生产实践结果表明,重熔料表面进行清理是必要步骤,随着重熔料在原料中占比升高,铝中颗粒物夹杂数量和尺寸有升高和长大的趋势,在生产实践中重熔料在原料中的占比应该控制在30%以下。

高频磁场下熔体夹杂迁移行为的研究

本文研究了高频磁场中熔体夹杂的迁移行为,利用感应线圈产生的高频磁场,选取Al-2%Fe、Al-5%Fe合金中的产生的富铁相作为研究对象。颗粒与熔体之间的导电率存在很大的差异,当外加磁场时,产生的电磁力作用于熔体,固相颗粒将向分离器外壁面迁移而除去。通过加入变质剂Mn元素研究其对富铁相形貌的影响,研究表明:在Mn/Fe的摩尔比为1.4～1.5时,针状的富铁相变成了块状或汉字状,减小富铁相再熔体中迁移受到的阻力,使之更利于在熔体中迁移,并进一步探讨了电磁分离过程中各工艺参数对夹杂颗粒迁移行为和实际分离效率的影响。

铁道车辆用车轴钢夹杂物分析及改善措施

通过金相显微镜、扫描电镜和能谱仪观察了铁道车辆用车轴钢中夹杂物形貌,并分析了其成分,提出了工艺优化方案,研究了优化工艺对夹杂物的去除效果。结果表明:采用传统工艺生产的车轴钢内部存在1.0~1.2 mm的团聚型大尺寸Al_(2)O_(3)+2CaO夹杂物。通过提高转炉终点碳和磷一次命中率、转炉终点Al含量由0.015%~0.020%提高到0.020%~0.025%,Ca含量由0.0010%~0.0015%提高到0.0015%~0.0020%,延长LF和VD软吹时间、减少LF和VD过程的铝线和硅钙线喂入量、增大中间包容量、增高中间包下挡墙、结晶器水口优化为6孔旋流水口等可有效控制大颗粒夹杂物的生成和去除。

用大样电解法分析钢中大型非金属夹杂物

应用大样电解法对莱钢转炉生产的20CrMnTiH钢中的大颗粒非金属夹杂物形貌、尺寸、数量、成分及来源进行了分析，研究了大颗粒非金属夹杂物来源，为工艺改进和质量提升提供了重要依据。

电工硅钢连铸过程中非金属夹杂物行为研究

本文以国内某钢厂电工硅钢为研究对象,通过工业试验及取样分析,研究了不同浇铸阶段电工硅钢中间包钢液和连铸坯中w(T.[O])和w([N])的变化以及大颗粒非金属夹杂物的含量、粒度、类型及来源。在本实验条件下得到以下结论:硅钢头坯中w(T.[O])、w([N])明显高于交接坯、正常坯和尾坯,不同浇铸阶段硅钢连铸坯中的w([N])均高于中间包钢液中的w([N]),连铸过程二次氧化严重;连铸坯中的大颗粒夹杂物主要源于渣金混卷和耐火材料的侵蚀,中间包和结晶器内流场的稳定性控制水平有待于提高。

外来夹杂物颗粒对枝晶生长形态影响的相场法研究

在KKS相场模型基础上提出了一种耦合取向场的二元合金相场模型.通过该模型分析了外来夹杂物颗粒与晶粒之间的取向错配对于枝晶生长的影响,模拟结果表明外来夹杂物颗粒的大小、位置、数量以及与晶粒的取向差等因素均对枝晶生长形态有较大影响,外来夹杂物颗粒会造成枝晶臂的偏转与分叉,从而最终形成各种形貌的非规则枝晶.

强激光辐照前后钕玻璃中铂金颗粒夹杂物的电子探针显微分析

采用电子探针显微分析(EPMA)技术分析和研究了强激光辐照前后连续熔炼钕玻璃中铂金颗粒的各种形态。强激光辐照后的铂金颗粒夹杂物呈现出3种典型的EPMA形貌,这是铂金颗粒吸收激光能量引起的热应力和蒸气压共同作用的结果,钕玻璃的热力学性质对其形态也有一定影响。对比锆和锡夹杂物的EPMA分布特性可以发现铂、锆、锡被共同包裹的现象。

60Si2Mn弹簧扁钢疲劳断裂的原因分析

通过电子显微镜和扫描电镜分析，发现60Si2Mn弹簧扁钢疲劳断裂的主要原因是用户加工工艺不当，成品板簧表面有全脱碳；材料内部存在带状铁素体有害组织；部分材料内存在大颗粒夹杂物。