CaF_(2)-Al_(2)O_(3)-CaO渣系对H13热作模具钢电渣锭冶金质量的影响

模具钢的组织与性能是影响模具使用寿命的关键因素。电渣重熔是目前高端模具钢锭生产的主流工艺,而渣系对电渣锭的纯净度、夹杂物水平和成分偏析等均有较大影响。本研究设计了3种不同配比的CaF_(2)-Al_(2)O_(3)-CaO渣系,利用金相显微镜、扫描电子显微镜等检测手段研究了渣系对电渣锭脱硫率、气体含量、带状组织和冲击功等的影响,并分析了不同渣系生产的H13钢电渣锭组织与冲击性能。结果表明,使用48%CaF_(2)-23%Al_(2)O_(3)-23%CaO和38%CaF_(2)-28%Al_(2)O_(3)-28%CaO渣系生产出的电渣锭的夹杂物水平高,且钢中各类夹杂物评级均低于0.5级。采用38%CaF_(2)-28%Al_(2)O_(3)-28%CaO渣系生产的H13钢电渣锭,成分偏析和带状组织减少,横向无缺口冲击功达到384.67 J。

电催化氧化法处理渣场渗滤液废水的研究

采用电催化氧化法处理渣场渗滤液废水,考察了极板材质、极板间距、电流密度、反应时间等因素的影响。结果表明,在Ru-Ir-Ti电极、极板间距20 mm、电流密度25 mA/cm^(2)、反应时间60 min条件下处理效果较好,COD去除率71.97%,B/C值由0.028上升到0.52,水质可生化性得到明显提高。

新型镍基GH4151高温合金ESR数值模拟及工艺优化

GH4151合金是高合金化难变形高温合金,在冶炼过程中易产生元素偏析,使铸锭具有较大的开裂倾向性。本文借助MeltFlow-ESR商业数值仿真软件,结合现场实际电渣冶炼工艺,对新型镍基高温合金GH4151电渣锭铸态组织的一次、二次枝晶间距进行模拟计算,对不同电渣重熔工艺条件下的渣池温度和金属熔池形貌进行分析,寻求合适的冶炼工艺,降低试错成本。结果表明:随着熔化速率增加(130~210 kg/h),渣池温度先升高后降低,枝晶间距呈增大趋势;金属熔池形貌整体逐渐由“U”型向“V”型转变,熔池深度与熔化速率满足一定的线性关系。渣量对熔池体积的影响较为复杂,当熔化速率为140 kg/h,渣量由50 kg增加到75 kg时,熔池深度由199 mm增加到205 mm;而当熔化速率为180 kg/h时,渣量从67 kg增加到120 kg时,熔池深度变浅。通过工业试验得到无缩孔和无裂纹缺陷的大锭型d 450 mm电渣铸锭,渣皮厚度为1.78 mm,与模拟结果接近。另外,实验测量的枝晶间距结果与模拟计算结果基本一致,可以利用该模拟软件对电渣锭的枝晶间距进行预测。

电渣熔铸渣池热电场有限元模拟的前置处理

对电渣熔铸渣池进行了热电场有限元模拟的前置处理,建立了电渣熔铸渣池热电场数学模型,定义了以自耗电极、渣壳、水冷结晶器、渣池为对象的计算区域。借助大型有限元软件ANSYS,对计算区域进行了合理的单元、插值函数选取以及网格划分,研究发现渣池存在两个区域:一是温度很高、电流密度很大且分布很不均匀的小区域,位于自耗电极端部附近,为高热源区,另一是电流密度小且分布几乎均匀的大区域,为低热源区。

不锈钢连续定向凝固的试验研究

用电渣感应连续定向凝固方法 ,对不锈钢的连续定向凝固进行了试验研究。结果表明 ,用该法可稳定地进行不锈钢的连续定向凝固 ,是实现高熔点黑色金属连续定向凝固最有前途的方法之一。

工艺因素对电渣感应连续定向凝固过程稳定性的影响

研究了工艺因素对电渣感应连续走向凝固过程稳定性的影响．结果指出，固液界面位置是衡量其稳定性的一个重要指标，工艺因素通过它对稳定性产生影响，正锥度的结晶器型腔以及结晶器壁内的温度分布与温度梯度是下拉法连续定向凝固稳定进行的关键．

电炉钛渣相组成和除杂机制研究

采用化学分析、X射线衍射和扫描电镜等分析方法,对电炉钛渣的相组成进行了研究,查明了钛渣主要由黑钛石固溶体、塔基石固溶体、硅酸盐玻璃体和游离的TiO2组成。分析了钛渣相组成和杂质的形成原因,提出了电炉钛渣的除杂机制,并通过盐酸常压浸出和硫酸加压酸浸试验,验证了主要结论,即钛渣相中的大部分铁、锰、镁、硅等杂质对无机酸本身固有惰性,直接采用酸浸法除杂,将钛渣中TiO2的品位提高到大于90%是不可行的,要使钛渣中的杂质能更有效地除去,在对钛渣进行酸浸除杂前,需对钛渣进行改性处理,破坏钛渣中的固溶体结构。

全封闭Ar气保护电渣重熔GH4169合金

上海五钢采用ALD 5t全封闭Ar气保护电渣重熔炉 ESR(Ar)冶炼了GH4 16 9合金锭 ,分析结果表明 ,ESR(Ar)电渣锭氧、硫含量和锭头尾碳、铝、钛之差远低于一般ESR工艺 ;VIM(真空感应熔炼 ) +ESR(Ar)工艺冶炼合金中平均氧含量 6× 10 - 6 远低于VIM +VAR(真空电弧重熔 )工艺冶炼合金中平均氧含量 13× 10 - 6 ,所以ESR(Ar)

ANSYS的金属表面电渣加热的试验与模拟

金属表面电渣加热是一种新的金属表面加热技术。在电渣主动和被动加热试验的基础上,对金属表面电渣加热过程中的热电场传输现象进行了模拟研究。初步试验和模拟结果表明,在金属表面电渣主动加热过程中,电极和被加热金属之间的高密度电流形成的高热源区使金属表面迅速升温。这种加热技术具有加热速度快、节能等特点,从而为金属材料的复合和对金属进行表面处理时的加热方法开辟了一条新的途径。

电渣熔铸速度对金属凝固组织的影响

采用移动传热边界法及CAFE法,模拟了在不同熔铸速度下铸锭晶粒的生长过程以及二次枝晶臂间距的分布,进而探讨了熔铸速度对铸件凝固质量的影响。结果发现,电渣熔铸过程中,金属熔池的形状决定了柱状晶的生长方向。随着熔铸速度的增加,生长方向与熔池上升方向之间的夹角也增大,这会造成铸件力学性能的降低。二次枝晶臂间距是决定铸件冶金质量的一个重要因素,其是铸件局部冷却速度的函数。随着熔化率的增加,二次枝晶臂间距减小,这有利于减小铸件中的晶内偏析及显微缩孔的产生,从而有利于提高铸件质量。熔铸速度是电渣熔铸过程的主要控制参数,对铸件凝固质量有很大的影响,太高或太低的熔铸速度均会造成铸件凝固质量的降低。

电渣熔铸过程渣池电场温度场的ANSYS有限元分析

采用三维SOLID69热电耦合单元对电渣熔铸渣池进行了ANSYS热电场有限元模拟,建立了电渣熔铸渣池热电场数学模型,定义了以自耗电极、渣池、渣壳为对象的计算区域.选用Langrange插值函数,研究发现渣池存在两个区域:一个是温度很高、电流密度很大且分布很不均匀的小区域,位于自耗电极端部附近,为高热源区,另一是电流密度小且分布几乎均匀的大区域,为低热源区.

基于有限元电磁场分析的电渣炉结构优化

基于有限元软件,采用数值模拟的方法研究了电渣炉重熔期大电流导体产生磁场的空间分布规律.计算结果表明,磁感应强度在电极表面的分布在单导线返回电流时最大相差35.22%,双导线返回电流时最大相差13.26%,四导线返回电流时最大相差5.8%;这种磁感应强度的差别导致电极表面产生的涡流密度不均匀,进而影响电极熔化速率.从磁场对重熔工艺产生影响的角度来考虑,采用结构对称炉型可较大地减少磁场对工艺的不利影响,减少熔池内搅拌力不均匀等不利因素.分析指出,为了减少电抗造成的电能损失,消除散磁,降低电流的搅拌作用,防止出现点状偏析,同轴设计电路(同轴导电立柱、同轴电缆)将会成为电渣炉今后的发展方向.

电渣重熔中电极熔化过程的模拟研究

将电渣重熔过程分为初始阶段与稳定阶段,并对自耗电极从自初始阶段开始熔化到稳定阶段金属熔滴长成的过程进行了数值模拟分析,结果表明,渣池中的电流密度分布决定了渣池中温度的分布规律,在自耗电极形成金属熔滴时,将会使金属熔滴下方渣池产生高温区,从而有利于电渣过程中杂质的去除。

电渣炉智能控制系统的开发与应用

递减功率熔炼控制被认为是保证电渣炉钢锭质量的有效的控制方法。根据电渣工艺优化的要求,开发了基于递减功率熔炼控制为核心的电渣炉智能控制系统。该系统具备连续有载调压和电极插入位置精确控制的功能。系统在近20台工业电渣炉上得到应用,实际运行结果表明系统可靠性高、运行稳定、人机界面好、易于操作和维修,能达到预期的各项工艺操作控制要求,特别是在保证钢锭结晶质量、降低电耗和加快生产节奏方面效果明显。

直径2000mm超大型高温合金涡轮盘的制造工艺研究

通过大型高温合金钢锭电渣重熔工艺的研究，成功试制出了国内最大高温合金钢锭——GH2674合金φ900mm的钢锭；开发了新的涡轮盘分区变形的锻造工艺，利用4000t快锻机成功试制出了φ1840-φ2118mm的超大型高温合金涡轮盘。采用分区锻造新工艺生产的超大型GH2674舍金涡轮盘，组织与性能全部满足技术标准要求，其晶粒组织比传统模锻的大型涡轮盘晶粒组织更加细小，而且不同部位的晶粒组织比较均匀。

含铝钛合金电渣重熔中的渣系设计及脱氧热力学

以炉渣离子、分子共存理论为基础,1Cr21Ni5Ti钢为研究对象,Al为脱氧剂,根据熔渣-金属中各个组元的平衡反应和质量守恒,建立了脱氧热力学模型,并在脱氧基础上设计了渣系.在脱氧剂Al不同的加入量条件下对1Cr21Ni5Ti钢中的Si,Al,Mn的平衡质量分数和渣中Ti O2的需求量进行了计算,Ti O2的加入保证了钢中Ti的含量.结果表明:随脱氧剂Al的增加,Si,Al,Mn,Al2O3的平衡质量分数呈上升的趋势,Si O2,Fe O,Mn O以及渣系中Ti O2的设计量呈下降的趋势;当Al加入量达到0.2%后,渣中不稳定氧化物含量很低,大部分Al进入到钢液中,造成钢液增[Al].根据1Cr21Ni5Ti的Si,Al,Mn的成分要求,得到Al的最大加入量为0.15%/吨钢,此时渣系中Ti O2的设计量为4%,达到保钛的目的.

金属表层电渣加热的实验模拟研究

介绍了一种新的金属表层电渣加热技术,并在电渣主动加热和被动加热试验的基础上,对金属表层电渣加热过程的热电场传输现象进行了模拟研究。初步试验和模拟研究结果表明,金属表层电渣主动加热过程中,电极和被加热金属之间的高热源区使金属表层迅速升温,具有加热速度快、节能等特点,从而可为金属材料的复合和对金属进行表面处理时的加热方法开辟新的途径。

电渣净化对ZL205化学成分及组织的影响

利用光学金相显微镜及直读光谱仪分析了ZL205A经电渣净化前后的组织差异及化学成分变化。研究发现:ZL205A在经电渣净化后,组织均匀,晶粒明显细化;净化过程中钛元素烧损严重,达48%左右。

振动调制工艺改善电渣焊接头性能的研究

首次将振动调制工艺应用到常规电渣焊中。在焊缝位置分别施加振动加速度为 0、0 3g和 0 6g三种振动参数 ,试验发现振动调制工艺可以大幅度提高高炉厚板电渣焊焊接接头的侧弯性能 ,0 6g加速度时试样侧弯性能合格率达到 1 0 0 %。同时该工艺能明显地细化焊缝和热影响区组织 ,随着振动加速度的增加 ,晶粒细化的效果更明显 。

微量铝对20Mn1A电渣钢低温冲击韧性的影响

电渣重熔20Mn1A钢中含有微量铝，可明显细化奥氏体晶粒，使钢在正火后获得均匀细小的铁素体加珠光体组织，从而显著地提高了钢的低温冲击韧性。