磨球钢B2可浇性差的成因分析与控制

针对河北某厂磨球用钢B2在浇注过程,偶发中间包塞棒上涨,可浇性差的现象,采用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪对冶炼过程中各工序钢水内的显微夹杂物、大型夹杂物以及精炼渣进行了分析。结果表明,精炼造渣操作不稳定;RH冶炼过程及静吹结束后,夹杂物去除率分别为9.3%、8.1%、8.7%,中间包内显微夹杂物种类主要为Al_(2)O_(3)-MnS夹杂,钙铝酸盐夹杂,硅铝酸盐夹杂和MnS夹杂,来自RH出站时夹杂物的继承,还有少量SiO_(2)-CaO-MgO复合夹杂物,为卷渣产物;大型夹杂物含量分别为23.9 mg/10 kg、32.7 mg/10 kg、22.8 mg/10 kg,平均含量为26.5 mg/10 kg,高于国内同类钢种的先进水平5 mg/10 kg。大型夹杂物种类主要以Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-CaO、Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-CaO-MnO、Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-CaO-MnO-MgO复合脱氧产物为主,约占夹杂物总量的90%以上,大小分布在50~300μm。其中部分脱氧夹杂物含有K、Na等元素,说明夹杂物主要为脱氧产物在上浮过程中粘附钢包渣、中间包渣,反映出钢包渣和中间包渣吸附夹杂物能力不足。明确了可浇性差的主要原因是精炼渣和中间包渣吸附夹杂物效果不理想,LF炉造渣不稳定,且中间包钢水流场易造成卷渣,生成了大型夹杂物。通过优化精炼渣和更换中间包渣,优化中间包钢水流场等措施,基本杜绝了钢水流动性问题,钢水质量得到了有效提高。

结晶器钢水液面流速检测技术研究

结晶器液面流速是影响卷渣最为关键的因素之一,但由于结晶器内钢水温度高达1600℃,常规测速装置和方法都无法进行有效检测,所以高温钢水流速测量一直是炼钢领域的技术难题之一。研究了结晶器钢水液面流速测量技术,开展测速杆偏转角和钢水流速换算关系的理论计算,并开发结晶器液面流速的检测装置,在现场开展结晶器钢水流速测量的工业试验,此装置能够连续准确地检测结晶器液面钢水流速,对结晶器流场的优化意义重大。

液固两相流中Q235钢的冲刷腐蚀行为研究

随着原油中含砂量的迅速增加,冲蚀腐蚀逐渐成为管道失效的关键因素,尤其是弯头部位。因此通过腐蚀速率、腐蚀形貌和电化学实验研究90°弯头的冲刷腐蚀行为。结果表明,随着实验时间的增加,Q235钢在不同角度的腐蚀速率呈线性增加,而最大点蚀深度基本保持不变。在进口θ=0°~45°,Q235钢受到冲刷和冲击的共同作用,随着角度的增大,Q235钢表面腐蚀产物层的破碎程度越来越严重;在出口θ=45°~90°,Q235钢仅受冲刷影响,腐蚀产物和孔洞的分布具有明显的方向性。在该文研究的条件下,纯冲蚀电流密度仅为冲蚀-腐蚀电流密度的42.16%,原因主要是疏松的FeO(OH)对电化学过程有促进作用,同时也能加速产物的扩散。

船舶不锈钢在气液耦合流动中的腐蚀特性

不锈钢具有良好的机械加工与耐腐蚀性能,在船舶领域广泛应用。含氯海水与空气的耦合作用导致不锈钢点蚀加剧,严重威胁船舶安全运行。本文采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱以及扫描电镜等技术,对不锈钢在气-液耦合流动中的腐蚀行为进行研究。实验结果表明,腐蚀体系极化电阻是影响不锈钢点蚀的关键参数。空气流量与溶液流量增加,导致液膜中腐蚀粒子浓度梯度变大,传质过程加速,不锈钢点蚀加剧。

连铸中间包内钢液流动特性及控流技术

中间包内钢液的流动状态对钢中夹杂物的去除效率影响较大。增加中间包容量可使铸坯内弧一侧Al2 O3 总量显著降低 ,在中间包使用挡墙和坝可减少内、外侧钢流温度差和拉漏发生率 ,去除钢中夹杂物。过滤器、湍流缓冲器和旋涡控制装置等相关技术的应用均提高了铸坯的清洁度。

80t圆柱形LF精炼炉的水模型和三维数值模拟的研究

通过建立的水模型和三维Enler数学模型,试验研究了80 t LF底吹偏心位置对钢水混匀时间和钢包纵截面流场的影响。结果表明,最佳底吹偏心位置为0.550R(钢包半径),使混匀时间短,具有较佳的流场分布,有利于夹杂物上浮与去除。

板坯结晶器内钢液综合冶金行为的数值模拟

数值模拟了板坯结晶器内钢液的综合冶金行为。结果表明:钢水的流动状态主要决定于浸入式水口钢水射流形态和强度。在已经给定浸入式水口工作端的条件下,由于水口吐出孔附近存在低压抽引回流区,所以钢水仅从吐出孔下部流出,降低了水口吐出孔的有效利用面积。大断面会使其弯月面的过热度降低;坯壳温度变化主要集中在窄面冲击区域,该区域坯壳温度随铸坯断面增加而降低。断面尺寸为1400 mm×230 mm和1600 mm×230 mm的铸坯,结晶器出口处窄面凝固坯壳厚度能达到11.5 mm;对于1800 mm×230 mm断面在结晶器出口处窄面凝固坯壳厚度能达到13.4 mm。铸坯宽面坯壳厚度受断面变化的影响很小。

吹氩钢包内钢液流速的实际测定和理论计算

本文介绍利用紊流下形阻系数近于常数的条件，对６０ｔ吹氩钢包内的主流股流速进行实际测量的原理、方法和结果。结果表明，包内钢液的主流股流速数量级为１０￣（－１）～１０°ｍ／ｓ，常在０．１～０．４ｍ／ｓ间波动，并与（ｇＱ＿０）￣（１／３）成线性关系。在实测基础，利用Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和ｋ－ε紊流模型通过ＳＩＭＰＬＥＲ方法对钢液流动进行了计算，计算结果与实测数据基本相符。

中间包稳流器在德马克连铸机上的应用

对中间包稳流器在德马克连铸机上的应用情况进行了研究,分析了其对钢液流动状态和钢水在中间包内平均停留时间的影响。结果表明,使用中间包稳流器能有效地防止短路流,改善中间包冶金效果。

板坯连铸结晶器内钢水流场和传热凝固数值模拟

以鞍山钢铁集团公司中薄板坯连铸机为研究对象,利用商业软件CFX4.4对结晶器内钢水流场和传热凝固进行了数值模拟,主要研究了三孔浸入式水口的冶金特征及其对结晶器内钢水流场和温度场的影响。结果表明,采用三孔浸入式水口可以优化结晶器内钢水流场和温度场,稳定坯壳发育和成形,防止拉漏。

20钢在CO_2/水溶液气液两相流液相中的腐蚀行为

利用SEM,XRD,EDS等研究了20钢在CO2/水溶液气液两相分层流液相中的腐蚀速率、腐蚀形貌以及腐蚀产物膜层的成分,并初步分析了其腐蚀行为机制。结果表明:随着时间的延长20钢腐蚀速率呈现不规则齿状规律变化,在4 h和8 h分别出现腐蚀速率峰值,腐蚀速率分别为2.27 mm/a,1.66 mm/a,5 h和12 h时出现腐蚀速率的谷值为1.02 mm/a,在8 h时腐蚀产物膜层由厚度为6μm左右致密的内层膜和厚度为9μm左右疏松的外层膜组成,腐蚀产物的主要组成元素为Fe、C、O,内层产物膜中Fe、C与O原子比稳定,而外层产物膜层的Fe、C与O原子比在膜层厚度方向上变化较大。

RH处理过程钢液流动行为的三维数值模拟

以300 t RH-MFB工艺参数为基础,建立了整个装置内钢液流动的三维数学模型。用双流体模型处理气液两相流,以分析吹氩流量、真空度、吹氩喷嘴排布等因素对钢液流场和循环流量影响。结果表明,当吹氩流量在4000 L/min以下时,循环流量随吹氩流量提高而提高;该装置以67 Pa,吹氩流量3500 L/min,浸渍管浸入深度600 mm和上下交错排布16个吹氩喷嘴较合理。

碳钢在液/固双相管流中磨损腐蚀的电化学行为

利用自行研制的管流动态模拟试验装置 ,研究了碳钢在液 /固双相流中的磨损腐蚀 .结果表明 :碳钢在含有5 %河砂的双相流动 3 5 %NaCl溶液中 ,磨损腐蚀速度随流速的增加而显著增大 ,没有像单相流中出现磨损腐蚀速度显著降低的流速区段 ,其磨损腐蚀过程仍主要受阴极氧扩散控制 .对碳钢施加阴极电流 ,由于抑制了腐蚀电化学因素 ,从而大幅度削弱了与流体力学因素间的协同效应 ,使碳钢的磨损腐蚀大大减轻 .

板坯连铸过程中钢液流动与凝固现象的数值模拟

针对板坯连铸过程,建立了钢液流动、传热、凝固的三维耦合数值计算程序,计算、分析了该过程钢液的流动、凝固特征,以及在浸入式水口区域和结晶器边部等局部区域钢液的流动、温度分布特点.计算结果表明,从浸入式水口出口注入的钢液,在流动的区域内形成2个空间分布的大循环区域,这两个循环区域中心的温度相对较低.上循环流在结晶器窄边附件由于拉坯的作用形成了小的狭长循环,同时有倒钩状温度分布情况.结晶器表面钢液的流动速度、湍动能分布大小以及F数,在一定程度上可以表征结晶器液面波高以及与铸坯质量的关系.

连铸中间包内钢水流动的数学模型

开发了一个求解三维湍流N-S方程的计算机程序, 根据上海梅山冶金公司炼钢厂连铸中间包的结构和操作工艺参数, 建立了描述钢水流动的数学模型, 并利用该程序进行仿真计算, 分析中间包内钢水流动的合理性, 同时对中间包使用上、下挡墙后, 钢水流动状况进行分析预测, 并对中间包结构改造和操作优化提出建议。

离心中间包净化钢液的物理模拟

采用物理模拟的方法,对离心中间包净化钢液的动力学进行了考察。采用低熔点金属液,分别考察金属液柱高度、锥度、磁感应强度、电阻率、磁场分布、屏蔽等对金属液旋转运动的影响。结果表明,增加磁感应强度、提高金属液柱深度、适当增加金属液旋转腔的锥度将有助于获得更高的金属液转速;金属液旋转速度与金属液的电阻率成反比关系。当磁感应强度为14.4mT时,钢液的转速预计可达80r/min;采用活塞流模型计算的夹杂物去除效果表明,100 r/min的钢液转速和钢液1t/min的流量下,直径20μm以上的夹杂物去除效率可以达到70%以上。

液固两相流对A182F347不锈钢材料的磨损特性

以直径为150μm的Si O2和Al2O3混合物为磨料,在自制的旋转式液-固两相流冲蚀试验装置上研究冲击角度、冲击速度及浆体浓度对奥氏体不锈钢A182F347的冲蚀规律,结合试件表面的冲蚀形貌分析,揭示稀相液固两相流体系下奥氏体不锈钢A182F347冲蚀机理。结果表明：4%~8%的浆体浓度下,冲击角度对试件的冲蚀规律近似,即在冲击角度为60°时出现磨损率峰值,峰值两侧区域磨损率逐渐降低;浆体浓度为6%,冲击速度从1.65 m/s增加至3.85 m/s时,试件磨损率呈指数增加;在高流速下,冲击角度为60°,浆体浓度小于6%时,试件磨损率受浆体浓度的影响较小,浆体浓度大于6%时,浓度越高,试件磨损率越大。在低流速下,浆体浓度大于8%时,试件磨损率受浆体浓度影响较小;A182F347的冲蚀磨损在低冲击角度下,以犁沟切削磨损为主,在高冲击角度下,以锻打变形磨损为主。建立的数学模型与试验结果较吻合。

降低大方坯中间包临界液面高度工艺研究

中间包底部水口附近结构和流场形态影响中包临界液面高度。通过在中间包底部水口附近加抑流件的水模型优化实验及工业试验,确认了加抑流件可以降低中包临界液面高度,在工业生产中抑流件使用是安全的,中间包合理停浇液面对尾坯纯净度无影响。

气液双相流条件下HCO_3^-对J55钢腐蚀行为的影响

HCO3-在油气田地下水中含量丰富,其电化学特性活跃,它对J55钢的电化学行为有着极大的影响。国内外大量学者对这一问题进行了研究,但他们的研究结论都是在静态条件下得出的,而对气液双相流条件下HCO3-对J55钢电化学性能影响的研究则较少,且没有具体的结论。为此,利用电化学阻抗谱技术(EIS)研究了NaHCO3溶液浓度为0.1mol/L时的气液双相流对J55钢腐蚀行为的影响。结果发现:阻抗谱由高频和低频两个容抗弧组成,腐蚀时间越长,钝化膜对基体的保护作用越好,容抗弧半径越大,试样的抗均匀腐蚀能力越大,试样表面腐蚀速度越慢。

回火温度对20Cr13不锈钢液固两相流冲刷腐蚀性能的影响

对20Cr13不锈钢经过1 030℃淬火后在不同温度下进行回火处理,分析了回火温度对20Cr13不锈钢组织硬度的影响,采用自制的旋转冲刷腐蚀试验机研究了在0.5M H2SO4液固两相流条件下,回火温度对20Cr13不锈钢冲刷腐蚀性能的影响,利用扫描电镜观察了试样冲刷腐蚀表面的微观形貌,探讨了其冲刷腐蚀机理.结果表明:20Cr13不锈钢经淬火后250℃左右回火时硬度最高;经回火处理后20Cr13不锈钢冲刷腐蚀特征表现为腐蚀作用强于冲刷作用,而冲刷强烈促进腐蚀,冲刷与腐蚀的交互作用占冲刷腐蚀总失重率的80%左右.随着回火温度的升高,20Cr13不锈钢组织由马氏体转变为屈氏体、索氏体,碳化物颗粒逐渐长大,腐蚀量增大,冲刷腐蚀总量也增大,250℃左右回火时,20Cr13不锈钢抗冲刷腐蚀性能最佳.