高频调幅磁场下无结晶器振动电磁连铸技术的实验研究

研制了可以产生方波、正弦波及三角波3种波形高频调幅磁场发生器,并对其在结晶器内产生的磁场进行了测量.进行了3种波形高频调幅磁场下的无结晶器振动电磁连铸实验,结果表明:在方波、三角波和正弦波调幅磁场作用下的无结晶器振动电磁连铸过程中,当调制波频率略低于系统固有频率时,弯月面与结晶器壁间断接触距离最大,保护渣润滑效果最好,连铸过程拉坯阻力最小,连铸坯表面质量相对较好;在3种高频调幅磁场中,与三角波和方波相比,正弦波较易于减小拉坯阻力和改善铸坯表面质量.

铝坯气膜软接触连铸技术的实验研究

通过实验和理论计算研究了气膜软接触连铸技术 ,发现气膜的连续性、稳定性对铸坯质量有重要影响 ,气体的背压随气体流量的增大而增大 ,随拉坯速度的增大而降低 。

高频调幅磁场下无结晶器振动电磁连铸技术的实验研究

为了在连铸过程中用电磁力的振动代替结晶器的机械振动,成功研制了可以产生方波、正弦波、三角波3种波形的高频调幅磁场发生器,并对其在结晶器内产生的磁场进行了测量.进行了3种波形高频调幅磁场下的无结晶器振动电磁连铸实验,结果表明:①在方波、三角波和正弦波调幅磁场作用下的无结晶器振动电磁连铸过程中,当调制波频率略低于系统固有频率时,弯月面与结晶器器壁间断接触距离最大,保护渣润滑效果最好,连铸过程拉坯阻力最小,连铸坯表面质量相对较好.②在3种高频调幅磁场中,从减小拉坯阻力和改善铸坯表面质量的角度讲,正弦波在整体上要稍优于三角波和方波.

连铸结晶器振动下弯月面处温度波动的模拟实验

设计了连铸结晶器弯月面处传热模拟实验,测量了在结晶器振动情况下弯月面处的温度,发现该处的温度随着结晶器的振动而产生周期性的变化.实验结果表明,结晶器振动频率越大,振动幅值、结晶器冷却强度以及结晶器与铸坯间的接触压力越小,因结晶器振动而产生的弯月面温度波动亦越小.据此认为,连铸弯月面温度波动是导致铸坯表面缺陷产生的一个重要原因.基于此“温度波动”现象,分析了包括高频小振幅振动、软接触结晶器电磁连铸、热顶结晶器等诸多技术改善铸坯表面质量的机理.

连铸坯振痕形成机理及电磁控制技术

综述连铸坯振痕形成机理,特别介绍了最近提出的一种新的振痕形成机理,认为连铸过程中结晶器振动导致初始凝固坯壳的“温度波动”是铸坯表面振痕形成的一个重要原因。为减轻振痕,改善连铸坯表面质量,介绍了多种振痕控制技术和最近提出的两种电磁连铸新技术:调幅磁场耦合结晶器振动的电磁连铸技术和调幅磁场下无结晶器振动的电磁连铸技术。

软接触结晶器电磁连铸技术研究现状

从磁场分布和结晶器设计、磁场对铸坯表面质量改善的机理、电磁场作用下结晶器内弯月面的行为、磁场施加方式的演变等几个方面,综合论述了软接触结晶器电磁连铸技术的发展现状,并指出了该技术未来发展过程中值得注意的几个方面。

双辊薄带连铸技术发展

综述了双辊薄带连铸技术的发展历史和特点,详细介绍了双辊薄带连铸技术在国内的发展状况,分析了该技术发展过程存在的几个主要问题及今后的发展方向。

软接触结晶器电磁连铸中拉坯阻力的实验研究

软接触结晶器电磁连铸可以改善铸坯的表面质量,但其电磁场对拉坯阻力的影响以及拉坯阻力与铸坯表面质量间的关系仍值得研究。笔者设计并制作了悬臂梁应变仪,在小型连铸机上测定了软接触结晶器电磁连铸过程中结晶器内的拉坯阻力,并对连铸坯的表面质量进行了分析。结果表明:①在本实验条件下,随着拉坯速度的提高,无论有、无保护渣或连续的高频电磁场,拉坯阻力均增加,铸坯表面质量下降;②施加保护渣或连续的高频电磁场都能显著降低拉坯阻力,而且拉坯速度越大,拉坯阻力下降的幅度越大;③随着磁场强度的增加,拉坯阻力减小,铸坯表面质量提高。但当磁场强度达到一定程度时,拉坯阻力开始增大,相应的铸坯表面质量下降。这表明,铸坯表面质量与拉坯阻力直接相关。

磁控电渣重熔技术研究进展

电渣重熔作为生产特殊钢等高端装备材料的重要环节,是一种集去除夹杂物和优化凝固组织于一体的二次精炼技术。然而,随着锭型尺寸的增加,大型特殊钢电渣锭普遍存在纯净度低、均质性差、凝固组织/碳化物粗大等共性问题。近年来,利用外加磁场对电渣精炼以及凝固过程进行调控,得到了众多研究者的广泛关注。文章主要结合课题组近些年的研究成果,围绕磁控电渣重熔多级强化去除夹杂物、磁控电渣重熔凝固组织/碳化物细化、磁控电渣重熔技术工业实践等方面,阐述了外加磁场提升电渣锭纯净度和均质性的作用机制,并提出未来的思考方向和研究重点。

用非平衡等离子态的氢还原CuO的实验研究

为了寻找一条强化氢还原金属氧化物反应的有效途径,利用直流脉冲电场下产生的非平衡等离子态的氢对CuO进行还原实验,并与相应条件下用分子态氢还原CuO的实验结果进行了对比。结果表明:在体系压力为450Pa、反应温度为200℃、反应时间为30min条件下,分子态的氢不能还原CuO,而等离子态的氢则可将CuO还原成金属铜。这表明把分子态氢转变成等离子态氢后能强化氢还原金属氧化物的能力。

电磁冶金技术研究新进展

电磁冶金技术是高品质钢生产的必备手段。本文综述了近年来电磁冶金技术的发展,围绕连铸的全流程,包括中间包电磁净化钢液、水口控流、结晶器内电磁搅拌和电磁制动等磁场控制流场、电磁软接触结晶器连铸、电磁场调控凝固组织、电磁场下固态相变及组织控制在内各方面,阐述了电磁场作用的机理,分析了应用电磁场技术的原理和特点,在电磁场控制流场领域提出了多模式定制磁场的概念,以满足高品质钢连铸中复杂状态的要求。在静磁场控制凝固组织领域提出应用强磁场热电磁力的新原理,并指出电磁冶金技术的发展需结合大数据的人工智能以更好发挥作用。

高温合金精密铸造用陶瓷型壳及其与合金界面反应的研究进展

高温合金因优异的高温性能广泛应用于航空发动机和工业燃汽轮机等领域,而制备性能优异的陶瓷型壳是生产精密高温合金铸件的前提。本文归纳了近年来陶瓷型壳制备技术的发展,分别叙述了陶瓷型壳基体材料的选择、黏结剂的影响、纤维材料改性、制备工艺等方面的研究进展以及现存的问题。同时,对于陶瓷型壳与高温合金发生的界面反应进行了分析讨论,总结了界面化学反应机理和润湿性机理,并归纳了陶瓷材料/合金组分元素对界面反应的影响,以及现有研究中存在的不足之处。最后指出基于高温合金精密铸造用陶瓷型壳制备技术未来研究的重点方向。

软接触结晶器电磁连铸保护渣道的动态压力

通过模型实验,测量了在不同强度高频电磁场作用下液态金属弯月面形状,计算了保护渣道宽度及在结晶器振动一个周期内保护渣道动态压力变化情况。结果表明,高频电磁场能够显著减小保护渣道内动态压力的变化,这是软接触结晶器电磁连铸技术改善铸坯表面质量的一个可能机理。计算还表明,磁场强度的增加并不能无限制地减小保护渣遭内动态压力,为获得最佳的铸坯表面质量,存在一个最合适的磁感应强度。

氮化硅陶瓷的无压烧结工艺优化及性能研究

以α-Si_3N_4为原料,Y_2O_3和MgO为复合烧结助剂,通过无压烧结制备出氮化硅陶瓷。为了优化实验配方和工艺参数,采用正交实验研究了成型压力、保压时间、保温时间、烧结温度、烧结助剂含量以及配比对氮化硅陶瓷气孔率和抗弯强度的影响规律。结果表明,影响氮化硅陶瓷气孔率的主要因素是烧结助剂含量和配比,而影响其抗弯强度的主要因素是烧结助剂配比和烧结温度。经分析得出,最佳工艺参数为成型压力16 MPa,保压时间120 s,保温时间2 h,烧结温度1750℃,烧结助剂含量12wt%,烧结助剂配比1∶1;经最佳工艺烧结后的氮化硅陶瓷,相对密度为94.53%,气孔率为1.09%,抗弯强度为410.73 MPa。

强磁场下电磁振荡对Al-Si过共晶合金凝固中初生硅分布和形貌的影响

研究了强磁场与交变电流复合作用产生的振荡对Al-18%Si合金中初生硅分布和形貌的影响规律.结果表明,磁场强度较小时,初生硅发生偏聚现象;随着磁场强度的增大(10T),初生硅的偏聚现象逐渐减小至消失,并且随着振荡力的增大,初生硅由星瓣状向板条状和近颗粒状转变.同时,分析了初生硅的迁移行为,发现磁场下颗粒迁移的终端速度随颗粒尺寸的减小以及磁场强度的增大而降低.理论分析与实验结果相符.

强磁场下电磁振荡频率对Al-18wt%Si合金初生硅分布和形貌的影响

为确定电磁振荡频率对初生硅的影响,本文选用Al-18wt%Si合金,研究了强磁场与工频、中频两个频率的交变电流复合作用产生电磁振荡对初生硅分布和形貌的影响规律.结果表明:振荡频率对Al-18wt%Si合金初生硅的分布影响不大,而对其形貌产生较大的影响,随着频率的增大,初生硅由板条状转变成颗粒状.

调幅交变磁场下圆柱形金属液内电磁力分布

从Maxwell方程出发 ,推导并计算了连续交变磁场和调幅交变磁场作用下 ,圆柱形金属液中电磁力密度在半径方向上的分布及其随时间的变化情况。发现在连续及调幅磁场情况下 ,电磁力频率均以原输入电磁场频率的两倍变化 ,且在调幅磁场的线性上升段和下降段 ,电磁力幅值的变化近似为二次抛物线形 ,在调幅磁场的恒值段则与连续施加时一样。这为合理设计电磁连铸时的调幅磁场打下基础。

宝钢低碳微合金高强度钢连铸坯高温力学性能测试

采用Gleeble试验机对宝钢低碳微合金高强度钢进行了高温力学性能的测试,分析断裂强度、断面收缩率随温度的变化情况,观察了试样在不同温度区间内的断口形貌和组织结构,并对微量元素Ti、Nb、V等的化合物析出与钢的延塑性之间的关系进行了讨论。

连铸结晶器弯月面区温度波动的模拟研究

作者设计了连铸结晶器弯月面处传热模拟实验 ,并测量了在结晶器振动情况下弯月面处的温度 ,发现该温度随着结晶器的振动而产生周期性的变化 .基于这种温度波动现象 ,讨论了包括热顶结晶器、高频小振幅振动。

电磁制动下连铸结晶器内气泡行为物理模拟

在板坯连铸过程中由于水口吹氩,结晶器内的流场本质上是一个气-液两相流,如何通过磁场等手段优化结晶器内的流场结构改善铸坯质量,是个非常重要的问题。利用水银和氮气作为模拟介质,采用电阻探针研究气泡在结晶器内有、无磁场条件下的统计规律。实验表明,施加磁场后,水口附近的气泡占空比和气泡数量明显增加,减少了结晶器窄面附近的气泡分布。同样气体流量下,施加磁场后气泡占空比总和与无磁场条件下相比明显要大。