高碳耐磨球钢大方坯连铸过程凝固定律及在轻压下过程中的应用

基于ANSYS软件建立310 mm×360 mm(长×宽)断面大方坯连铸过程二维凝固传热数学模型,通过窄面射钉试验及铸坯表面测温对模型的准确性进行验证,模拟不同碳质量分数高碳耐磨球钢大方坯宽面和窄面凝固坯壳的生长规律,将计算结果应用于轻压下过程中并进行现场试验。研究结果表明:模型能精确地获得不同工况下任意位置铸坯凝固坯壳的厚度分布、凝固终点位置及中心固相率。不同碳质量分数的高碳耐磨球钢具有相同的凝固规律:结晶器弯月面至二冷区出口,铸坯柱状晶区的凝固坯壳厚度与凝固时间的平方根呈线性关系,符合平方根定律,平方根定律的修正项与过热度有关;二冷区出口至凝固终点,相应铸坯等轴晶区凝固坯壳厚度与凝固时间的平方根呈非线性关系;根据凝固传热模型计算的高碳耐磨球钢BU铸坯中心固相率分布,结合轻压下合适的压下区间要求,拉速从0.43 m/min增加到0.52 m/min,轻压下可压区间增加,铸坯的中心碳偏析明显减少。

国内外钙处理含硫钢中硫化物的特征和分布

为了对比国内外硫化物的控制水平,利用扫描电镜观察和分析了国内外含硫钢中硫化物的特征和分布。结果表明,国外含硫钢硫化物变形程度小、分布均匀,国内含硫钢中硫化物的变形程度大,存在聚集现象;硫化物类型主要有单一MnS和复合硫化物,复合硫化物主要可分为外围高CaS含量的(Ca,Mn)S和低CaS含量的(Ca,Mn)S 2种类型,核心氧化物都为CaO-MgO-Al_(2)O_(3)。与国内相比,国外含硫钢中单一MnS数量更少,纵横比更低,低CaS含量的复合(Ca,Mn)S数量更多,核心中w(CaO)/w(Al_(2)O_(3))更低。增大钢中低CaS含量的(Ca,Mn)S比例,将有利于降低单一MnS的数量和尺寸,实现这一目标的关键在于氧化物核心的控制。

预还原含铁炉料在高炉内的软熔滴落行为

试验考察不同金属化率、不同碳含量下预还原含铁炉料软熔滴落特性。结果表明:与未还原含铁炉料相比,预还原含铁炉料的软化温度区间或软熔温度区间虽然较大,但温度区间内的料柱压差较小;熔滴温度区间内,熔化开始温度随着金属化率的增加而升高,滴落温度随铁水碳含量的增加而降低,料柱的最大压差随着金属化率的增加而减小;软熔滴落性能特征值(SD)随着金属化率和碳含量的增加而减小。由此推测,高炉使用具有一定碳含量的预还原含铁炉料将有利于增大软化层空隙、降低熔融层厚度,从而改善软熔带的透气性。

低浓度碱介质中钢渣碳酸化反应特征

钢渣碳酸化是一种CO_2矿化利用的有效方法。通过添加低浓度碱,可有效提高钢渣碳酸化转化效率。围绕低浓度碱介质中钢渣碳酸化过程,系统研究了搅拌转速、低浓度碱浓度、反应温度等工艺条件对钢渣碳酸化转化效率的影响。在搅拌转速为450 r/min,碱浓度为20 g/L,反应温度为70℃等优化工艺条件下可实现钢渣碳酸化转化效率为49.72%,是传统水介质体系的1.8倍以上,且反应条件温和,介质可循环利用。进一步开展了钢渣碳酸化反应动力学研究,结果表明钢渣碳酸化反应为内扩散控制,计算得到表观活化能为22.48 k J/mol。

LF精炼渣的物相及其冷却过程研究

利用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜和能谱分析仪对某厂260 t LF精炼渣的物相组成及其形貌特征进行研究,并用热力学软件FactSage对其冷却过程中物相的析出情况进行研究。结果表明:LF精炼渣的主要物相组成为钙铝相和钙硅相,还含有少量的Ca(OH)2和MgO。钙铝相根据是否含硫而呈现出不同的显微形貌特征;钙硅相则多呈圆形或不规则椭圆形,且物相表面为颗粒堆积状态;而MgO相为无定形状,多分布在钙硅相周围。LF精炼渣在缓慢冷却的过程中,最终会析出固溶有MgO的钙铝酸盐相(Ca3MgAl4O10)、CaO、少量的Ca2(Al,Fe)2O5以及γ-C2S等物相,且各物相的析出温度分别为1 280,1 100,1 100,850℃。

Nb微合金化NM500低合金高强度耐磨钢动态连续冷却转变

利用Gleeble-1500热模拟试验机,对国产NM500钢化学成分基础上添加微量的合金元素Nb的实验钢的动态连续冷却转变(CCT)曲线进行了研究,实验结果表明:随Nb含量由0.018%增加到0.059%,实验钢的组织硬度提高;贝氏体转变出现和结束所需要的冷却速度提高,扩大了工艺参数选择的操作性;在冷速为5~8℃/s的情况下,使得马氏体和贝氏体的比例适中,保证试验钢获得NM500所规定的强度和硬度。

采用Si-Ca-Ba合金+CaF_2进行钢液脱砷的因素分析

为了充分利用含砷铁矿资源,在实验室条件下,采用Si-Ca-Ba合金＋Ca F2对钢液进行了脱砷研究。分析了Si-Ca-Ba合金比例、试验温度、脱砷剂加入量以及初始硫质量分数对脱砷反应的影响。研究表明,Si-Ca-Ba合金比例在65%-75%范围内脱砷效果最明显。在相同试验操作条件下,提高钢液温度、增加脱砷剂加入量和降低钢液中初始硫质量分数可以增大脱砷率。

Nb对双稳定铁素体不锈钢晶粒的钉扎作用

提高铁素体不锈钢等轴晶比例,增加晶粒致密度可以明显改善皱褶缺陷,研究了Nb元素的添加对双稳定铁素体不锈钢晶粒的钉扎作用。随着Nb元素的增加,铸态组织的晶粒尺寸变得越来越细小。在铁素体不锈钢晶界,发现了纳米级别的颗粒状析出物,析出物成分为（Ti,Nb）x（C,N）y。随着Nb质量分数的增加,细小析出物数量变多,析出物中的Nb质量分数逐渐升高。通过热力学计算,发现Nb元素可以较大程度地降低FSS的固相线温度,在凝固即将结束时,会形成富Nb的（Ti,Nb）x（C,N）y析出物。这种析出物的出现,会对晶界的迁移与合并产生钉扎作用,抑制晶粒的长大,增加铁素体不锈钢的晶粒致密度。