南钢鱼雷罐炉衬保温优化及应用

为提高鱼雷罐保温效果,降低铁水温降,通过有限元软件ANSYS分析了鱼雷罐炉衬添加蛭石板作为保温层后的效果,并进行现场应用。结果表明:鱼雷罐增加一层蛭石板后,铁水温降可减少5.6℃;现场应用表明,炉衬结构优化后,锥段最高温度由307.1℃降低到242.9℃,节能效果明显。

高压储氢容器用高强度可焊接钢板Q690DR的研发

以ASME SA517 Gr.F为对标材料,设计高压储氢压力容器用可焊接高强度钢板Q690DR。通过优化化学成分、热处理工艺精准调控,可获得屈服强度不小于690 MPa,抗拉强度800~900 MPa,冲击性能良好的高强度可焊接Q690DR钢板。经系列抗氢性能评价试验,Q690DR具有良好的抗氢脆性能,较低的氢脆敏感性。对比10 MPa氢气与同压力的氮气环境下的慢拉伸试验结果,Q690DR的相对延伸率约为96.4%,相对断面收缩率约为97.0%,具有较低的氢脆敏感性。10 MPa氢气环境下Q690DR测得的断裂韧度K_(IH)约为305 MPa·m^(0.5)。整体看,工业试制的Q690DR钢板各项指标性能优良稳定,符合相关标准及用户技术条件,可以用于实际工程项目高压储氢容器的建造。

电弧炉炼钢过程中废钢熔化行为研究进展

废钢熔化特性对于电弧炉炼钢流程至关重要。对电弧炉炼钢过程中废钢熔化行为的研究现状进行了综合评述,从热态模拟试验、冷态模拟试验以及数值模拟研究3个方面论述了废钢几何性质、废钢预热温度、熔池温度、熔池流动性质、废钢及熔池的元素含量、底吹工艺、侧吹工艺以及电弧特性等因素对废钢熔化行为的影响,旨在为电弧炉炼钢过程中的废钢熔化特性研究提供参考和借鉴。

基于第一性原理与机器学习的碳含量对钢铁材料抗氢性能影响

铁素体钢中的氢脆问题一直是研究者们关注热点,尤其是不同碳含量对钢铁材料抗氢性能的影响还不清晰。采用第一性原理计算与机器学习算法相结合的方法,构建了铁-碳-氢体系高精度的机器学习力场(MLFF),通过分子动力学模拟来研究不同碳含量钢中氢原子的扩散行为。高精度的机器学习力场利用神经网络(NN)模型学习多种构型的第一性原理分子动力学(AIMD)结果获得,为了保证机器学习力场能够很好地描述铁-碳-氢体系的统计特性和动力学特性,进行了多种测试。利用该机器学习力场,对不同碳含量的铁素体钢进行了分子动力学模拟,计算了其氢扩散系数。结果发现,随着碳含量的增加,氢的扩散系数总体呈下降趋势,与实验结果吻合较好。建立的算法模型可分析碳含量对钢铁材料抗氢性能的影响,对钢铁材料氢致损伤研究及成分设计具有重要意义。

铝脱氧钙处理结构钢凝固冷却过程夹杂物的转变

为了研究铝脱氧钙处理钢凝固冷却过程夹杂物的转变机理及影响因素,通过对S335结构钢中间包钢液和连铸坯取样,分析了不同洁净度钢中夹杂物的转变现象。结果表明,从中间包钢液到连铸坯夹杂物发生了由均相CaO-Al2O3向多相Al2O3+CaS的转变,同时伴随着夹杂物数量和尺寸的增加。通过热力学计算揭示了钢凝固冷却过程夹杂物的转变机理,并发现随着钢中w(T.[Ca])/w(T.[O])的减小和w(T.[O])/w(T.[S])的增大,钢液夹杂物中CaO质量分数减小,同时凝固冷却过程夹杂物中CaS的析出温度和析出量均减小。基于钢凝固冷却过程夹杂物的转变现象可知,在分析钢液中夹杂物成分时,须在取出钢水试样后进行快速冷却,以避免凝固冷却过程中夹杂物发生转变,提高检测的准确性。

冷速对低合金高强钢厚板截面组织性能影响

针对低合金高强钢的低淬透性问题,研究了C质量分数为0.04%的材料在不同冷却介质和冷却速度下的微观组织差异性变化情况。当冷速16.2~40.5℃/s获得板条贝氏体组织,冷速在8.1~16.2℃/s获得板条贝氏体和粒状贝氏体混合组织。粒状贝氏体的体积分数随着冷速的降低而不断增加。当提升冷却速度时,微观组织中的大角度晶界密度显著增加,而小角度晶界密度略有增加,有效晶粒尺寸降低。通过多尺度仿真计算方法,建立了厚板冷却过程的温度场和组织场计算模型,计算了20~35 mm厚板在不同换热系数下的马氏体、板条贝氏体、粒状贝氏体体积分数分布情况。结果显示,当换热系数为2000 W/(m2K)时,35 mm厚板心部粒状贝氏体的体积分数大约为73%,而20 mm、28 mm厚板心部基本上能够获得100%板条贝氏体组织。通过提升冷却强度,可降低35 mm厚板心部的粒状贝氏体体积分数,改善材料的强韧性。

电弧炉炼钢气体搅拌数值模拟技术发展现状与趋势

数值模拟已成为解析电弧炉炼钢过程中复杂物理化学现象及其作用机理的有效手段。对电弧炉炼钢气体搅拌数值模拟的研究现状进行了综合评述,从集束射流特性、电弧炉侧吹以及电弧炉底吹三个方面综述了气体搅拌技术对电弧炉炼钢工艺中流动、传热以及化学反应等行为的影响。分析了影响集束射流喷吹特性的关键因素;讨论了电弧炉侧吹射流搅拌熔池的特征规律;评述了电弧炉底吹工艺下熔池行为的模拟现状。最后,提出了电弧炉炼钢气体搅拌数值模拟技术的未来发展趋势。

高止裂韧度特厚板工业化生产技术开发及应用

随着集装箱船舶向超大型化发展,为保证船舶的安全航行,船体中部、顶部的舱口围顶板及上甲板边板等关键部位迫切需求最大100 mm厚度的高止裂韧性钢板。为此,基于NEU-Rolling轧制工艺开发出全厚度为均匀铁素体/贝氏体显微组织和止裂性能优异的100 mm规格EH47特厚止裂钢板。在低压缩比条件限制下,NEU-Rolling轧制工艺基于钢板“心-表”温差和负荷分配控制,通过提高厚向变形渗透性以细化心部奥氏体晶粒;通过反复相变耦合形变细化表层奥氏体晶粒,最终达到钢板全厚度奥氏体晶粒的细化、均匀化和近似相同的畸变状态,而细化、均匀的奥氏体晶粒是抑制钢板心部粗化贝氏体组织生成的关键。此外,钢板心部/近心部微观组织中{110}滑移面的含量相较于钢板表层提升而{001}解理面的含量下降,钢板心部韧性组织和有利织构因素所形成的优异的低温韧性,使心部和1/4厚度的显微组织在钢板全尺寸断裂时具有相近的阻滞脆性裂纹传播的能力,形成“多峰”分布的宏观断口。“多峰”分布的断口对脆性裂纹表现出明显的“钉扎”效果,减小裂纹尖端的应力扩大系数并提高了钢板全厚度断裂时的止裂韧性。宽板拉伸试验表明,开发的100 mm特厚EH47止裂钢板-10℃止裂韧性达到9041 N/mm^(3/2),远超国际船级社相关标准,且实现全球唯一应用。