含硼冷镦钢LF精炼成渣行为研究

结合化学成分、矿物组成、显微组织和相图分析,深入探讨了某钢厂含硼冷镦钢的LF精炼成渣过程。结果表明:LF精炼渣的三元碱度(CaO/(SiO_(2)+Al_(2)O_(3)))从2.25降至2.02;精炼进站渣样的主要矿相为CaO、Ca_(6)Al_(7)O_(16)、Ca_(3)MgSi_(2)O_(8),出站渣样矿相为CaO、Ca_(6)Al_(7)O_(16)、Ca_(2)SiO_(4)、FeB;进站渣样中钙镁黄长石、钙铝酸盐、氧化钙相互交织,出站渣样呈现玻璃化分层,硅酸二钙相呈聚集性分布,钙铝酸盐和氧化钙嵌布其中;LF精炼后熔渣的NBO/T比值从4.00降至3.34,解离程度降低。

10B21冷镦钢BOF-LF过程钢渣渣化行为研究

在钢铁长流程冶炼过程中,各环节稳定高质量生产都离不开炉渣的重要作用,流程性成渣过程的深入研究对强冶降本、提质增效和资源回用影响显著。本文以10B21冷镦钢生产为背景,研究钢渣在BOF-LF过程的渣化行为。结果表明,经过BOF-LF过程,从化学成分角度,钢渣的二元碱度(CaO/SiO_(2))陡升,而三元碱度(CaO/(SiO_(2)+Al_(2)O_(3)))和全碱度([(CaO)+(MgO)+(MnO)+(FeO)]/[(SiO_(2))+(Al_(2)O_(3))+(P_(2) O_(5))])均呈现下降趋势。从矿物组成分析,转炉渣的主要矿相为CaO、Ca_(2)SiO_(4)、(Mg,Fe)O、Ca_(2)Fe_(2)O_(5)、Ca 2(Al,Fe)_(2)O_(5),而精炼渣的矿物组成主要为CaO、Ca_(6)Al_(7)O_(16)、Ca_(2)SiO_(4)、FeB。从显微组织形貌分析,观察到转炉渣样以板条状、珊瑚状形貌的硅酸二钙为主体矿相,其余各矿相在渣中无序分布。在精炼渣中,可观察到含玻璃化分层结构,生成的硅酸二钙和钙铝酸盐呈现聚集性分布。结合熔渣结构的理论计算,钢渣的NBO/T值由转炉渣的8.34下降到精炼渣的2.93,解离程度呈现下降趋势。

基于临界空穴扩张比理论的不锈钢管高温韧性损伤研究

针对不锈钢管在高温塑性加工过程中出现的裂纹缺陷,在Gleeble-3800热模拟试验机上对TP321奥氏体不锈钢光滑棒材进行高温拉断试验,得到了TP321在温度850~1180℃、应变速率0.01~10 s^(-1)下的真应力-真应变曲线和试样拉伸断裂瞬间的等效塑性应变。结合有限元仿真,对试验结果进行了数值模拟,得到了应力三轴度的数值,从而计算出了临界空穴扩张比参数V GC。在此基础上,验证了临界空穴扩张比参数韧性断裂准则在高温下的适用性。发现在特定温度范围内TP321断裂瞬间的V GC与应变速率相关性较小,与温度呈线性关系,并建立了奥氏体不锈钢断裂瞬间的V GC与温度的数学表达式。将得到的V GC准则应用于TP321管坯的不同辊形斜轧穿孔过程中的韧性损伤,对比分析了不同辊形斜轧穿孔仿真结果,发现V GC准则可准确预测缺陷情况。

不同钢包底吹氩模式对钢液精炼效果的影响

以180 t双孔底吹氩钢包为研究对象,对6种钢包底吹氩模式进行数值模拟,并结合现场试验与当前采用的吹氩模式进行对比。研究发现:(1)钢液的混匀时间随吹氩量的增加而减少,吹氩量一定时,差流量吹氩模式对钢液的搅拌强于等流量吹氩模式。(2)不同的钢包底吹氩模式,渣眼形成的位置不同,渣眼面积也不同。总流量一定时,差流量吹氩模式钢液面最大流速大于等流量吹氩模式,易发生钢液卷渣。(3)差流量吹氩模式渣线处渣层厚度的波动大于等流量吹氩模式,且流量差值越大,波动越剧烈。(4)差流量吹氩模式通过“强-弱”流股的配合,进一步强化了钢包底吹氩的钢液精炼效果。工业试验表明,采取等流量吹氩模式(500 L/min—500 L/min),钢中的较大夹杂物的数目明显多于差流量吹氩模式(400 L/min—600 L/min)。

偶发性堆钢下热轧线材内部质量特征分析

热轧带肋钢筋是颇具代表性的建筑领域用线材,然而在冶炼过程中偶发性的堆钢事故制约了热轧带肋钢筋的高效生产。因此,企业急需从堆钢样品的质量特征中总结经验。通过在堆钢现场取中轧试样和精轧试样,结合金相、ASPEX自动扫描电镜、小样电解和场发射扫描电镜分析,重点从夹杂物的角度对堆钢下热轧带肋钢筋的内部质量进行研究。ASPEX自动扫描电镜分析结果显示,非金属夹杂物在中间样和成品样中均主要为Al_(2)O_(3)-SiO_(2)类和MnS类,10μm以下夹杂物以MnS类为主,40μm以上夹杂物以Al_(2)O_(3)-SiO_(2)类为主。金相分析显示,中间样和成品样中的夹杂物形貌多样,以条带状、点状、不规则块状和三角状形貌特征为主,并均可观察到内部有明显裂纹缺陷,且成品样中可观察到钢中出现“异相”不溶物。小样电解和FESEM扫描电镜分析显示,中间样和成品样中能观察到夹杂物为单体氧化物、复合氧化物和硫化物3种类型,复合氧化物呈现尺寸层级全覆盖,成品样中CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)系复合氧化物表现出一定的基体“附着性”。

含硼冷镦钢10B21热变形过程中的静态再结晶行为

在Gleeble-1500热模拟机上对10B21冷镦钢进行单道次压缩试验,研究了变形温度(950、1000℃)、变形速率(0.1、1、10 s-1)、预应变(0.10、0.15、0.20)、初始晶粒尺寸和间隙时间对10B21冷镦钢静态再结晶行为的影响。对不同变形条件下的奥氏体晶粒进行观察,并构建了10B21冷镦钢静态再结晶动力学模型及晶粒尺寸模型。结果表明,静态再结晶体积分数与变形温度、变形速率、预应变、间隙时间呈正相关;静态再结晶晶粒尺寸与变形温度、初始晶粒尺寸呈正相关,与变形速率、预应变呈负相关。通过计算获得10B21冷镦钢静态再结晶激活能为221036 J/mol,晶粒尺寸模型试验值与计算值的相关系数R^(2)=0.99,该模型预测值准确率较高。

钙处理钢液与Al_(2)O_(3)-C质水口耐材间的侵蚀行为

针对某厂钙处理钢液浇注过程中水口内壁熔损严重的现象,利用扫描电子显微镜和X射线衍射分析,对下线的Al_(2)O_(3)-C质浸入式水口内壁的侵蚀原因及机制进行了研究。结果表明:Al_(2)O_(3)-C质浸入式水口内壁的侵蚀源于水口耐材中C的溶解,水口耐材中Al_(2)O_(3)与钢液中Ca反应生成质地疏松的低熔点钙铝石(Ca_(6)Al_(7)O_(16))型化合物,被高温钢液机械冲刷脱落,加剧了水口的侵蚀。为保证Al_(2)O_(3)-C质浸入式水口的使用寿命,实际生产中建议严格控制钢液中的Ca含量,同时做好保护浇注,尽可能降低钢液中[O]含量。

支重轮用钢40Mn2淬透性的优化

借助淬透性模拟计算软件,研究了支重轮用钢40Mn2钢淬透性的影响因素。结果发现:Cr含量在0.05%~0.15%时,随着Cr含量的升高,40Mn2钢J15mm端淬值呈增长趋势,但当Cr含量超过0.10%时,J15mm端淬值的增长趋于平缓;硼含量在0.0001%~0.0006%时,随着硼含量的升高,J15mm端淬值呈增长趋势;Si含量在0.19%~0.28%范围内时,Si含量的变化对40Mn2钢J15mm端淬值的基本没有影响。通过控制熔炼过程中硅锰合金和锰铁中硼含量≤70 ppm;严禁使用含硼废钢;钢包砖不添加硼酸,且钢包冶炼含硼钢后需周转2次以后才允许冶炼40Mn2钢;RH增加吹N工艺,控制钢中N含量在60~90 ppm;钢中目标Cr含量由0.10%降低到0.07%;并优化40Mn2钢成分等措施,彻底解决了40Mn2钢端淬超标问题。

热处理工艺对微合金化等温马氏体轴承钢组织与力学性能的影响

在传统轴承钢GCr15的基础上,添加合金元素Si、Mo以及微合金元素V得到一种新型微合金化轴承钢,并优化传统马氏体轴承钢的热处理工艺,将新型微合金化轴承钢在M_(s)(马氏体开始形成的温度)点以下进行等温处理,得到等温马氏体组织。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、洛氏硬度计、冲击实验和拉伸实验等研究了不同热处理工艺对微合金化等温马氏体轴承钢微观组织和力学性能的影响。结果表明:实验钢在M_(s)以下等温后组织主要由马氏体(M)、残留奥氏体(RA)以及未溶碳化物组成,当等温时间延长至60 min时,组织中出现了少量针状贝氏体。经不同工艺热处理后实验钢的硬度均在61 HRC以上。实验钢在170℃等温淬火后,冲击韧性相对较高,原因是组织中有较多的残留奥氏体,但较高的残留奥氏体含量降低了其抗拉强度。在170℃等温淬火15 min后,实验钢的综合性能较好,其硬度、冲击韧性和抗拉强度分别为62.4 HRC、52 J/cm^(2)和2139 MPa。

优化改进RRT和人工势场法的路径规划算法

针对传统快速搜索随机数(RRT)算法在规划路径中随机性较大,搜索效率较低且规划的路径不利于机器人移动等缺点,从3个方向进行改进。首先,对于随机树扩展时随机性较大的问题,将传统的扩展方向加入改进人工势场法约束,使得随机树偏向目标点生长;其次,将改进RRT算法规划的路径进行关键点提取,并优化路径;最后,将优化后的路径按照关键点分段使用改进评价函数的动态窗口法。实验表明,优化改进RRT算法相较于传统A*算法、传统RRT算法在路径长度、路径规划时间以及拐点等方面效果都更好,融合算法在复杂环境中规划出的路径能够很好地避开障碍物,路径更加平滑且更短。

湿法冶金阳极材料的研究进展

湿法冶金一直以来在冶金工业中扮演着重要的角色。而阳极材料则是在这个过程中承担着关键的电化学作用。近年来,国内外学者们对湿法冶金用阳极材料进行了大量研究,研发了多种性能优异的阳极材料。本文主要探讨了湿法冶金中常用的阳极材料,以及它们的特性和应用,并对其进行了展望。

转炉氧枪射流融合距离的数值研究及工业应用

融合距离是研究多股射流特性的一个重要指标,不仅可以直接反应射流的偏移程度、射流刚性,也可以体现对熔池的搅拌程度。本研究在前人工作的基础上修正了融合距离的计算方法,通过CFD数轴模拟对修正后的融合距离进行了重新计算,确定了260 t转炉用氧枪在不同喷嘴倾角下的融合距离。结果发现:氧枪喷头夹角越大,射流融合距离越大。将融合距离与现场冶炼经验相结合,确定了喷孔夹角为16°的氧枪为最优方案,对应实际吹炼过程的化渣枪位为2.78 m。研究内容对现场吹炼化渣枪位的指导具有实际意义。

大中型转炉底吹模拟研究与结构优化

优化转炉底吹布置方式,对于减小熔池内死区占比,改善熔池内部流体的动力学特性具有重要意义。本文以260t转炉为对象,提出“小集团”布置形式,通过数值模拟建立底吹模型,优化“小集团”布置方案。结果表明:“小集团”形式非对称集中布置在0.4D和0.6D上,并且“小集团”夹角为15°时,转炉池具有最好的动力学特性;基于该方案的布置,底吹流量720Nm^(3)/h时取得最佳效果,继续增加流量熔池死区比例与混匀时间减少不再明显。相关结论为大型转炉的底吹优化提供借鉴。

260吨转炉底吹性能优化的实验研究

良好的转炉底吹元件的布置方式有利于熔池搅拌,加快炉内反应进行。以某钢厂260吨复吹转炉为研究对象,基于相似原理建立底吹物理模型。通过水模型实验测得不同底吹布置在各工况下的混匀时间,考察底吹喷孔之间角度、距离及底吹流量对熔池混合效率的影响。结果表明:随着底吹流量增加,混匀时间整体出现降低趋势;随着外侧底吹孔逐渐远离炉底中心,喷孔间15°布置在0.4-0.7D时混匀时间先降低后升高,而当底吹孔间30°布置时混匀时间则持续升高。15°布置方案熔池的混合效果整体好于30°布置方案;底吹孔之间15°布置在0.6D上的A2布置方案混匀时间最短,更利于整个熔池的搅拌。

34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒长大模型验证与应用

通过热处理试验并采用金相法分析研究了加热温度和保温时间对34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒长大行为的影响。结果表明,加热温度对34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒尺寸的影响尤为显著,随加热温度(900~1200℃)的升高,晶粒尺寸逐步增大。在初始晶粒尺寸情况下,900℃保温30 min(12.1μm)和950℃保温10 min(15.1μm)都与原始晶粒尺寸级别相差不大,1050℃保温30 min(37.8μm)时,晶粒尺寸达到原始晶粒尺寸的3.35倍,得到34CrNi3MoV钢晶粒长大的激活能Q=176.6 kJ/mol。随保温时间的延长,加热温度对奥氏体晶粒尺寸的影响越来越弱。950℃保温时,晶粒长大的临界保温时间大约为90 min左右。1050℃保温时,其临界保温时间大约为30 min。加热温度越高,达到临界保温时间后,晶粒长大就越缓慢。加热温度为850~950℃,保温时间60~180 min,可使34CrNi3MoV钢平均晶粒尺寸控制在22.5~44.9μm(国标8.0~6.0级)而满足要求。

大中型转炉用六孔双结构氧枪的工业实验

为进一步优化和控制氧枪的吹炼性能,研发了一种260t转炉用新型双结构氧枪,从理论上对比了双结构氧枪和传统氧枪与熔池作用的冲击坑特性;将所设计的双结构氧枪应用于工业实验,统计分析了双结构氧枪的关键吹炼参数,并与目前的传统氧枪的吹炼特性进行了对比,结果显示:双结构氧枪的各项关键吹炼指标对比传统氧枪优势明显,其中吹氧时间平均缩短了近50s,对熔池的吹炼强度有所提高;脱磷率平均提高3%左右,平均钢铁料消耗降低了15kg/t。

含硫齿轮钢中(CaO)_(x)(Al_(2)O_(3))_(y)和CaS的形成机理与控制

针对含硫钢中的CaS类夹杂物易造成水口堵塞问题,对20CrMnTiS钢中存在的钙铝酸盐夹杂物(CaO)_(x)(Al_(2)O_(3))_(y)及CaS的生成条件分别进行了热力学和动力学分析。结果表明:20CrMnTiS在1600℃下进行钙处理,当钢中[Al]s为0.02%时,需将Ca控制在0.0039%~0.010%;鉴于Al_(2)O_(3)夹杂物的变性动力学分析,钙处理前钢中的Al_(2)O_(3)夹杂物不宜过大,粒径最佳尺寸≤1μm,且喂硫线之前,应给予充分的钙处理时间,使Al_(2)O_(3)夹杂物完全变性为钙铝酸盐夹杂物(12CaO·7Al_(2)O_(3))。含硫齿轮钢合理的精炼工艺为:铁水预处理→转炉→LF精炼(钙处理)→RH真空脱气→软吹(软吹中后期喂硫线)→方坯连铸。

纳米贝氏体钢的焊接方法及接头组织分析

纳米贝氏体钢作为新一代钢种,其抗拉强度可达2500 MPa,断裂韧性超过30~40 MPa·m^(1/2),硬度为600~670 HV,在工业中得到广泛应用。但由于纳米贝氏体钢中往往含有一定数量的脆性马氏体晶体结构,导致其焊接难度大,焊接接头易产生裂纹,难以达到与母材相同的强度和硬度,这就限制了其应用范围。综述了近年来纳米贝氏体钢焊接方面的研究进展,阐述了在不同焊接方法下焊接接头的显微组织变化。

影响连铸钢包自开率因素的分析

钢包自开是影响连铸顺行的关键环节,同时也是影响钢液洁净度的重要因素。钢包无法自开则需烧氧引流,破坏烧结层,会导致钢液大量增氧,严重降低钢液洁净度。为了提高钢包自开率以改善钢液洁净度,总结了引流砂种类、粒度、含水量、填加剂、填加方式、水口座砖形状特点以及引流砂与钢液反应等因素对钢包自开率的影响,其中粒度在0.5~1.4 mm,并且含有适量的圆角粗颗粒、填加剂石墨的含量为2%-4%、含水量低于0.15%的引流砂开浇率较高。

工艺因素对82B钢280mm×325mm铸坯凝固过程的影响

为模拟不同工艺条件下的连铸坯的凝固过程,采用有限元法模拟了82B钢连铸的凝固过程,获得280 mm×325 mm连铸坯的温度场。结果表明,随拉速从0.60 m/min增加到0.76 m/min,凝固时f_(s)=1处与f_(s)=0处皆后移,但中心凝固时间反而增加了9.8%。随过热度由15℃增加到50℃时,凝固末端f_(s)=1处同样后移,约后移1.1 m。根据模拟结果改进连铸工艺,当拉速从0.60 m/min增加到0.76 m/min,增加轻压下工艺可改善低倍质量.