结晶器旋转数值模拟及对高速钢电渣锭碳化物的影响

作     者：邓南阳 施晓芳 陈佳顺 常凯华 于雯春 王建军 常立忠 DENG Nan yang;SHII Xiao-fang;CHEN Jia-shun;CHANG Kai-hua;YU Wen-chun;WANG Jian jun;CHANG Li-zhong

作者机构：安徽工业大学冶金工程学院马鞍山243002 马鞍山钢铁股份有限公司马鞍山243000 

出 版 物：《工程科学学报》 (Chinese Journal of Engineering)

年 卷 期：2020年第42卷第4期

页      面：516-526页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51574001,51774003) 钢铁冶金新技术国家重点实验室开放基金资助项目(KF19-05) 安徽省高校优秀青年人才支持计划资助项目(gxyqZD2017034) 安徽工业大学创新训练项目(201910360013)。 

主　　题：电渣重熔 高速钢 碳化物 结晶器 数值模拟 

摘      要：为了改善M2高速钢中的碳化物分布,通过数值模拟详细分析了结晶器旋转对M2高速钢电渣重熔过程温度场、金属熔池形状的影响,并进一步通过实验室双极串联结晶器旋转电渣炉研究了旋转速率对M2高速钢电渣重熔过程的影响.采用扫描电镜观察并分析了结晶器旋转对电渣锭中碳化物形貌、分布的影响;采用小样电解萃取实验,分析了结晶器旋转速率对碳化物组成的影响.结果发现,随着结晶器旋转速率的增加,渣池的高温区从芯部向边部迁移,温度分布更加均匀;金属熔池的深度变浅,两相区的宽度收窄,从而导致局部凝固时间降低、二次枝晶间距减小.与此相对应,随着结晶器旋转速率的增加,M2电渣锭的渣皮更薄、更加均匀,结晶器对电渣锭的冷却强度更大,碳化物网格开始破碎、变薄,碳化物由片状改变为细小的棒状.X射线衍射分析表明,不论结晶器是否旋转,碳化物的类型始终不变,由M2C、MC和M6C组成,但是随旋转速率增加M2C含量增加,MC和M6C含量降低.碳化物组织得以改善的主要原因在于,结晶器旋转导致金属熔池深度降低、两相区宽度收窄,改善了凝固条件,减轻了元素偏析.