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漏斗形结晶器铜板裂纹的研究进展

连铸 2025年第01期 11-19页

作者：王国斌张慧杨春政王明林钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心吕梁学院化工与材料工程系首钢京唐钢铁联合有限责任公司

随着薄板坯无头轧制技术和高效连铸的发展，高拉速连铸带来的漏斗形铜板裂纹问题日益严重。研究者们利用理论分析、工业试验和数值模拟方法对薄板坯漏斗形铜板裂纹形成机制和控制进行研究，目的是延长铜板寿命，降低生产成本。阐述了漏... 详细信息

随着薄板坯无头轧制技术和高效连铸的发展，高拉速连铸带来的漏斗形铜板裂纹问题日益严重。研究者们利用理论分析、工业试验和数值模拟方法对薄板坯漏斗形铜板裂纹形成机制和控制进行研究，目的是延长铜板寿命，降低生产成本。阐述了漏斗形结晶器铜板裂纹的宏观形貌和危害，归纳了铜板裂纹形成的热疲劳机制、蠕变疲劳机制和元素侵蚀机制，详细总结了铜板热/力分析模型的发展，介绍了铜板裂纹控制措施，提出了铜板裂纹形成机制、热/力分析模型和控制的新研究方向。

关键词：漏斗形铜板裂纹形成机制热/力模型控制措施

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包钢大型转炉环缝式复吹技术的研究与开发

钢铁 2025年第2期60卷 59-66页

作者：赵鸣徐涛王俊刚王杰内蒙古包钢钢联股份有限公司薄板厂内蒙古包头014010 内蒙古包钢钢联股份有限公司技术中心内蒙古包头014010 钢铁研究总院有限公司冶金工艺研究所北京100081

洁净钢生产是当代炼钢技术发展的重要方向,钢液碳氧积控制一直是转炉炼钢特别重要的指标,也是冶金科研工作者重点关注的方向。为进一步挖掘转炉复吹的冶金效果,降低转炉停吹钢水游离氧质量分数和碳氧积,实现转炉钢水洁净化冶炼的目标,... 详细信息

洁净钢生产是当代炼钢技术发展的重要方向,钢液碳氧积控制一直是转炉炼钢特别重要的指标,也是冶金科研工作者重点关注的方向。为进一步挖掘转炉复吹的冶金效果,降低转炉停吹钢水游离氧质量分数和碳氧积,实现转炉钢水洁净化冶炼的目标,开展了基于双环缝式底吹供气元件的转炉高效、长寿命复吹技术研究与开发。研究过程中,基于环缝式底吹风口特性,进行了底吹风口布置位置与供气工艺的优化,开发了高效底吹供气工艺与转炉底吹长寿命可视化维护技术,并在稀土钢板材厂240 t转炉进行了环缝式底吹供气技术的工业实践。工艺技术应用后,关键技术指标明显优化,初步达到转炉钢水洁净化冶炼的目标,主要表现为脱碳效率进一步提升,低碳钢终点碳质量分数由平均0.055%降低至平均0.033%;转炉终渣氧化性有效降低,渣中全铁质量分数由平均25.5%降至22.9%,平均降低2.6个百分点;转炉冶炼磷元素控制更趋稳定,渣中P_(2)O_(5)质量分数平均提高约0.2个百分点;有效复吹炉龄超过5500炉,炉役复吹比由原来的50%提升至70%,取得全新突破;低碳钢转炉冶炼效果得到优化,终点平均碳氧积约为0.0019(平均出钢温度为1670℃),相比之前降低0.0005~0.0015。

关键词：转炉复吹双环缝脱碳碳氧积洁净钢炼钢低碳钢转炉长寿命

磁场增强型高通量辉光放电溅射源的设计与研究

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光谱学与光谱分析 2025年第2期45卷 410-419页

作者：沈懿璇万真真余兴王海舟王永清朱一妃刘少锋北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京100083 金属材料表征北京市重点实验室钢研纳克检测技术股份有限公司北京100081 河北大学电子信息工程学院河北保定071002 钢铁研究总院有限公司北京100081

高通量表征技术在金属材料分析领域具有重要应用价值,它能够实现对金属材料进行跨尺度的全域分析,评价材料表面宏观特性、微观不均匀性及局部缺陷。辉光放电溅射可沿样品表面的纵深方向,以大尺寸、平坦且快速的方式逐层剥蚀样品,再将暴... 详细信息

高通量表征技术在金属材料分析领域具有重要应用价值,它能够实现对金属材料进行跨尺度的全域分析,评价材料表面宏观特性、微观不均匀性及局部缺陷。辉光放电溅射可沿样品表面的纵深方向,以大尺寸、平坦且快速的方式逐层剥蚀样品,再将暴露出真实显微组织的样品送至多种分析仪器中进行成分、性能、组织结构的分析,从而作为金属材料的高通量表征样品前处理环节的关键设备。在传统Grimm型辉光溅射源的基础上,本研究搭建了一种专为高通量实验设计的辉光放电溅射系统,该系统将辉光溅射尺度由mm级扩展至cm级,同时实验发现了大尺寸溅射会导致辉光放电强度及溅射速率降低这一现象。针对这一现象,结合通过COMSOL Multiphysics仿真计算的辉光放电电子运动轨迹、电子密度以及化学反应速率等结果,该研究提出了一种通过施加扫描磁场来增强辉光放电光谱(GD-OES)强度以及溅射速率的方法。实验选用T2紫铜样品来探究扫描磁场的增强效果,结果表明,应用扫描磁场增强装置可获得更强的光谱信号强度及更快的溅射速率。在保持放电电压和电流不变的前提下,Mo、Cu元素的光谱强度分别增至无磁场时的1.43~11.97倍和1.13~26.50倍。其中,Mo元素光谱强度最大值可达53421 Cts,Cu元素光谱强度最大值可达76948 Cts,分别是无磁场时的6.86倍、4.32倍。此外,该方法可以显著地提高溅射速率,当阳极筒孔径为?15 mm时,T2紫铜样品的溅射速率提高了4.35倍,最高可达2662.09 nm·min^(-1)。使用白光干涉仪和金相显微镜对溅射坑表面的平整度和显微组织图像进行了采集,结果显示磁场引入对溅射坑表面粗糙度未产生显著影响,同时能清晰地呈现样品的真实显微组织特征。综上,实验结果证实,应用扫描磁场增强装置可在确保溅射平整度不受影响的前提下,实现光谱信号强度和溅射速率的提升,为解决大尺寸溅射引起的低溅射速率问题提供了新方法。

关键词：高通量实验磁场光谱增强辉光放电光谱溅射

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连铸过程中湍流传输和两相区凝固的数值模拟

钢铁研究学报 2003年第2期15卷 68-73页

作者：刘和平仇圣桃干勇钢铁研究总院国家连铸技术中心北京100081

综述了在连铸数值模拟过程中,为评估流体流动对铸坯热量传递和凝固过程影响所开发的有效导热模型和耦合模型。根据文献和用商业CFD软件计算的结果分析了在连铸湍流传输和两相区凝固的数值模拟过程中影响模型预测精确性的关键因素,包括... 详细信息

综述了在连铸数值模拟过程中,为评估流体流动对铸坯热量传递和凝固过程影响所开发的有效导热模型和耦合模型。根据文献和用商业CFD软件计算的结果分析了在连铸湍流传输和两相区凝固的数值模拟过程中影响模型预测精确性的关键因素,包括有效导热模型中有效导热系数的确定、数值模拟模型的选取、湍流模型的应用、连铸坯凝固过程中湍流向层流的过渡、两相区流动中多孔介质的渗透率取值、固相分率与温度和成分的关系等,并给出选取合适模型参数的原则。

关键词：连铸凝固湍流传输热量传递流体流动数值模拟两相区流动多孔介质

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薄板坯连铸带液芯轻压下过程的力学计算

钢铁研究学报 2003年第5期15卷 14-17,31页

作者：袁集华钢铁研究总院国家连铸技术中心北京100081

为了给实际薄板坯连铸带液芯轻压下的设备设计和工艺设计提供依据,对薄板坯连铸带液芯轻压下过程中的铸坯变形抗力、拉坯阻力及其变化特性进行了理论计算。分析比较了不同轻压下设备(二冷支撑段辊列)条件下,连铸及轻压下过程的工艺参数... 详细信息

为了给实际薄板坯连铸带液芯轻压下的设备设计和工艺设计提供依据,对薄板坯连铸带液芯轻压下过程中的铸坯变形抗力、拉坯阻力及其变化特性进行了理论计算。分析比较了不同轻压下设备(二冷支撑段辊列)条件下,连铸及轻压下过程的工艺参数对它们的影响。结果表明,在二冷支撑段辊列运动挤压铸坯阶段,最后一对支撑辊的移动量、挤压速度、拉坯速度、支撑辊间距离、辊径和对数以及坯壳温度对铸坯变形抗力和拉坯阻力有很大影响;而在二冷支撑段辊列稳定挤压铸坯阶段,只有总轻压下变形量及坯壳厚度影响较大。

关键词：薄板坯连铸带液芯轻压下变形抗力拉坯阻力

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60Si2Mn(A)弹簧钢的脱氧工艺

钢铁研究学报 2003年第2期15卷 1-4页

作者：王忠英于桂玲钢铁研究总院国家连铸技术中心北京100081

为了提高60Si2Mn(A)弹簧钢的质量,在LF精炼中进行了不同脱氧工艺的脱氧试验。结果表明:采用铝预脱氧、钡合金终脱氧及夹杂物变性脱氧工艺可使弹簧钢的氧含量降低到15×10-6以下,氧化物夹杂中Al2O3的比例小于40%。

关键词：弹簧钢脱氧钡合金 60Si2Mn LF精炼

基于汽车大梁钢板坯数值模拟的连铸工艺优化与应用

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连铸 2025年第1期 111-119页

作者：于科哉张攀王国斌徐李军钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心中达连铸技术国家工程研究中心有限责任公司中国钢研科技集团有限公司数字化研发中心

针对汽车大梁钢510L板坯的鼓肚变形和内部质量缺陷，建立板坯凝固传热模型，研究了不同拉速和比水量对板坯凝固进程和坯壳厚度的影响，分析了工艺优化前后轻压下工艺特征参数对铸坯心部质量缺陷的作用效果。基于凝固传热模拟分析及生产... 详细信息

针对汽车大梁钢510L板坯的鼓肚变形和内部质量缺陷，建立板坯凝固传热模型，研究了不同拉速和比水量对板坯凝固进程和坯壳厚度的影响，分析了工艺优化前后轻压下工艺特征参数对铸坯心部质量缺陷的作用效果。基于凝固传热模拟分析及生产状况，将二冷比水量由1.01 L/kg增至1.41 L/kg,轻压下位置由3个扇形段优化为2个扇形段且调整压下量。结果表明，在第1段入口处板坯鼓肚变形量最大，工艺优化后在1段入口处坯壳厚度由39.05 mm增至40.78 mm,鼓肚变形量由0.69 mm降至0.51 mm; 7、8段压下率增至0.94 mm/m和1.19 mm/m,铸坯整体内部质量大幅提升，中心偏析评级降至C类0.5级，疏松为0.5级。

关键词：数值模拟凝固传热轻压下中心偏析疏松

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圆坯方坯凝固定律的导出和验证

金属学报 2004年第3期40卷 281-284页

作者：张兴中那贤昭王忠英刘爱强干勇钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心北京100081

经典的凝固平方根定律一般不适合于描述圆坯和方坯的连铸凝壳长大过程,本文推导了圆坯凝壳长大的圆坯凝固方程,圆坯凝固方程也适用于方坯凝壳长大过程,可称为圆方坯凝固定律,经实测数据验证,圆方坯凝固定律能够较准确地表达连铸坯凝固... 详细信息

经典的凝固平方根定律一般不适合于描述圆坯和方坯的连铸凝壳长大过程,本文推导了圆坯凝壳长大的圆坯凝固方程,圆坯凝固方程也适用于方坯凝壳长大过程,可称为圆方坯凝固定律,经实测数据验证,圆方坯凝固定律能够较准确地表达连铸坯凝固过程。

关键词：凝固圆坯方坯凝固系数连铸

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软接触电磁连铸技术分析

金属学报 2002年第1期38卷 105-108页

作者：那贤昭张兴中仇圣桃干勇钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心北京100081

运用数学解析的方法。对连铸软接触技术中若干电磁参数进行了理论分析、通过对电磁波在铜、钢水和充满钢水的铜结晶器内的衰减的分析．以及对电磁体积力的数学推导．确认了电磁力的大小取决于磁感应强度沿径向衰减的快慢，即ＢＺ对ｒ的... 详细信息

运用数学解析的方法。对连铸软接触技术中若干电磁参数进行了理论分析、通过对电磁波在铜、钢水和充满钢水的铜结晶器内的衰减的分析．以及对电磁体积力的数学推导．确认了电磁力的大小取决于磁感应强度沿径向衰减的快慢，即ＢＺ对ｒ的导数当频率增加时、铸坯表面的电磁力增加．并向铸坯中心迅速衰减电磁压力沿径向的分布决定弯月面的形状．一定结构的结晶器应选一个最佳频率，才能得到最大的电磁约束力．

关键词：软接触电磁连铸结晶器弯月面数值模拟