超声波对钢水凝固组织的影响

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1、第6卷增刊1过程工程学报Vol.6Suppl.No.12006年4月TheChineseJournalofProcessEngineeringApr.2006超声波对钢水凝固组织的影响王建军，李强，周俐，金友林，常立忠(安徽工业大学冶金与资源学院，安徽马鞍山243002)摘要：利用超声波对Q235钢和不锈钢凝固过程进行处理，实验结果显示：凝固过程中通入超声波能够明显地影响钢水的凝固过程，可得到细小的等轴晶铸态组织；实验发现超声波对不同的钢种作用不完全相同，对Q235钢超声波功率大于150W，凝固组织的细化效果较好，而对不锈钢则需大于300W.本研究对超声波在钢铁凝

2、固过程中细化晶粒、改善凝固组织上的应用有一定指导意义.关键词：超声波；钢水凝固组织；晶粒细化中图分类号：TG441.8文献标识码：A文章编号：1009−606X(2006)S1−0053−041前言钢渣中，超声波的导波杆材料达不到要求.本研究解决了超声波导入钢水内的技术难题，在实验室进行了钢水随着对钢铁材料质量要求的日趋提高，超细晶粒钢凝固细化晶粒的实验研究，效果非常明显，为超声波在以及纯净钢的研究成为冶金行业近期产业化的重点，其连铸工业应用提供了一个新的思路.中超细晶粒钢铁因为晶粒的细化具有传统钢材无法达到的优良机械性能，正成为行业的发展趋势.因此,控制2实验连

3、铸的凝固过程，对钢的晶粒细化有着至关重要的影响.超声波处理钢液的实验装置如图1所示.目前连铸工业上常用的控制铸坯凝固组织的方法一般通过控制结晶器冷却强度，采用低过热度浇铸等操作，从而加快凝固速度达到细化晶粒的效果，但在实际生产中受到设备及操作水平的限制.其次是采用电磁搅拌，但电磁搅拌的作用区域一般都局限在结晶器内.另外，在结晶器内添加晶粒细化剂，如添加稀土、金属粉末等，提高晶粒度级别，这也存在不稳定和成分不均的问题.1234567外加物理场是比较新颖的改善铸坯质量，优化组织结构1.Coolingwaterpipe的新技术，这种技术正处在应用探索阶段.2.Equip

4、mentofhighfrequencyinductionheating物理场主要包括脉冲电场及超声波场，超声波对金3.Inductionloop4.Corundumpot5.Cermetelectrode6.Magnesitepot属凝固组织优化的研究目前主要集中在低熔点的纯金7.Ultrasonicwavegenerationequipment[1–6]属及一些合金，对于钢水凝固过程的应用研究报道图1实验装置示意图不多.其中一个主要原因是由于在高温钢水和腐蚀性的Fig.1Sketchofexperimentalequipment表1超声波处理钢液凝固过程的实验方

5、案Table1ExperimentalschemeofmoltensteelsolidificationbyultrasonictreatmentSamplePowerofultrasonic(W)Timeofultrasonicoperation(min)Q235twistedsteel100Q235twistedsteel250UntilcompletesolidificationQ235twistedsteel3150UntilcompletesolidificationQ235twistedsteel4300Untilcompletesolidificat

6、ionQ235twistedsteel5500UntilcompletesolidificationQ235twistedsteel61000UntilcompletesolidificationStainlesssteel700Stainlesssteel850UntilcompletesolidificationStainlesssteel9150UntilcompletesolidificationStainlesssteel10300UntilcompletesolidificationStainlesssteel11500Untilcompletesol

7、idificationStainlesssteel121000Untilcompletesolidification收稿日期：2005−12−22，修回日期：2006−01−23作者简介：王建军(1955−)，男，山东省文登市人，博士，教授，主要从事冶金过程数值模拟，场外条件下钢水精炼过程研究.54过程工程学报第6卷实验用的材料为Q235钢与不锈钢，把钢样置于刚3.1Q235钢超声波处理的实验结果玉坩埚内，加热时刚玉坩埚外面套一个镁砂坩埚起保温1~6号试样的低倍组织如图2所示.从图可以看出隔热作用，坩埚的上口用耐火材料盖住，减少钢的氧化.1号没有超声波处理的试样中

8、有粗而长的