đăng: 2023-09-04 Nguồn: Site
Các hợp kim thép không gỉ tiết kiệm niken, chẳng hạn như Fe– 17 wt% Cr–0,6 wt% Ni, có cấu trúc ferit ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao khiến chúng dễ dàng phát triển các tinh thể cột trong quá trình hóa rắn với tỷ lệ tinh thể đẳng trục trong thép rất thấp vật đúc. Cấu trúc tinh thể dạng cột có tính dị hướng rõ ràng trong quá trình gia công nhựa tiếp theo, có khả năng tạo ra các khuyết tật dạng nếp nhăn trong các sản phẩm dạng tấm do khả năng kéo sâu kém. Việc kiểm soát cấu trúc đúc và thu được tỷ lệ tinh thể đẳng trục cao trong quá trình đúc liên tục (CC) là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất và chất lượng gia công nóng sau đó của sản phẩm; đây luôn là vấn đề trọng tâm của ngành thép [1,2]. Kunstreich và cộng sự. [3] đã đề cập đến chất lượng bề mặt/dưới bề mặt (mảnh, ống, lỗ kim, lỗ phun, hàm lượng tạp chất) và tỷ lệ chuyển hướng (mã bất thường khi đúc tấm) của các sản phẩm đúc trên máy tấm dày công suất cao hoặc thấp. Họ phát hiện ra rằng các máy có tốc độ chậm hoặc tấm rộng tạo ra hoặc duy trì dòng chảy cuộn đôi ổn định trong khuôn là chìa khóa để loại bỏ các khuyết tật của tấm, mặc dù cường độ của mô hình dòng chảy cuộn đôi không được quá mức. Khuấy điện từ (EMS) điều khiển dòng chảy của thép nóng chảy để kiểm soát hành vi truyền nhiệt và khối lượng thông qua lực điện từ không tiếp xúc cảm ứng (EMF). Việc bố trí và sử dụng EMS để kiểm soát hoạt động luyện kim trong vùng làm mát thứ cấp (SCZ) nhằm cải thiện chất lượng của các sợi ít nhận được sự quan tâm nghiên cứu hơn.
Người ta đã chứng minh rằng đặc tính dịch chuyển của thép nóng chảy trong SCZ trong quá trình đúc tấm ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bên trong của sợi và có thể đồng thời kiểm soát chất lượng của vật liệu cán bằng cách điều chỉnh dòng chảy của thép nóng chảy và nhiệt độ [4]. SCZ của tấm chủ yếu được trang bị EMS loại chèn (Nippon Steel, Tokyo, Nhật Bản), EMS loại hộp (ABB, Zurich, Switzerlan) và máy khuấy điện từ con lăn (R- EMS) (Danieli Rotelec, Paris, Ý ) [5]. So với EMS loại chèn và loại hộp, con lăn khuấy điện từ (R-EMS) có cuộn dây bên trong con lăn và thay thế con lăn đỡ sợi, đồng thời có EMF cao hơn để đẩy dòng thép nóng chảy bên trong. Lôi và cộng sự. [6,7] đã nghiên cứu sự phân bố từ trường và dòng chảy của ba chế độ R-EMS (đĩa đôi, vòng đôi và vòng ba). EMS ở chế độ vòng kép là hiệu quả nhất, tạo ra diện tích lưu thông lớn hơn bên trong sợi với cùng công suất như các chế độ khác. Với tần số ngày càng tăng, mật độ từ thông ở tâm tấm giảm và EMF cũng như vận tốc của thép nóng chảy tăng lên, cho thấy EMF là chỉ số trực tiếp về tác động của R-EMS. Thần và cộng sự. [8] đã thiết lập một mô hình kết hợp cho đặc tính dòng chảy và hóa rắn của tấm trong SCZ dựa trên phương trình Max-well và mô hình k-epsilon, và họ quan sát thấy hướng dòng chảy của thép nóng chảy phù hợp với hướng EMF và quá trình khuấy trộn hiệu ứng bị suy yếu đáng kể khi độ dày của lớp vỏ đông cứng ngày càng tăng. Vương và cộng sự. [9] cho rằng EMF được tạo ra bởi từ trường sóng lan truyền tập trung gần bề mặt rộng của sợi và EMF tạo ra dòng khuấy ngang. Giang và cộng sự. [10] đã thiết lập mô hình vận chuyển vĩ mô ba chiều cho tấm và quan sát thấy điểm cuối của quá trình hóa rắn ở vị trí một phần tư theo hướng chiều rộng của tấm. So với máy khuấy tuyến tính được đẩy sang một bên, máy khuấy quay trong SCZ giúp phân phối chất tan đồng đều ở đầu đông đặc. Vương và cộng sự. [11] đã phân tích các yếu tố góp phần vào tỷ lệ tinh thể đẳng trục thấp của thép không gỉ ferit 430. Khi không có đủ EMS, tỷ lệ tinh thể đẳng trục được cải thiện đáng kể bằng cách điều chỉnh SCZ và tốc độ đúc, giúp giảm hiện tượng nứt chéo của sợi. Chu và cộng sự. [12] đã phân tích cơ chế tác động của EMS lên cấu trúc hóa rắn của thép không gỉ martensitic khi đúc tấm và quan sát thấy tỷ lệ tinh thể cân bằng trung tâm của sợi đạt trung bình 50% và lên tới 57% khi sử dụng từ tính thích hợp. mật độ thông lượng. Nghiên cứu của Nippon Steel [13] đã chỉ ra rằng R-EMS có thể kiểm soát dòng chảy hiệu quả của thép nóng chảy bên trong để giảm cấu trúc tinh thể cột của thép điện và thép không gỉ, đồng thời tăng tỷ lệ tinh thể đẳng trục để cải thiện độ co ngót trung tâm, độ xốp và sự phân tách của tấm, có lợi cho việc cải thiện tốc độ đúc và chất lượng của quá trình sản xuất tấm.
Những nghiên cứu này chỉ ra rằng R-EMS có thể thay thế con lăn kẹp thông thường trong máy CC bằng các cặp con lăn khác nhau. Sự sắp xếp khác nhau của các con lăn trong các phân đoạn sẽ có sự phân bố từ trường, diện tích EMF và mô hình dòng chảy thép nóng chảy khác nhau. Xem xét tầm quan trọng của đặc tính luyện kim trong SCZ của vật đúc tấm liên quan đến việc kiểm soát chất lượng bên trong của sợi, một mô hình kết hợp của đặc tính điện từ, dòng chảy, truyền nhiệt và hóa rắn ba chiều (3-D) trong SCZ đã được đưa ra. được phát triển trong nghiên cứu này. Chúng tôi đã sử dụng thép Fe– 17 wt% Cr–0,6 wt% Ni để nghiên cứu tác động của số lượng cặp con lăn khác nhau đối với R-EMS đối với sự phân bố từ trường và hành vi hóa rắn. Mục đích của chúng tôi là sử dụng mô hình số để cung cấp hướng dẫn lý thuyết nhằm cải thiện cấu trúc hóa rắn và chất lượng bên trong của vật đúc bằng thép không gỉ ferit.
2. phương pháp
2.1. Số Người mẫu Sự miêu tả
Cấu trúc của thiết bị EMS chủ yếu bao gồm một ống bọc con lăn (đồng), một vòng chắn từ, một cuộn dây, một lõi, thép nóng chảy và một miền không khí (Hình 1; miền không khí không được hiển thị). Vòng che chắn từ tính bao gồm một phần của vòng với phần còn lại chứa đầy không khí. Các tham số vật lý nhiệt và tham số quy trình CC được sử dụng trong tính toán mô phỏng được đưa ra trong Bảng 1. Gốc tọa độ trong mô hình nằm ở tâm của mặt khum khuôn, trong đó hướng đúc dọc theo trục Z dương, trong khi trục X- và trục Y lần lượt song song với các cạnh hẹp và rộng của sợi. Mô hình miền tính toán được phát triển với R-EMS trong SCZ để sản xuất thép Fe– 17 wt% Cr–0,6 wt% Ni với tiết diện 1280 mm × 200 mm. Cấu trúc R-EMS là tuyến tính, có năm cuộn dây quấn quanh con lăn có đường kính 240 mm và chiều dài 1550 mm. Ba cặp con lăn cách mặt khum là 4,159, 3,911 và 3,660 m và sử dụng chế độ khuấy tuyến tính liên tục.
Do số Reynolds từ trường Rm < 1 trong quá trình khuấy điện từ trong quá trình CC nên ảnh hưởng của dòng thép đến từ trường bên ngoài là không đáng kể. Ảnh hưởng của pha rắn và lỏng của thép với độ dẫn điện khác nhau một chút đã bị bỏ qua ở vùng nhiệt độ cao đối với lực điện từ. Sự phát triển của các phương trình kết hợp cho trường điện từ, trường dòng chảy, truyền nhiệt và trạng thái hóa rắn tương đối hoàn thiện, như được mô tả chi tiết bởi Li và cộng sự. [14] và Wang và cộng sự. [15]. Nguyên lý của máy khuấy tuyến tính được thể hiện trên Hình 2 [16]. Con lăn điện từ là một máy khuấy từ trường sóng di chuyển, nghĩa là lõi sắt và mạch từ bị ngắt kết nối và lực đẩy điện từ về một phía sẽ điều khiển chuyển động tuyến tính của thép nóng chảy.
2.2. ranh giới Điều kiện Và Số Giải pháp Thủ tục
Đối với trường điện từ, lưới tứ diện có số mắt lưới là 518.230 đã được sử dụng trong mô hình điện từ. Đối với các cặp con lăn, mỗi R-EMS có năm cuộn dây được nạp dòng điện xoay chiều hai pha và độ lệch pha của mỗi pha là 90°. Đường từ song song với bề mặt của bộ phận không khí bao quanh máy khuấy. Các điều kiện biên cách điện được đặt giữa cuộn dây, ống đồng và lõi sắt.
Để tính toán dòng chảy và quá trình hóa rắn, một mô hình phân đoạn đã được thiết lập không có lực điện từ trong khuôn và vùng cuộn chân để tính toán thông tin về quá trình hóa rắn và dòng chảy; một lưới lục giác được sử dụng để tính toán chất lỏng. Lưới đã được tinh chỉnh ở những khu vực có mật độ truyền tải cao, chẳng hạn như lớp ranh giới vòi phun và vùng đông đặc, tạo ra tổng cộng khoảng 3 triệu lưới. Các giá trị dư của năng lượng nhỏ hơn 10−6 và các giá trị khác nhỏ hơn 10−4. AN-SYS Fluent 16.0 (ANSYS, Inc., Canonsburg, PA, United States) đã được sử dụng để đánh giá sự hội tụ trong quá trình tính toán. Mô-đun 'Profile' trong ANSYS Fluent được sử dụng để trích xuất phân đoạn đầu tiên của dữ liệu thoát của miền tính toán làm điều kiện đầu vào cho phân đoạn thứ hai. Để đảm bảo phạm vi tác động EMF hiệu quả và sự phát triển đầy đủ của dòng chảy rối, 3–4,8 m SCZ đã được chọn trong nghiên cứu này cho miền tính toán. Mô phỏng ANSOFT Maxwell (ANSYS, Inc., Canonsburg, PA, United States) đã được sử dụng để lấy dữ liệu trường điện từ của miền tính toán và phần mềm Fluent được sử dụng để tính toán thông tin dòng chảy, truyền nhiệt và hóa rắn với trạng thái ổn định trong SCZ. Thông tin tọa độ nút trong Fluent đã được tải vào Maxwell và EMF trung bình theo thời gian được trích xuất bằng thuật toán nội suy tọa độ. Cuối cùng, EMF được đưa vào phương trình động lượng bằng Hàm do người dùng xác định (UDF). Các điều kiện biên của mô hình như sau:
1. Đầu vào miền tính toán: Vận tốc và nhiệt độ của đầu ra miền tính toán đầu tiên và thông tin phần pha lỏng được tải dưới dạng điều kiện biên đầu vào.
2. Tính toán đầu ra miền: Độ dốc bằng 0 cho tất cả các đại lượng vật lý theo hướng xuất chuẩn sử dụng các điều kiện biên được phát triển đầy đủ.
3. Tường: Các điều kiện làm mát được mô tả bằng hệ số truyền nhiệt đối lưu [10].
2.3. thực nghiệm Thủ tục
Mật độ từ thông được đo bằng Chế độ xử lý tín hiệu số LakeShore Tesla Meter 475 (Zhongke Electric, Hunan, Trung Quốc). EMF đã được thử nghiệm bằng cách sử dụng máy đo lực đẩy do chính hãng sản xuất, như trong Hình 3. Nguyên lý của thiết bị thử nghiệm dựa trên phương pháp đo tấm đồng mô phỏng sợi dây. Một số tấm đồng mỏng có độ dày 2 mm được phân bố đều và treo đối xứng và song song với độ dày của sợi giữa các bề mặt làm việc của EMS. Lực đẩy điện từ nhận được trên mỗi tấm đồng được đo riêng biệt bằng đầu dò lực căng, trong đó mỗi tấm đồng biểu thị lực đẩy mà một sợi dây có độ dày nhất định nhận được ở vị trí tương ứng.
Thành phần hóa học chính của thép Fe– 17 wt% Cr–0,6 wt% Ni được liệt kê trong Bảng 2. Vị trí lấy mẫu của mặt cắt ngang tấm được sản xuất trong các điều kiện làm việc tương ứng được thể hiện trong Hình 4. Mặt cắt ngang của mẫu trong mỗi điều kiện làm việc được làm phẳng bằng máy tiện và được đánh bóng bằng máy phay, sao cho không có vết xử lý nào ảnh hưởng đến việc quan sát bề mặt kiểm tra. Dung dịch nước axit clohydric công nghiệp với tỷ lệ thể tích 1:1 được sử dụng làm chất ăn mòn. Các mẫu hoàn thiện bề mặt được ngâm trong chất ăn mòn axit và bị ăn mòn ở nhiệt độ bể nước 70°C trong 20 phút. Ngay sau khi bị xói mòn, bề mặt được rửa sạch bằng nước và thổi khô bằng luồng không khí áp suất cao, hình ảnh thu được và tỷ lệ tinh thể cân bằng được ghi lại bởi Image-Pro Plus (Media cyber-netics, Inc., Rockville, MD, United). các bang).
3. Kết quả Và Cuộc thảo luận
3.1. Phân tích của Điện từ Cánh đồng
Hình 5a cho thấy sự so sánh giữa các giá trị được tính toán và đo được của mật độ từ thông và Hình 5b cho thấy EMF trên đường tâm của bề mặt rộng bằng một cặp con lăn. Các giá trị được đo và tính toán của mật độ từ thông trên đường tâm của con lăn và EMF của tấm đồng gần như phù hợp, điều này xác minh độ tin cậy của mô hình ở mức chấp nhận được. Hình 5b cho thấy EMF tăng nhanh và sau đó giảm chậm khi tần số tăng và EMF lớn nhất của một cặp máy khuấy con lăn thu được ở tần số 9 Hz.
Hình 6a-c trình bày sự phân bố mật độ từ thông trên bề mặt của tấm đối với cường độ dòng điện 400 A và tần số 7 Hz trong trường hợp một cặp,
lần lượt là hai cặp và ba cặp, trong đó diện tích hiệu dụng của mật độ từ thông tăng lên khi số lượng con lăn ngày càng tăng. Từ trường của sóng truyền có tính định hướng nhất định tạo ra hiệu ứng cuối, dẫn đến mật độ từ thông lớn hơn ở phía lực đẩy (phía bên phải của sợi dây trong Hình 6) so với phía bắt đầu (phía bên trái của sợi dây trong Hình 6). ).
Hình 7a cho thấy sự phân bố EMF dọc theo đường tâm theo hướng đúc dưới một số cặp con lăn khác nhau cho dòng điện 400 A và tần số 7 Hz, và Hình 7b cho thấy sự phân bố EMF dọc theo đường tâm của các con lăn theo hướng rộng. Đối với một, hai và ba cặp con lăn, EMF tối đa trên đường tâm của tấm dọc theo hướng đúc lần lượt là 12.090, 18.573 và 21.229 N/m3 và EMF trung bình là 2023, 5066 và 7962 N/m3 tương ứng. EMF tối đa trên đường tâm của bề mặt rộng cho mỗi cặp con lăn lần lượt là 12.354, 18.084 và 22.874 N/m3 và EMF trung bình lần lượt là 10.247, 15.730 và 21.336 N/m3. Lực tối đa được đặt ở phía lực đẩy của tấm và EMF của thép nóng chảy tăng lên khi số lượng cặp con lăn tăng lên.
Hình 8a cho thấy sự phân bố EMF theo hướng đúc dưới hai cặp con lăn ở các tần số khác nhau và Hình 8b cho thấy sự phân bố EMF theo hướng đúc dưới hai cặp con lăn ở các dòng điện khác nhau. Sự phân bố EMF cho thấy nó nhỏ ở cả hai đầu, lớn ở giữa và phân bổ đều giữa các con lăn. EMF cực đại tại tâm sợi tăng từ 4750 lên 19.000 N/m3 khi cường độ dòng điện tăng từ 200 lên 400 A. Ngoài ra, EMF cực đại tại tâm sợi giảm từ 20.838 xuống 17.995 N/m3 khi tần số tăng từ 4 lên 8 Hz. Sợi dây thể hiện tính dẫn điện nhất định khi các đường cảm ứng từ từ không khí vào sợi bị lệch, tập trung lại một vị trí và tạo thành một lá chắn từ tính. Sự khác biệt về từ thông giữa bên trong và các cạnh của sợi dẫn đến sự phân bố không đồng đều của dòng điện cảm ứng, phần lớn tập trung trên bề mặt của tấm, một hiện tượng được gọi là 'hiệu ứng bề mặt'. Hiệu ứng này dẫn đến giảm sự xâm nhập của từ trường ở tần số cao hơn [17]. Nó cho thấy lớp vỏ rắn có độ dẫn điện nhất định có tác dụng che chắn nhất định đối với từ trường, và do đó cường độ cảm ứng từ trung tâm giảm nhẹ khi tần số dòng điện tăng.
3.2. Phân tích của Chảy Và kiên cố hóa Hành vi
Hình 9a thể hiện sự phân bố vận tốc dọc theo đường tâm theo hướng đúc trên đường đặc trưng của thép nóng chảy với số cặp con lăn khác nhau và Hình 9b thể hiện sự phân bố vận tốc dọc theo đường tâm của các con lăn theo hướng rộng. Sự gia tăng số lượng con lăn dẫn đến sự gia tăng thể tích cục bộ của EMF trên sợi và EMF là động lực của dòng thép nóng chảy để rửa sạch mặt trước hóa rắn trong SCZ. Phạm vi vận tốc rửa hiệu quả — được định nghĩa là phạm vi trong đó vận tốc dòng chảy lớn hơn tốc độ đúc — của mặt trước hóa rắn dọc theo hướng đúc là 4,0–4,35 m, 3,8–4,35 m và 3,6–4,35 m đối với một , hai và ba cặp con lăn tương ứng và tốc độ giặt tối đa lần lượt là 0,7, 0,8 và 0,76 m/s. Zhang và cộng sự. [18] nhận thấy rằng dòng tia tốc độ cao từ các lỗ bên có thể dẫn đến vùng nhiễu loạn lớn hơn trong vùng khuôn và một phần của SCZ. Mặc dù EMF của hai cặp con lăn thấp hơn so với ba cặp, nhưng vùng rửa của hai cặp lại thấp hơn, để lại cường độ động năng hỗn loạn trong khu vực khuôn bù đắp thấp hơn. Do đó, sợi có tốc độ giặt tối đa lớn hơn khi sử dụng hai cặp trục lăn so với ba cặp trục lăn. Hình 8b cho thấy vận tốc dòng chảy tối đa với số lượng cặp con lăn khác nhau được phân bố trên một phía của tao cáp. Tốc độ dòng chảy ở phía lực đẩy của EMF lớn hơn ở phía bắt đầu, gần như phù hợp với đặc tính chuyển động của từ trường sóng truyền.
Hình 10a–d thể hiện sự phân bố nhiệt độ và đường thẳng của thép nóng chảy trên bề mặt trung tâm của mặt hẹp trong tấm với 0–3 cặp con lăn. EMF làm cho thép nóng chảy di chuyển từ một bên của bề mặt hẹp sang bên kia, và tính liên tục của dòng chảy đến mặt trước hóa rắn hẹp dẫn đến sự hình thành vòng tuần hoàn trên và dưới của thép nóng chảy, dẫn đến lõi đồng nhất nhiệt độ và sự trộn của tấm. Với số lượng cặp con lăn ngày càng tăng, diện tích dòng thép nóng chảy tại mặt cắt ngang được mở rộng và sự trao đổi nhiệt cưỡng bức giữa thép nóng chảy nhiệt độ cao ở trung tâm và lớp vỏ đông đặc dẫn đến vùng nhiệt độ thấp lớn hơn ở trung tâm. của sợi dây. Theo lý thuyết hóa rắn, nhiệt độ thấp hơn của thép nóng chảy ở trung tâm sẽ thuận lợi hơn cho việc hình thành các hạt tạo mầm. Xu và cộng sự. đã chỉ ra rằng [19] rằng việc rửa thép nóng chảy chống lại mặt trước hóa rắn có thể gây ra sự 'nóng chảy' của nhánh dendrite để cung cấp các hạt tạo mầm cho sự hình thành các tinh thể cân bằng, cuối cùng làm tăng tỷ lệ tinh thể cân bằng trung tâm của sợi.
Hình 11a minh họa sự biến đổi của lớp vỏ kiên cố ở mặt đầu dọc theo hướng đúc tại tâm mặt hẹp đối với tao cáp với số lượng cặp con lăn khác nhau và Hình 11b thể hiện sự thay đổi độ dày vỏ ở phía lực đẩy dọc theo hướng đúc tại tâm mặt hẹp cho tao cáp với số lượng cặp con lăn khác nhau. Mặt trước hóa rắn được coi là vị trí có tỷ lệ pha lỏng là 0,3. Đối với 0, một, hai và ba cặp con lăn, độ dày của lớp vỏ cứng ở đầu ra của miền tính toán lần lượt là 42,37, 40,96, 40,14 và 38,43 mm ở mặt đầu của EMF và 42,37, 42,27 , 37,62 và 37,60 mm ở phía lực đẩy của EMF tương ứng. Dòng chảy tốc độ cao của thép nóng chảy lao tới mặt trước hóa rắn và làm gián đoạn một số tinh thể cột, dẫn đến sự phát triển chậm của lớp vỏ đông đặc trong vùng khuấy. Tốc độ hóa rắn ở phía lực đẩy điện từ thấp hơn đáng kể so với phía ban đầu, gần như trùng khớp với các đặc tính của từ trường sóng truyền.
3.3. Thí nghiệm của kiên cố hóa Kết cấu thu được qua R‐EMS
Hai cặp con lăn được chọn để đúc tấm thép Fe– 17 wt% Cr–0,6 wt% Ni trong các thí nghiệm kiểm soát cấu trúc hóa rắn bằng R-EMS. Vùng bán đặc ở tâm tấm khi sử dụng hai cặp con lăn sẽ lớn hơn khi sử dụng một cặp con lăn. Mặc dù EMF nhỏ hơn so với khi sử dụng ba cặp, tốc độ rửa của mặt trước hóa rắn lớn hơn với hai cặp so với ba cặp, điều này có lợi cho sự hình thành các tinh thể cân bằng trong sợi. Ngoài ra, chi phí thiết bị và điện năng tiêu thụ sẽ thấp hơn khi sử dụng hai cặp con lăn. Các cấu trúc hóa rắn của tấm được tạo ra khi tắt và bật R-EMS được so sánh trong quá trình thử nghiệm, như trong Hình 12. Khi tắt R-EMS, cấu trúc vĩ mô của tấm được phát triển hơn trong tinh thể cột , liên quan đến đặc tính của thép Fe– 17 wt% Cr–0,6 wt% Ni. Có hàm lượng Cr trong thép lớn hơn 16% dẫn đến quá trình đông đặc không xảy ra α→γ quá trình chuyển pha với cấu trúc ferit được duy trì. Pang và cộng sự. [20] nhận thấy rằng không có sự chuyển pha nào cản trở sự phát triển của tinh thể cột trong quá trình phát triển của hạt; do đó, kích thước hạt thô và các nguyên tố hóa học dễ bị phân tách, có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm. Khi R-EMS được bật với các thông số điện từ 400 A và 7 Hz, EMF được tạo ra bởi từ trường sóng lan truyền làm cho thép nóng chảy chảy dữ dội và rửa trôi mặt trước tinh thể cột để giảm gradient nhiệt độ khi đông đặc. phía trước, ức chế sự phát triển của tinh thể cột. Đồng thời, dòng chảy tốc độ cao của thép nóng chảy có thể phá vỡ nhánh dendrite dạng cột để tạo thành các hạt nhân tự do ở vùng nhiệt độ thấp ở trung tâm. Cuối cùng, tỷ lệ tinh thể cân bằng trung tâm của sợi được tăng lên
69%.
4. Kết luận
Ở đây, mô hình ghép nối phân đoạn 3-D cho đặc tính truyền điện từ, dòng chảy và nhiệt đã được thiết lập để đúc tấm thép không gỉ. Tác dụng của R-EMS đối với sự phân bố từ trường và trạng thái hóa rắn đã được bộc lộ, đồng thời các thông số kỹ thuật tối ưu để kiểm soát cấu trúc vĩ mô khi đúc của thép Fe– 17 wt% Cr–0,6 wt% Ni đã được trình bày. Các kết luận chính như sau:
1. Các đặc tính của từ trường sóng lan truyền của R-EMS trong SCZ sẽ tạo ra EMF cực đại nằm ở phía bắt đầu của dải tấm. Đối với mỗi cặp con lăn điện từ bổ sung, EMF trung bình theo hướng đúc tăng thêm 2969 N/m3 và EMF trung bình ở phần trung tâm của con lăn tăng thêm 5600 N/m3.
2. Với số lượng cặp con lăn khuấy ngày càng tăng, diện tích khuấy hiệu quả của thép nóng chảy bên trong sợi được EMF mở rộng và vận tốc của thép nóng chảy ở mặt trước hóa rắn lúc đầu tăng lên, sau đó giảm xuống. Hiệu ứng rửa dòng chảy từ lực điện từ mạnh sẽ làm giảm tốc độ hóa rắn của lớp vỏ cục bộ và đẩy nhanh quá trình tiêu tán quá nhiệt của tâm thép nóng chảy, có lợi cho sự hình thành tinh thể đẳng trục.
3. Việc sử dụng hai cặp con lăn điện từ ở tần số 400 A và 7 Hz có thể tạo ra tỷ lệ tinh thể cân bằng trung tâm là 69% trong dải tấm 200 mm × 1280 mm, giúp cải thiện hoạt động làm việc nóng của nó.
Tác giả Đóng góp: Khái niệm hóa, HX và BY; phương pháp luận, HX và PW; điều tra, BY và XC; tài nguyên, AL và WL; viết — chuẩn bị bản thảo gốc, HX và PW; viết —xem xét và chỉnh sửa, HX, PW và JZ; trực quan hóa, XC và PW; giám sát AL, HT và JZ; quản lý dự án, HT và JZ; HX và PW là đồng tác giả đầu tiên. Tất cả các tác giả đã đọc và đồng ý với phiên bản đã xuất bản của bản thảo.
Tài trợ: Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ khoa học tự nhiên thành phố Bắc Kinh (BJNSF) (Số tài trợ 2182038) và Quỹ khoa học tự nhiên quốc gia Trung Quốc (NSFC) (Số tài trợ 51874033 và số U1860111), Chương trình R&D trọng điểm quốc gia của Trung Quốc (Số lớn) .016YEB0601302).
Lời cảm ơn: Các tác giả cảm ơn cuộc thử nghiệm công nghiệp tại Hồ Nam Valin Lianyuan Iron & Steel Croup Co., Ltd.
Xung đột của Quan tâm: Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích.
Nốt Rêtài liệu tham khảo
1. Ramkumar, KD; Chandrasekhar, A.; Singh, AK; Ahuja, S.; Agarwal, A.; Arivazhagan, N.; Rabel, AM Nghiên cứu so sánh về khả năng hàn, cấu trúc vi mô và đặc tính kéo của thép không gỉ ferit AISI 430 được hàn TIG tự thân có và không có chất trợ dung. J. Maunf. Quá trình. 2015, 20, 54–69, doi:10.1016/j.jmapro.2015.09.008.
2. Vương, C.; Yu, Y.; Yu, J.; Trương, Y.; Triệu, Y.; Yuan, Q. Sự phát triển cấu trúc vi mô và hành vi ăn mòn của các mối hàn thép không gỉ 304/430 không giống nhau. J. Maunf. Quá trình. 2020, 50, 183–191, doi:10.1016/j.jmapro.2019.12.015.
3. Kunstreich, S.; Dauby, PH Ảnh hưởng của mô hình dòng chảy thép lỏng đến chất lượng tấm và sự cần thiết phải điều khiển điện từ động trong khuôn. Ironmak. Steelmak. 2005, 32, 80–86, doi:10.1179/174328105X15823.
4. Ngô, SJ; Ngô, Y.; Yu, YC; Chen, WQ Ảnh hưởng của khuấy điện từ trong vùng làm mát thứ cấp đến chất lượng của tấm đúc liên tục bằng thép silic không định hướng. luyện thép 2012, 28, 11–14,24.
5. Kunstreich, S. Khuấy điện từ các tấm. Sắt Thép 2005, 40, 81–82,86.
6. Trương, K.; Chen, SF; Dương, B.; Lưu, T.; Triệu, Y.; Lei, H. Nghiên cứu bố trí các con lăn S-EMS trong vùng làm mát thứ cấp của máy đúc tấm liên tục. J. Đại học. khoa học. công nghệ. Liêu Ninh 2018, 41, 335–340.350, doi:10.13988/j.ustl.2018.05.003.
7. Chen, SF; Dương, B.; Vương, M.; Hồng, N.; Đinh, C.; Lei, H. Mô phỏng số của quá trình khuấy điện từ phân đoạn làm mát thứ hai trong quá trình đúc tấm liên tục. J. Đại học. khoa học. công nghệ. Liêu Ninh 2017, 40, 184– 188.203, doi:10.13988/j.ustl.2017.03.006.
8. Yang, J.; Ren, BZ; Hàn, ZW; Shen, HF Khớp nối dòng chất lỏng và quá trình hóa rắn với khuấy điện từ kiểu cuộn trong quá trình đúc tấm liên tục. tiếp tục. Dàn diễn viên. 2015, 40, 13–17, doi:10.13228/j.boyuan.issn1005‐4006.20150030.
9. Hoàng, JT; Vương, EG; Ông, JC Mô phỏng số của quá trình khuấy điện từ tuyến tính trong vùng làm mát thứ cấp của máy đúc tấm. J. Sắt Thép độ phân giải. Int. 2003, 10, 16–21, doi:10.13228/j.boyuan.issn1006‐706x.2003.03.050.
10. Giang, ĐB; Chu, MY; Zhang, L. Mô phỏng số học về hành vi hóa rắn và vận chuyển chất tan trong quá trình đúc liên tục tấm bằng S-EMS. kim loại 2019, 9, 452, 10.3390/met9040452.
11. Wang, HL Cải thiện khẩu phần hạt đẳng trục trong phôi đúc liên tục bằng thép không gỉ Ferrite 430. Thượng Hải kim loại 2007, 29, 27–30.
12. Lý, JC; Âm, YC; Wang, BF Mô phỏng số các chế độ khuấy cho khuấy điện từ kiểu cuộn trong vùng làm mát thứ cấp của tấm đúc liên tục. thông số kỹ thuật. Dàn diễn viên. kim loại màu hợp kim. 2013, 33, 302–305, 10.15980/j.tzzz.2013.04.034.
13. Kittaks, S.; Fukuokaya, T.; Maruki, Y.; Máy khuấy điện từ Kanki, T. Nippon Steel Strand 'S-EMS' dành cho Caster tấm. Nippon Thép công nghệ. Trả lời. 2003, 87, 70–74.
14. Lý, SX; Tiêu, H.; Vương, P.; Lưu, H.; Zhang, J. Phân tích về trường điện từ của khuôn đúc liên tục bao gồm một phương pháp tích phân mới để tính mô-men xoắn điện từ. kim loại 2019, 9, 946, doi:10.3390/met9090946.
15. Vương, P.; Trương, Z.; Hòa, ZP; Kỳ, M.; Lân, P.; Lý, SX; Dương, ZB; Zhang, JQ Hành vi chuyển giao ban đầu và Sự phát triển cấu trúc hóa rắn trong quá trình nở hoa liên tục lớn với sự kết hợp giữa Chế độ phun vòi phun và M-EMS. kim loại 2019, 9, 1083, doi:10.3390/met9101083.
16. Kunstreich, S. Khuấy điện từ để đúc liên tục. Xem lại De Mécao bồi 2003, 100, 395–408, doi:10.1051/kim loại:2003198.
17. Lý, SX; Vương, P.; Lân, P.; Lưu, HS; Lưu, QL; Lý, SG; Zhang, JQ Chảy chảy và truyền nhiệt ở đầu miệng hố của quá trình đúc liên tục phôi tròn bằng cách sử dụng khuấy điện từ cuối cùng. Cằm. J. Anh. 2019, 41, 748–756, doi:10.13374/j.issn2095‐9389.2019.06.006.
18. Trương, Z.; Vương, P.; Đồng, YN; Lý, L.; Lân, P.; Zhang, JQ Nghiên cứu về dòng chảy ba chiều, sự truyền nhiệt và trạng thái đông đặc trong quá trình đúc tấm liên tục. tiếp tục. Dàn diễn viên. 2019, 44, 41–46, doi:10.13228/j.boyuan.issn1005‐4006.20190070.
19. Xu, ZG; Wang, XH Nghiên cứu sự hình thành vùng đẳng trục trong sợi thép cacbon thấp. Đã gặp. độ phân giải. công nghệ. 2016, 113, 106, doi:10.1051/metal/2015053.
20. Pang, MR; Vương, FM; Vương, JL; Lý, CR; Zhang, GQ Ảnh hưởng của các thông số hóa rắn đến cấu trúc hóa rắn của thép không gỉ 430 dựa trên phương pháp 3D-CAFÉ. chuyển giới. vật chất. Nhiệt Đối xử. 2013, 34, 188–195, doi:10.13289/j.issn.1009-6264.2013.12.034.