为了模拟一个完整的工业过程,我们使用了一组实验程序(图1)。研究喷嘴类型和入射角的影响涉及三个不同的工艺过程,并进行了微观结构分析:图1 实验装置示意图(铸坯:截取的薄板坯→加热后的薄板坯→高压水除鳞→残余氧化铁皮检测)•收集具有原始铸态表面的工业连铸板。• 在受控气氛中再加热,模拟工业再加热过程。• 用CNC控制的高压水射流装置对再加热薄板坯进行实验室除鳞处理。• 扫描电子显微镜(SEM)测量残余氧化铁皮。本研究选用低合金钢,其成分如表1所示。将具有一个(上表面)原始铸态表面的连铸板坯切割成164 mm x 84 mm x 20 mm的试样。表1 薄板坯成分(wt. %)利用35kw实验室规模的感应熔炼炉(LSZ-35型)模拟工业再加热条件,该炉具有229 mm x 104 mm x 45 mm的封闭加热室,以实现再加热过程的可控气氛。在实验室条件下,利用质量流量计控制的混合气再现了工业炉煤气的再加热气氛。为了避免气荒和边界控制的反应步骤,采用了高达6000 ml/min的气体流速,提供了~2 cm/s的气体流速。在再加热室中设置了几个气体入口,以均匀分布气流。使用Land Lamcom III便携式多气体分析仪定量室内供氧并将其调整到所需浓度。采用热水双起泡器使燃气蒸汽中的水蒸气饱和。温度、时间和大气条件见表2。表2 模拟工业再加热条件图2显示了在一次试验中获得的再加热曲线温度的示例。该图还显示了感应炉腔内再加热前和再加热期间的原薄板坯。薄板坯上的侧孔是插入热电偶地方,以便跟踪铸坯温度。图2 (a)薄板坯的初始铸态状态,(b)加热试验的温度曲线,以及在感应加热室中加热的薄板坯现有的CNC控制除鳞室中分别安装了两种不同类型的喷嘴(图3)。第一种喷嘴(图3a)是一种普通的扁平喷嘴,喷射角为25°,可形成狭窄的矩形射流,最大压力为4500 psi(31MPa),额定流量为4gpm(每分钟加仑数,15.14升/分钟)。第二个喷嘴是涡轮旋转喷嘴(图3b),额定流量为2.5 gpm(9.46L/min),压力为4500 psi(31MPa)。这个喷嘴形成了一个中空的圆形射流足迹。喷嘴安装在三种不同的入射角,0°,15°和25°,倾斜于垂直轴。研究了喷嘴入射角对除鳞效果的影响。图3 用于除鳞的喷嘴类型:(a)平面喷雾喷嘴,(b)旋转涡轮增压喷嘴薄板坯加热后被转移到除鳞室,在那里铸态表面暴露于高压水除鳞系统下面。CNC提供了所需的一次通过除鳞所需要的参数,铸坯行进速度为2米/分钟。在除鳞后立即对薄板坯进行淬火。除鳞后的薄板坯试样通过上面检测装置,测量试样宽度,用Mahr联邦便携式粗糙度测量仪计(M1)测量薄板坯中间部位的平均Ra粗糙度。然后,在除鳞的区域涂上环氧树脂,用水射流切割在除鳞区域中间提取15 mm × 20 mm的试样。采用SEM、ASCAT和TESCAN进行显微结构成像和能量色散x射线光谱(EDX)分析。
Karl Schwenk:Partner and Director, I2r POWER, Canton, Ohio, USA karl.schwenk@i2rpower.com
作者
T.P. Ojiako:Graduate Research Assistant, Peaslee Steel Manufacturing Research Center, Department of Materials Science and Engineering, Missouri University of Science and Technology, Rolla, Mo., USA (tpodxz @ mst.edu);V.A. Athavale:Peaslee Steel Manufacturing Research Center, Department of Materials Science and Engineering, Missouri University of Science and Technology, Rolla, Mo., USA;R. Osei:Steel Dynamics Inc. – Flat Roll Group Columbus Division, Columbus, Miss., USA;Taha Tayebali:Spraying Systems Co., Glendale Heights, Ill., USA;Oldair Sasso:Director of Market Development (Heavy Industry), Spraying Systems Co., Glendale Heights, Ill., USA (oldair@spray.com);M.F. Buchely:Roberta and G. Robert Couch Assistant Professor, Department of Materials Science and Engineering, Missouri University of Science and Technology, Rolla, Mo., USA (buchelym@mst. edu);L.N. Bartlett:Wolf Associate Professor of Metallurgical Engineering, FEF Key Professor of Metal Casting Technology, Department of Materials Science and Engineering, Missouri University of Science and Technology, Rolla, Mo., USA (lnmkvf@mst.edu);S. Lekakh:Research Professor, Department of Materials Science and Engineering, Missouri University of Science and Technology, Rolla, Mo., USA (lekakhs@mst.edu);R.J. O’Malley:F. Kenneth Iverson Endowed Chair of Steelmaking Technologies and Director, Peaslee Steel Manufacturing Research Center, Department of Materials Science and Engineering, Missouri University of Science and Technology, Rolla, Mo., USA (omalleyr@mst.edu)唐杰民2023年11月中旬在黄山屯溪翻译自某国《钢铁技术》本月期刊,水平有限,对喷嘴设计和使用没有研究过,翻译不对不准之处请各位看官给予指正。来源:唐杰民冶金40年