刘威
- 作品数：37 被引量：179H指数：9
- 供职机构：北京科技大学冶金与生态工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：冶金工程金属学及工艺一般工业技术航空宇航科学技术更多>>
- 高碳磨球钢中Ds类夹杂物的形成机理及工业控制被引量：2
- 2024年
- Ds类非金属夹杂物尺寸大、延展性差,严重影响TL-1D磨球钢疲劳寿命等关键性能指标。对某企业TL-1D磨球钢进行全流程取样分析,结果表明该企业此钢种Ds类非金属夹杂物超标,且该钢种中的Ds类非金属夹杂物主要为Al_(2)O_(3)-CaO-MgO-CaS,在LF精炼钙处理后大量出现。总结出Ds类夹杂物形成机理为,首先以Al_(2)O_(3)为中心开始形核,之后其与钢液中[Mg]和[Ca]结合并长大形成CaO-Al_(2)O_(3)-MgO球状夹杂物,最后球状夹杂物外层与CaS结合形成Al_(2)O_(3)-CaO-MgO-CaS包裹体。工业试验结果证实,钙处理不利于TL-1D钢中Ds类非金属夹杂物的控制,会造成夹杂物尺寸增大,由此提出在TL-1D磨球钢生产精炼环节进行非钙处理的生产工艺方案。试验结果表明,钢液中钙含量处于饱和状态,优化后精炼渣成分趋于液相区,提升了精炼环节精炼渣系对夹杂物的软熔吸附性能,提高了Ds类非金属夹杂物上浮至渣层时的吸附去除率,最终使连铸坯的初检合格率由95.4%提高至97.0%。研究结果对磨球钢工业生产具有参考价值。
- 戚泽鑫王锦刘威杨树峰李京社李京社
- 关键词：非金属夹杂物洁净度
- 25CrMnMo钢表面缺陷成因分析及控制被引量：2
- 2024年
- 通过宏观形貌观察、微观组织(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,分析了25CrMnMo钢管生产过程中表面缺陷产生的原因,并进行了系统优化。通过对25CrMnMo钢的理化性能分析,发现钢管表面宏观缺陷存在结晶器保护渣剥落现象,而微观分析发现钢管皮下含有许多大尺寸FeO-Na2O-Al2O3-CaO不规则夹杂物。同时,将钢管表面缺陷处夹杂物成分与长水口、浸入式水口以及炉渣成分、结晶器内保护渣进行对比分析,发现钢内夹杂物中Na、Al为结晶器保护渣的代表元素,推断原工艺条件下,卷入且来不及上浮的结晶器保护渣在凝固前沿时被凝固坯壳捕获,并形成表面及皮下夹杂缺陷是25CrMnMo钢管出现缺陷的主要原因。通过将浸入式水口的插入深度由80~130 mm改为90~130 mm,电磁搅拌电流由300 A降为200 A,频率3.0 Hz不变等降低卷渣指数的措施,有效改善了25CrMnMo钢结晶器卷渣问题,提高了铸坯质量。
- 陈玉凤刘宇航宋景凌李恒华周旋杨树峰刘威李京社
- 关键词：结晶器保护渣电磁搅拌
- 35MnVS非调质钢针状铁素体形核原位观察被引量：2
- 2023年
- 非调质钢生产过程中由于省去了淬火、回火等热处理工序,符合倡导的高效节能钢的发展要求。然而,非调质钢产品仍会出现铁素体晶粒粗大等问题,导致组织和性能不均匀,严重影响其使用寿命。本研究利用高温激光共聚焦显微镜,采用样品表面熔化的方法,研究非调质钢中微观组织的演变过程及铁素体形核规律,以及铁素体异质形核的特点。结果表明:非调质试样钢凝固过程相的转变阶段主要分为:1480℃时液相开始向奥氏体转变,1420℃到1400℃为TiN-MnS夹杂物的形核析出温度区间,780℃为α-Fe相的开始形核温度;原位观察实验中,当样品温度下降到1420℃左右时,钢中开始析出尺寸细小的Al 2O 3-MgO夹杂物,而试样冷却至室温时,试验钢中的夹杂物主要成分为TiN-MnS;热力学计算结果表明,在785℃时奥氏体开始向铁素体发生转变,α-Fe含量不断增多,并在690℃时达到最大值,和原位观察实验结果基本一致。本研究对理解氧化物冶金过程,及进一步改进该工艺和应用效果,均具有重要意义。
- 郭皓樊晨康孙旭兵杨树峰刘威
- 关键词：非调质钢非金属夹杂物原位观察针状铁素体
- 基于RTD曲线优化八流中间包控流装置的研究被引量：1
- 2016年
- 控流装置对钢液流动特性的影响较大,采用物理模拟结合数值模拟的方法对某钢厂八流中间包进行了挡墙优化,分析了不同挡墙方案中间包的RTD曲线并进行相关计算,根据计算结果选取较优方案。水模型实验和数值模拟结果表明,原型中间包加入控流装置后流场趋于合理,钢液的停留时间比较一致。其中,V-2方案的死区体积分数小,各流一致性好,有利于均匀钢液的成分和温度,促进夹杂物上浮,综合效果好。
- 王明辉李京社唐海燕刘威杨树峰
- 关键词：中间包控流装置物理模拟数值模拟RTD曲线
- 碲处理对20MnCrS5齿轮钢耐磨性及夹杂物变形的影响
- 2025年
- 齿轮钢作为应用广泛的一类钢种,需要被加工成复杂的形状,且在工作中需要承受较大的摩擦力,所以要求其具有优异的切削性能以及耐磨性能等,钢中硫化物夹杂是两者协同控制的关键因素,而碲的添加可以起到改性钢中硫化物的作用。为此,通过扫描电镜、夹杂物自动分析、夹杂物纳米压痕及干摩擦试验探究了碲添加对20MnCrS5齿轮钢耐磨特性与夹杂物物性特征影响。结果表明,碲添加使得20MnCrS5钢中长条状及链状夹杂物的数量减少以及夹杂物的整体数密度降低,且硫化物的形貌趋于球化。当钢中碲质量分数为0.053%时,夹杂物长宽比由不加碲时的2.302降低到1.720。结合热力学计算表明,其主要得益于碲添加导致的硫化物析出特性转变。针对夹杂物自身的纳米压痕试验表明,钢中添加碲元素可以提高硫化物夹杂的硬度,经过碲改性后MnS夹杂物的硬度由不加碲时的7.82 GPa提升到9.42 GPa。轧制变形过程中的硫化物夹杂变形量统计结果表明,其变形率至多可由16.6%降为3.8%。同时,干摩擦试验表明,碲处理通过改性钢中夹杂物、提高硫化物和基体的硬度,使得20MnCrS5齿轮钢磨损率及摩擦因数降低,耐磨性得到了增强。阐释了夹杂物-钢基体在变形、摩擦过程中的影响,为未来含碲特种钢的进一步开发和优化提供相应的参考。
- 王明月白云刘威杨树峰孙烨王锦李京社
- 关键词：齿轮钢非金属夹杂物纳米压痕
- 碲处理对20CrMnTi齿轮钢中MnS夹杂物改性效果被引量：21
- 2019年
- 为了研究碲处理对钢中MnS夹杂物形貌的影响,利用SEM-EDS扫描电镜,研究了20CrMnTi钢中添加高纯碲粉后MnS夹杂物的改性效果。试验结果表明,碲处理使钢中夹杂物的平均长宽比由3.17降至1.83,球化效果较为明显;当碲硫比控制在0.33时,不同硫含量的钢中夹杂物形貌有明显差异,硫质量分数为0.21%的钢中,形成了MnS镶嵌在碲化物中的大型夹杂,而在硫质量分数为0.11%的钢中,形成了碲化物包裹MnS的复合夹杂;当碲硫比为3.21时,发现钢中出现了单独存在的高碲相,MnS外层的碲化物层也较厚,改性率仅为8.75%,这表明高碲硫比并不能提高硫化物改性的数量。
- 白旭旭杨树峰刘威李京社梁雪
- 关键词：齿轮钢
- QD08钢中Ds类夹杂物形成原因及控制被引量：13
- 2021年
- QD08钢因其特殊的工作环境,要求具有较高的抗疲劳特性,而Ds类夹杂物是削弱QD08钢抗疲劳性能的主要原因。为了探究Ds类夹杂物的形成原因及调控方法,解决Ds类夹杂物超标问题,对该钢种炼钢-精炼-连铸全流程进行取样分析。分析结果表明,影响QD08钢疲劳性能的Ds类夹杂物主要成分为CaS-Al_(2)O_(3)-MgO-CaO,其尺寸在15~30μm范围内波动,主要在LF精炼钙处理操作后开始出现。QD08钢中Ds类夹杂物是以钙镁铝酸盐为核心骨架,外围包裹CaS而形成的。结合夹杂物的成分分布,确定了钢中钙含量高不利于QD08钢中Ds类夹杂物的控制,被改性后的夹杂物熔点低,与钢液润湿性强而难以穿过钢渣界面进入到渣中,且夹杂物在钢液中易聚合长大,造成夹杂物尺寸的增加,为Ds类夹杂物的形成提供了条件。提出在精炼环节采用高氧化钙溶解度精炼渣和微钙处理工艺优化方案,并进行了工业验证试验。通过微钙处理保证了必要的夹杂物改性,可防止水口结瘤,配合减小中间包液面的波动,控制合适的拉坯速度,可避免钢包下渣和卷渣现象的发生。控制更多的夹杂物成分分布在非液相区,抑制了夹杂物的碰撞长大,使得Ds类夹杂物等级降低。试验结果表明,QD08钢中影响其疲劳性能的Ds类夹杂物得到了控制,初检合格率由93.6%提高至98.0%,为企业带来了直接的经济利益。
- 宋朝琦刘威杨树峰李京社陈永峰左小坦
- 关键词：洁净度钙处理
- 镍基高温合金真空感应熔炼碳氧反应数值模拟被引量：10
- 2023年
- 为了探究镍基高温合金真空感应熔炼(VIM)过程中碳氧反应动力学规律,基于电磁场-流场-溶质场多物理场耦合技术,建立了考虑电磁搅拌和坩埚分解作用的真空感应熔炼脱氧动力学模型,研究了电流强度、压强以及精炼温度对镍基高温合金熔体脱氧反应的影响。结果表明,模拟得到的熔池氧含量随时间的变化规律与试验结果吻合较好;电磁搅拌加速了熔池中氧的传质速率,对熔池中氧的分布有显著影响;增大电流强度、降低压力或降低精炼温度均能有效促进熔池脱氧反应的进行。当电流强度从55A增加到75A时,熔池氧平均质量分数从0.001373%下降到0.001298%。当压强从1.5Pa降低到0.5Pa时,熔池氧平均质量分数从0.001960%下降到0.001338%。当精炼温度从1873K降低到1773K时,熔池氧平均质量分数从0.001855%下降到0.001339%。所得结果将为改进镍基高温合金的VIM精炼过程提供有效依据。
- 袁艺杨树峰刘威刘威高锦国张明
- 关键词：真空感应熔炼碳氧反应动力学
- 1500mm×230mm板坯结晶器液面波动与卷渣行为水力学模型试验和应用被引量：8
- 2022年
- 基于相似理论,以钢厂1500 mm×230 mm板坯结晶器为原型建立1∶2的结晶器水力学模型。结果表明,吹气量一定时,水口中心处到窄边的液面波动先增大后减小,吹气量大于0.8 L/min时,开始发生卷渣现象,并且结晶器内的气泡数量变多。浸入深度的增加使液面波动减弱,浸入深度在65~95 mm时对卷渣影响的效果不显著;拉速增加使流股的冲击深度增大,拉速大于1.1 m/min时有大渣滴被卷入;当结晶器的拉速为1.0~1.1 m/min,吹气量为0.6~0.8 L/min,浸入深度为75~85 mm时较合理。C45E钢生产实践表明,当拉速由0.9~1.2 m/min调整至1.0~1.1 m/min,浸入深度由130~190 mm改进为150~170 mm时,铸坯缺陷率由6%降至1.9%。
- 杨文轩王勇高锦国刘威杨树峰李京社
- 关键词：结晶器液面波动卷渣吹气
- 钢−渣界面非金属夹杂物运动行为研究进展被引量：7
- 2021年
- 钢中夹杂物的去除一直是洁净钢研究的热点,对于提高钢材质量、保障产品性能具有重要意义.钢液中夹杂物主要通过上浮至顶渣被吸收而去除,这个过程可细分为夹杂物在钢液中长大上浮、在钢-渣界面穿越分离、在熔渣中被吸附溶解3个步骤.钢-渣两相的物性差异及界面特性导致不符合条件的夹杂物无法穿过界面与钢液分离,这使得该步骤成为夹杂物去除的决定性环节,且由于钢-渣两相周围快速的物性过渡、并行的物理化学现象以及高温、不透明等特性影响,使该步骤研究难度增大.近年来,随着数值模拟技术和高温实验设备的进步,夹杂物穿越钢-渣界面行为的研究取得了一些进展.经典的受力分析模型能够对夹杂物界面行为进行半定量的预测,且对于渣系优化等具有一定的指导作用;计算流体动力学(CFD)模型在研究夹杂物界面现象方面具有优势,但研究尚处于初期,未来有望适用于更大的尺度范围、更多的行为场景和相态;水模型与数值模型相结合是一种有效的研究界面行为的方法,随着实验技术进步,可进一步对微观尺度的界面行为进行研究;高温共聚焦原位观察是研究界面行为最为直接的方法,对于探究夹杂物界面行为极有帮助,有望通过设备改进,更加完整、深入地揭示夹杂物去除的关键机理.
- 刘威杨树峰李京社
- 关键词：非金属夹杂物洁净钢夹杂物去除
