دراسة عددية وتجريبية على بنية التصلب لصب البلاطات الفولاذية Fe-Cr-Ni بواسطة التحريك الكهرومغناطيسي الأسطواني

تحتوي سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ الموفرة للنيكل، مثل Fe– 17 wt% Cr – 0.6wt% Ni، على بنية من الفريت في الغرفة ودرجات حرارة عالية تجعلها تتطور إلى بلورات عمودية بسهولة أثناء التصلب مع نسبة منخفضة جدًا من البلورات المتساوية المحاور في الفولاذ المسبوكات. يتميز الهيكل البلوري العمودي بتباين واضح في عملية العمل البلاستيكية اللاحقة، والتي من المحتمل أن تنتج عيوبًا تشبه التجاعيد في منتجات الألواح بسبب ضعف قابلية السحب العميق. يعد التحكم في هيكل الصب والحصول على نسبة عالية من البلورات متساوية المحاور أثناء عملية الصب المستمر (CC) أمرًا مهمًا لتحسين أداء وجودة العمل الساخن اللاحق للمنتج؛ لقد كانت هذه دائمًا قضية مركزية لصناعة الصلب [1،2]. كونستريتش وآخرون. [3] تناولت جودة السطح/تحت السطح (الشظايا، والأنابيب، والثقوب، والثقوب، ومحتوى التضمين) ومعدل التحويل (رموز الشذوذ في صب الألواح) للمنتجات المصبوبة على آلات ألواح سميكة عالية أو منخفضة الإنتاجية. لقد وجدوا أن الآلات ذات السرعة البطيئة أو ذات الألواح العريضة التي تخلق أو تحافظ على تدفق مستقر مزدوج اللفة في القالب هي المفتاح للقضاء على عيوب البلاطة، على الرغم من أن شدة نمط تدفق اللفة المزدوجة يجب ألا تكون مفرطة. يعمل التحريك الكهرومغناطيسي (EMS) على دفع تدفق الفولاذ المنصهر للتحكم في سلوك نقل الحرارة والكتلة من خلال القوة الكهرومغناطيسية الحثية غير المتصلة (EMF). إن ترتيب واستخدام EMS للتحكم في السلوك المعدني في منطقة التبريد الثانوية (SCZ) لتحسين جودة الخيوط قد حظي باهتمام بحثي أقل.

لقد ثبت أن سلوك نقل الفولاذ المنصهر في منطقة SCZ أثناء صب الألواح يؤثر بشكل مباشر على الجودة الداخلية للخيط ويمكنه التحكم في جودة المواد المدرفلة في نفس الوقت عن طريق ضبط تدفق الفولاذ المنصهر ودرجة الحرارة [4]. تم تجهيز منطقة SCZ الخاصة بالبلاطة بشكل أساسي بنظام EMS من نوع الإدخال (نيبون ستيل، طوكيو، اليابان)، وEMS من النوع الصندوقي (ABB، زيورخ، سويسرا)، والتحريك الكهرومغناطيسي الأسطواني (R‐EMS) (دانييلي روتيليك، باريس، إيطاليا). ) [5]. بالمقارنة مع نوع الإدراج ونوع الصندوق EMS، الأسطوانة التحريك الكهرومغناطيسي (R-EMS) لديه ملف داخل الأسطوانة ويحل محل الأسطوانة الداعمة للخصلة، وله EMF أعلى لدفع تدفق الفولاذ المنصهر الداخلي. لي وآخرون. [6،7] قام بدراسة المجال المغناطيسي وتوزيع مجال التدفق لثلاثة أوضاع R-EMS (قرص مزدوج، حلقة مزدوجة، وحلقة ثلاثية). كان EMS في وضع الحلقة المزدوجة هو الأكثر كفاءة، حيث أنتج مساحة أكبر من تدفق الدورة الدموية داخل الجديلة بنفس القوة مثل الأوضاع الأخرى. مع زيادة التردد، انخفضت كثافة التدفق المغناطيسي في مركز اللوح وزادت المجالات الكهرومغناطيسية وسرعة الفولاذ المنصهر، مما يشير إلى أن المجالات الكهرومغناطيسية هي مؤشر مباشر لتأثير R-EMS. شين وآخرون. [8] أنشأ نموذجًا مقترنًا لسلوك التدفق والتصلب للبلاطة في SCZ استنادًا إلى معادلات ماكسويل ونموذج كبسيلون، ولاحظوا أن اتجاه تدفق الفولاذ المنصهر كان متسقًا مع اتجاه المجالات الكهرومغناطيسية وأن التحريك يضعف التأثير بشكل كبير مع زيادة سمك القشرة المتصلبة. وانغ وآخرون. [9] اقترح أن المجالات الكهرومغناطيسية الناتجة عن المجال المغناطيسي للموجة المتنقلة تتركز بالقرب من السطح الواسع للخيط وأن المجالات الكهرومغناطيسية تنتج تدفقًا أفقيًا للتحريك. جيانغ وآخرون. [10] أنشأ نموذج نقل مجهري ثلاثي الأبعاد للبلاطة ولاحظ أن نقطة نهاية التصلب كانت عند موضع الربع في اتجاه عرض اللوحة. بالمقارنة مع المحرض الخطي المدفوع إلى جانب واحد، فإن المحرض الدوار في منطقة SCZ يفضل توزيع المذاب بشكل موحد عند نهاية التصلب. وانغ وآخرون. [11] قام بتحليل العوامل التي تساهم في انخفاض نسبة البلورات المتساوية البالغة 430 من الفولاذ المقاوم للصدأ من الفريت. عندما لا يكون هناك ما يكفي من EMS، يتم تحسين نسبة البلورات متساوية المحاور بشكل كبير عن طريق ضبط SCZ وسرعة الصب، مما يقلل من التشقق المتقاطع للخيط. تشو وآخرون. [12] قام بتحليل آلية تأثير EMS على هيكل التصلب للفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي في صب الألواح ولاحظ أن نسبة البلورات المركزية المتوازنة للخيط وصلت إلى متوسط ​​50٪ وما يصل إلى 57٪ باستخدام المغناطيسية المناسبة. كثافة التدفق. أظهرت الأبحاث التي أجرتها شركة Nippon Steel [13] أن R-EMS يمكنه التحكم في التدفق الفعال للفولاذ المصهور الداخلي لتقليل البنية البلورية العمودية للفولاذ الكهربائي والفولاذ المقاوم للصدأ، وفي الوقت نفسه زيادة نسبة البلورات المتساوية لتحسين الانكماش المركزي والمسامية والفصل. من البلاطة، وهو ما يفضي إلى تحسين سرعة الصب وجودة عملية إنتاج البلاطة.

تشير هذه الدراسات إلى أن R-EMS يمكن أن يحل محل أسطوانة القرص العادية في آلة CC بأزواج مختلفة من الأسطوانات. سيكون للترتيبات المختلفة للبكرات في المقاطع توزيعات متنوعة للمجال المغناطيسي، ومناطق المجالات الكهرومغناطيسية، وأنماط تدفق الفولاذ المنصهر. بالنظر إلى أهمية السلوك المعدني في منطقة قناة السويس لصب الألواح فيما يتعلق بالتحكم في الجودة الداخلية للخيط، تم إنشاء نموذج مقترن للسلوك الكهرومغناطيسي ثلاثي الأبعاد (3-D) والتدفق ونقل الحرارة والتصلب في منطقة قناة السويس. تم تطويرها في هذه الدراسة. استخدمنا فولاذ Fe-17 بالوزن Cr-0.6 بالوزن% Ni لدراسة تأثيرات أعداد مختلفة من أزواج البكرات لـ R-EMS على توزيع المجال المغناطيسي وسلوك التصلب. نحن نهدف إلى استخدام النمذجة العددية لتوفير التوجيه النظري لتحسين هيكل التصلب والجودة الداخلية لسبائك الفولاذ المقاوم للصدأ من الفريت.

2. طُرق

2.1. عددي نموذج وصف

هيكل معدات إي إم إس يتكون بشكل أساسي من غلاف أسطواني (نحاس)، وحلقة حماية مغناطيسية، وملف، ونواة، وفولاذ منصهر، ومجال هوائي (الشكل 1؛ مجال الهواء غير موضح). تتكون حلقة التدريع المغناطيسي من جزء من الحلقة والباقي مملوء بالهواء. ترد في الجدول 1 المعلمات الفيزيائية الحرارية ومعلمات عملية CC المستخدمة في حسابات المحاكاة. يقع أصل الإحداثيات في النموذج في وسط الغضروف المفصلي للقالب، حيث يكون اتجاه الصب على طول المحور Z الموجب، بينما يكون الاتجاه X- وتكون المحاور Y موازية للجوانب الضيقة والواسعة للخيط، على التوالي. تم تطوير نموذج المجال الحسابي باستخدام R-EMS في منطقة SCZ لإنتاج فولاذ Fe-17 بالوزن Cr-0.6 بالوزن% Ni مع مقطع عرضي يبلغ 1280 مم × 200 مم. هيكل R-EMS خطي، مع خمس ملفات ملتفة حول الأسطوانة بقطر 240 ملم وطول 1550 ملم. كانت الأزواج الثلاثة من البكرات على بعد 4.159 و3.911 و3.660 مترًا من الغضروف المفصلي، وتم استخدام وضع التحريك الخطي المستمر.

نظرًا لرقم رينولدز المغناطيسي Rm <1 أثناء التحريك الكهرومغناطيسي في عملية CC، كان تأثير تدفق الفولاذ على المجال المغناطيسي الخارجي ضئيلًا. تم تجاهل تأثير المراحل الصلبة والسائلة من الفولاذ مع القليل من الموصلية الكهربائية المختلفة في منطقة درجة الحرارة المرتفعة على القوة الكهرومغناطيسية. إن تطوير المعادلات المزدوجة للمجال الكهرومغناطيسي، ومجال التدفق، ونقل الحرارة، وسلوك التصلب ناضج نسبيًا، كما هو موضح بالتفصيل بواسطة Li et al. [14] ووانغ وآخرون. [15]. تظهر مبادئ النمام الخطي في الشكل 2 [16]. الأسطوانة الكهرومغناطيسية عبارة عن محرك مجال مغناطيسي مموج متنقل، مما يعني أن القلب الحديدي والدائرة المغناطيسية منفصلان وأن الدفع الكهرومغناطيسي نحو جانب واحد يتحكم في الحركة الخطية للفولاذ المنصهر.

2.2. الحدود شروط و عددي حل إجراء

بالنسبة للمجال الكهرومغناطيسي، تم استخدام شبكة رباعية السطوح برقم شبكي 518,230 في النموذج الكهرومغناطيسي. بالنسبة لأزواج البكرات، كان كل R-EMS يحتوي على خمسة ملفات محملة بتيار متردد ثنائي الطور، وكان فرق الطور في كل مرحلة 90 درجة. كان الخط المغناطيسي موازيًا لسطح وحدة الهواء التي تحيط بالمحرك. تم ضبط شروط حدود العزل بين الملف وأنبوب النحاس والقلب الحديدي.

لحساب التدفق والتصلب، تم إنشاء نموذج مجزأ مع عدم وجود قوة كهرومغناطيسية في القالب ومنطقة لفة القدم لحساب معلومات التصلب والتدفق؛ تم استخدام شبكة سداسية لحساب السوائل. تم تحسين الشبكات في المناطق ذات كثافة نقل مكثفة، مثل الطبقة الحدودية للفوهة ومنطقة التصلب، مما أدى إلى إجمالي 3 ملايين شبكة تقريبًا. وكانت القيم المتبقية للطاقة أصغر من 10−6 والبعض الآخر أصغر من 10−4. تم استخدام ANSYS Fluent 16.0 (ANSYS، Inc.، Canonsburg، PA، الولايات المتحدة) للحكم على التقارب أثناء الحساب. تم استخدام وحدة 'الملف الشخصي' في ANSYS Fluent لاستخراج الجزء الأول من بيانات الخروج الخاصة بالمجال الحسابي كشرط إدخال للجزء الثاني. لضمان النطاق الفعال لعمل EMF والتطور الكامل لتدفق الاضطراب، تم اختيار 3-4.8 متر من SCZ في هذه الدراسة للمجال الحسابي. تم استخدام محاكاة ANSOFT Maxwell (ANSYS، Inc.، Canonsburg، PA، الولايات المتحدة) للحصول على بيانات المجال الكهرومغناطيسي للمجال الحسابي، وتم استخدام برنامج Fluent لحساب معلومات التدفق ونقل الحرارة والتصلب مع الحالة المستقرة في SCZ. تم تحميل معلومات إحداثيات العقدة في Fluent إلى Maxwell، وتم استخراج EMF متوسط ​​الوقت باستخدام خوارزمية الاستيفاء الإحداثي. وأخيرًا، تم تحميل المجالات الكهرومغناطيسية (EMF) في معادلة الزخم باستخدام الوظيفة المحددة من قبل المستخدم (UDF). وكانت شروط الحدود النموذجية كما يلي:

1. مدخل المجال الحسابي: تم تحميل سرعة ودرجة حرارة أول خروج للمجال الحسابي ومعلومات جزء الطور السائل كشروط حدود المدخل.

2. حساب منفذ المجال: التدرج الصفري لجميع الكميات الفيزيائية في اتجاه التصدير الطبيعي باستخدام الشروط الحدودية المطورة بالكامل.

3. الجدار: تم وصف ظروف التبريد باستخدام معامل انتقال الحرارة بالحمل [10].

2.3. تجريبي إجراء

تم قياس كثافة التدفق المغناطيسي باستخدام وضع معالجة الإشارات الرقمية LakeShore Tesla Meter 475 (Zhongke Electric، Hunan، China). تم اختبار المجالات الكهرومغناطيسية باستخدام مقياس دفع تم تصنيعه داخليًا، كما هو موضح في الشكل 3. واستند مبدأ جهاز الاختبار إلى طريقة قياس اللوحة النحاسية التي تحاكي الجديلة. تم توزيع عدد من الصفائح النحاسية الرقيقة بسماكة 2 مم بالتساوي وتعليقها بشكل متناظر ومتوازي مع سمك الشريط بين أسطح عمل EMS. تم قياس الدفع الكهرومغناطيسي المستلم على كل لوحة نحاسية بشكل منفصل باستخدام محول التوتر، حيث تمثل كل لوحة نحاسية الدفع الذي تستقبله خيط بسمك معين في الموضع المقابل.

يتم إدراج المكونات الكيميائية الرئيسية للفولاذ Fe-17 wt% Cr-0.6 wt% Ni في الجدول 2. ويوضح الشكل 4 موقع أخذ العينات للمقطع العرضي للبلاطة المنتج في ظل ظروف العمل المقابلة. تم تسوية العينة تحت كل حالة عمل باستخدام مخرطة وصقلها باستخدام آلة طحن، بحيث لا توجد علامات معالجة تؤثر على مراقبة سطح الفحص. تم استخدام محلول مائي من حمض الهيدروكلوريك الصناعي بنسبة حجمية 1:1 كعامل تآكل. تم غمر العينات التي تم الانتهاء من سطحها في النقش الحمضي وتآكلت عند درجة حرارة حمام مائي تبلغ 70 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة. مباشرة بعد التآكل، تم شطف السطح بالماء وتجفيفه بتدفق هواء عالي الضغط، وتم الحصول على الصور، وتم تسجيل نسبة البلورات المتساوية بواسطة Image-Pro Plus (Media Cybernetics, Inc., Rockville, MD, United الدول).

3. نتائج و مناقشة

3.1. تحليل ل الكهرومغناطيسية مجال

ويبين الشكل 5أ مقارنة بين القيم المحسوبة والمقاسة لكثافة التدفق المغناطيسي، ويبين الشكل 5ب المجال الكهرومغناطيسي على خط الوسط للسطح العريض مع زوج من البكرات. إن القيم المقاسة والمحسوبة لكثافة التدفق المغناطيسي على الخط المركزي للأسطوانة والمجال الكهرومغناطيسي للوحة النحاسية متفقة تقريبًا، مما يتحقق من موثوقية النموذج عند مستوى مقبول. ويبين الشكل 5 ب أن المجالات الكهرومغناطيسية زادت بسرعة ثم انخفضت ببطء مع زيادة التردد، وتم الحصول على أكبر مجالات المجالات الكهرومغناطيسية لزوج من أدوات التحريك الأسطوانية عند تردد 9 هرتز.

يعرض الشكل 6 أ-ج توزيع كثافة التدفق المغناطيسي على سطح اللوحة لكثافة تيار تبلغ 400 أمبير وتردد 7 هرتز في حالات زوج واحد،

زوجين وثلاثة أزواج، على التوالي، حيث زادت المساحة الفعالة لكثافة التدفق المغناطيسي مع زيادة عدد البكرات. كان للمجال المغناطيسي للموجة المتنقلة اتجاه معين أنتج تأثيرًا نهائيًا، مما أدى إلى زيادة كثافة التدفق المغناطيسي على جانب الدفع (الجانب الأيمن من الشريط في الشكل 6) مقارنةً بجانب البداية (الجانب الأيسر من الشريط في الشكل 6) ).

يكشف الشكل 7 أ توزيع المجال الكهرومغناطيسي على طول خط الوسط في اتجاه الصب تحت عدد مختلف من أزواج البكرات لتيار قدره 400 أمبير وتردد 7 هرتز، ويبين الشكل 7 ب توزيع المجال الكهرومغناطيسي على طول خط الوسط بكرات في الاتجاه الواسع. بالنسبة لزوج واحد أو اثنين أو ثلاثة أزواج من البكرات، كان الحد الأقصى للمجالات الكهرومغناطيسية على الخط المركزي للبلاطة على طول اتجاه الصب هو 12090 و18573 و21229 نيوتن/م3 على التوالي، وكان متوسط ​​المجالات الكهرومغناطيسية 2023 و5066 و7962 ن / م 3، على التوالي. كان الحد الأقصى للمجال الكهرومغناطيسي على الخط المركزي للسطح الواسع لكل زوج من الأسطوانات هو 12,354، و18,084، و22,874 نيوتن/م3، على التوالي، وكان متوسط ​​المجال الكهرومغناطيسي 10,247، و15,730، و21,336 نيوتن/م3، على التوالي. كانت القوة القصوى موجودة على جانب الدفع للبلاطة، وازداد المجال الكهرومغناطيسي للفولاذ المنصهر مع زيادة عدد أزواج البكرات.

يوضح الشكل 8 أ توزيع المجال الكهرومغناطيسي في اتجاه الصب تحت زوجين من البكرات بترددات مختلفة، ويكشف الشكل 8 ب توزيع المجال الكهرومغناطيسي في اتجاه الصب تحت زوجين من البكرات عند تيارات مختلفة. يشير توزيع المجال الكهرومغناطيسي إلى أنه كان صغيرًا عند كلا الطرفين، وكبيرًا في المنتصف، وموزعًا بالتساوي بين البكرات. زاد الحد الأقصى للمجال الكهرومغناطيسي في مركز الجديلة من 4750 إلى 19000 نيوتن/م3 مع زيادة شدة التيار من 200 إلى 400 أمبير. بالإضافة إلى ذلك، انخفض الحد الأقصى للمجال الكهرومغناطيسي في مركز الضفيرة من 20838 إلى 17995 نيوتن/م3 عندما زاد التردد من 4 إلى 8 هرتز. أظهر الشريط موصلية مغناطيسية معينة عندما انحرفت خطوط الحث المغناطيسي من الهواء إلى الشريط، وتجمعت في مكان واحد وتشكل درعًا مغناطيسيًا. أدى الاختلاف في التدفق المغناطيسي بين الجزء الداخلي وحواف الشريط إلى توزيع غير متساوٍ للتيار المستحث، والذي كان يتركز في الغالب على سطح اللوح، وهي ظاهرة تُعرف باسم 'تأثير الجلد'. يؤدي هذا التأثير إلى انخفاض اختراق المجال المغناطيسي عند الترددات الأعلى [17]. إنه يوضح أن الغلاف المتصلب ذو الموصلية الكهربائية المحددة له تأثير حماية معين على المجال المغناطيسي، وبالتالي فإن شدة الحث المغناطيسي المركزي تنخفض قليلاً مع زيادة تردد التيار.

3.2. تحليل ل تدفق و التصلب سلوك

يوضح الشكل 9 أ توزيع السرعة على طول الخط المركزي في اتجاه الصب على الخط المميز للفولاذ المنصهر مع عدد مختلف من أزواج البكرات، ويوضح الشكل 9 ب توزيع السرعة على طول الخط المركزي للبكرات في الاتجاه الواسع. أدت الزيادة في عدد البكرات إلى زيادة الحجم المحلي للمجالات الكهرومغناطيسية على الجديلة، وكان المجال الكهرومغناطيسي هو القوة الدافعة لتدفق الفولاذ المصهور لغسل جبهة التصلب في منطقة SCZ. كان نطاق سرعة الغسيل الفعال - الذي تم تعريفه على أنه النطاق الذي تكون فيه سرعة التدفق أكبر من سرعة الصب - لواجهة التصلب على طول اتجاه الصب 4.0-4.35 م، و3.8-4.35 م، و3.6-4.35 م لواحدة وزوجين وثلاثة أزواج من البكرات على التوالي، وكانت سرعة الغسيل القصوى 0.7 و0.8 و0.76 م / ث، على التوالي. تشانغ وآخرون. [18] وجد أن التدفق النفاث عالي السرعة من الفتحات الجانبية يمكن أن يؤدي إلى منطقة اضطراب أكبر في منطقة القالب وجزء من منطقة SCZ. على الرغم من أن المجال الكهرومغناطيسي لزوجين من البكرات أقل من الأزواج الثلاثة، إلا أن منطقة الغسيل للزوجين تكون أكثر انخفاضًا، مما يترك كثافة طاقة حركية مضطربة أقل في منطقة قالب الإزاحة. وبالتالي، فإن السرعة القصوى للغسيل لدى الجديلة أكبر مع زوجين من البكرات مقارنةً بثلاثة أزواج. يوضح الشكل 8 ب أن سرعة التدفق القصوى تحت أعداد مختلفة من أزواج البكرات تم توزيعها على جانب واحد من الجديلة. كانت سرعة التدفق على جانب الدفع للمجال المغناطيسي أكبر منها على جانب البداية، وهو ما يتوافق تقريبًا مع خصائص الحركة للمجال المغناطيسي لموجة السفر.

يوضح الشكل 10 أ – د توزيع درجة الحرارة وانسيابية الفولاذ المنصهر على السطح المركزي للوجه الضيق في البلاطة باستخدام 0-3 أزواج من البكرات. تسبب المجال الكهرومغناطيسي في انتقال الفولاذ المنصهر من أحد جوانب السطح الضيق إلى الجانب الآخر، وأدت استمرارية التدفق إلى جبهة التصلب الضيقة إلى تكوين دوران علوي وسفلي للفولاذ المنصهر، مما أدى إلى تكوين نواة موحدة درجة الحرارة وخلط البلاطة. مع زيادة عدد أزواج البكرات، توسعت مساحة تدفق الفولاذ المنصهر في المقطع العرضي وأدى التبادل الحراري القسري بين الفولاذ المنصهر المركزي عالي الحرارة والقشرة الصلبة إلى منطقة أكبر ذات درجة حرارة منخفضة في المركز. من حبلا. وفقًا لنظرية التصلب، فإن انخفاض درجة حرارة الفولاذ المنصهر المركزي يساعد بشكل أكبر على تكوين جزيئات النواة. شو وآخرون. أشار [19] إلى أن غسل الفولاذ المنصهر على جبهة التصلب قد يتسبب في 'ذوبان' ذراع التشعبات لتوفير جزيئات النواة لتشكيل بلورات متساوية المحاور، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة نسبة البلورات المركزية متساوية المحاور للخيط.

يوضح الشكل 11أ تغير الغلاف المتصلب في جانب البداية على طول اتجاه الصب في مركز الوجه الضيق للجديلة ذات أعداد مختلفة من أزواج البكرات، ويوضح الشكل 11ب التغير في سمك القشرة عند جانب الدفع على طول اتجاه الصب في منتصف الوجه الضيق للخيط بأعداد مختلفة من أزواج البكرات. تعتبر جبهة التصلب الموقع الذي يكون فيه جزء الطور السائل 0.3. بالنسبة لأزواج صفر وواحد واثنين وثلاثة بكرات، كان سمك الغلاف المتصلب عند مخرج مجال الحساب 42.37، 40.96، 40.14، و38.43 ملم على جانب بداية المجال الكهرومغناطيسي، على التوالي، و42.37، 42.27 و 37.62 و 37.60 ملم على جانب الدفع للمجال الكهرومغناطيسي على التوالي. يندفع التدفق عالي السرعة للفولاذ المنصهر إلى جبهة التصلب ويقطع بعض البلورات العمودية، مما يؤدي إلى بطء نمو القشرة المتصلبة في منطقة التحريك. كان معدل التصلب على جانب الدفع الكهرومغناطيسي أقل بكثير من جانب البداية، وهو ما يتزامن تقريبًا مع خصائص المجال المغناطيسي للموجة المتنقلة.

3.3. التجارب ل التصلب بناء مُقتَنىً بواسطة R‐إي إم إس

تم اختيار زوجين من البكرات لصب ألواح الصلب Fe-17 wt% Cr-0.6 wt% Ni في تجارب التحكم في هيكل التصلب بواسطة R-EMS. كانت المنطقة شبه الصلبة في وسط البلاطة عند استخدام زوجين من البكرات أكبر منها عند استخدام زوج واحد من البكرات. على الرغم من أن المجال الكهرومغناطيسي كان أصغر مما كان عليه عند استخدام ثلاثة أزواج، إلا أن سرعة غسل جبهة التصلب كانت أكبر مع زوجين من ثلاثة أزواج، وهو ما كان مفيدًا لتكوين بلورات متساوية المحاور في الجديلة. بالإضافة إلى ذلك، تكون تكلفة الأجهزة واستهلاك الطاقة أقل عند استخدام زوجين من الأسطوانات. تمت مقارنة هياكل التصلب للبلاطة الناتجة عند إيقاف تشغيل R-EMS وتشغيلها أثناء التجربة، كما هو موضح في الشكل 12. عندما تم إيقاف تشغيل R-EMS، كانت البنية الكلية للبلاطة أكثر تطورًا في البلورة العمودية ، والذي يرتبط بخصائص الفولاذ Fe – 17٪ بالوزن Cr – 0.6٪ بالوزن Ni. أدى وجود محتوى من الكروم في الفولاذ بنسبة تزيد عن 16% إلى عملية التصلب دون الحاجة إلى α→γ عملية انتقال المرحلة، مع الحفاظ على هيكل الفريت. بانغ وآخرون. [20] وجد أنه لم يكن هناك مرحلة انتقالية لعرقلة تطور البلورات العمودية أثناء عملية نمو الحبوب؛ وبالتالي، كان حجم الحبوب خشنًا، وكانت العناصر الكيميائية عرضة للفصل، مما قد يؤثر بشكل خطير على جودة المنتج. عندما تم تشغيل R-EMS بمعلمات كهرومغناطيسية تبلغ 400 أمبير و7 هرتز، تسبب المجال المغناطيسي الناتج عن المجال المغناطيسي لموجة السفر في تدفق الفولاذ المنصهر بعنف وغسل الواجهة البلورية العمودية لتقليل تدرج درجة الحرارة عند التصلب. الأمامية، مما يمنع نمو البلورات العمودية. وفي الوقت نفسه، يمكن للتدفق عالي السرعة للفولاذ المنصهر أن يكسر ذراع التشعبات العمودية لتكوين نوى حرة في المنطقة المركزية ذات درجة الحرارة المنخفضة. وأخيرًا، تمت زيادة نسبة البلورات المركزية متساوية المحاور للخيط إلى

69%.

4. الاستنتاجات

هنا، تم إنشاء نموذج اقتران مجزأ ثلاثي الأبعاد لسلوك الكهرومغناطيسي والتدفق ونقل الحرارة لصب بلاطة الفولاذ المقاوم للصدأ. تم الكشف عن تأثيرات R-EMS على توزيع المجال المغناطيسي وسلوك التصلب، وتم تقديم المعلمات التقنية المثالية للتحكم في البنية الكلية المصبوبة للفولاذ Fe-17 بالوزن Cr-0.6 بالوزن% Ni. الاستنتاجات الرئيسية هي كما يلي:

1. ستنتج خصائص المجال المغناطيسي الموجي المتنقل لـ R-EMS في منطقة SCZ الحد الأقصى من المجالات الكهرومغناطيسية الموجودة على جانب البداية لشريط اللوح. لكل زوج إضافي من البكرات الكهرومغناطيسية، يزداد متوسط ​​المجال الكهرومغناطيسي في اتجاه الصب بمقدار 2969 نيوتن/م3، ويزداد متوسط ​​المجال الكهرومغناطيسي في القسم الأوسط من البكرات بمقدار 5600 نيوتن/م3.

2. مع زيادة عدد أزواج بكرات التحريك، يتم توسيع منطقة التحريك الفعالة للفولاذ المنصهر داخل الحبل بواسطة EMF، وتزداد سرعة الفولاذ المنصهر عند جبهة التصلب أولاً ثم تنخفض. سيؤدي تأثير غسل التدفق الناتج عن القوة الكهرومغناطيسية القوية إلى تقليل معدل تصلب القشرة المحلية وتسريع تبديد الحرارة الشديدة لمركز الفولاذ المنصهر، وهو أمر مفيد لتشكيل بلورات متساوية المحاور.

3. إن استخدام زوجين من الأسطوانات الكهرومغناطيسية عند 400 A و 7 هرتز يمكن أن ينتج نسبة بلورية مركزية متساوية المحاور تبلغ 69% في شريط اللوح بقياس 200 مم × 1280 مم، مما يساعد على تحسين سلوك العمل الساخن.

مؤلف المساهمات: التصور، HX وBY؛ المنهجية، HX وPW؛ التحقيق، BY وXC؛ الموارد، AL وWL؛ الكتابة - إعداد المسودة الأصلية، HX وPW؛ الكتابة — المراجعة والتحرير، HX، PW، وJZ؛ التصور، XC وPW؛ الإشراف، AL، HT وJZ؛ إدارة المشاريع، HT وJZ؛ HX وPW مؤلفان مشاركين أولًا. لقد قرأ جميع المؤلفين النسخة المنشورة من المخطوطة ووافقوا عليها.

التمويل: تم تمويل هذا البحث من قبل مؤسسة العلوم الطبيعية لبلدية بكين (BJNSF) (المنحة رقم 2182038) والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (NSFC) (المنحة رقم 51874033 ورقم U1860111)، البرنامج الوطني الرئيسي للبحث والتطوير في الصين (الرقم الكبير .016YEB0601302).

شكر وتقدير: يقدم المؤلفون الشكر للاختبار الصناعي في Hunan Valin Lianyuan Iron & Steel Croup Co., Ltd.

الصراعات ل اهتمام: الكتاب يعلنون عدم وجود تضارب في المصالح.

يكررالمراجع

1. رامكومار، دينار كويتي؛ شاندراسيخار، أ.؛ سينغ، ألاسكا؛ أهوجا، س. أغاروال، أ.؛ أريفازجان، ن.؛ Rabel، AM دراسات مقارنة حول قابلية اللحام والبنية المجهرية وخصائص الشد للفولاذ المقاوم للصدأ من الفريت AISI 430 الملحوم ذاتيًا مع أو بدون تدفق. J. منف. عملية. 2015، 20، 54-69، دوى:10.1016/j.jmapro.2015.09.008.

2. وانغ، سي؛ يو، ي.؛ يو، J.؛ تشانغ، Y.؛ تشاو، Y.؛ Yuan، Q. تطور البنية المجهرية وسلوك التآكل للمفاصل الملحومة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304/430. J. منف. عملية. 2020, 50، 183-191، دوى:10.1016/j.jmapro.2019.12.015.

3. كونسترايش، إس. Dauby, PH تأثير نمط تدفق الفولاذ السائل على جودة البلاطة والحاجة إلى التحكم الكهرومغناطيسي الديناميكي في القالب. ايرونماك. ستيلماك. 2005، 32، 80-86، دوى:10.1179 / 174328105X15823.

4. وو، إس جيه؛ وو، Y.؛ يو، واي سي؛ تشين، دبليو كيو تأثير التحريك الكهرومغناطيسي في منطقة التبريد الثانوية على جودة بلاطة الصب المستمر للصلب السيليكوني غير الموجه. صناعة الصلب 2012, 28، 11- 14,24.

5. Kunstreich, S. التحريك الكهرومغناطيسي للألواح. حديد فُولاَذ 2005, 40، 81-82،86.

6. تشانغ، ك.؛ تشن، سادس؛ يانغ، ب. ليو، T.؛ تشاو، Y.؛ Lei، H. دراسة عن ترتيب بكرات S-EMS في منطقة التبريد الثانوية لآلة الصب المستمر للبلاطة. J. جامعة. الخيال العلمي. تكنول. لياونينغ 2018, 41، 335-340،350، دوى:10.13988/j.ustl.2018.05.003.

7. تشن، SF. يانغ، ب. وانغ، م. هونغ، ن.؛ دينغ، C.؛ Lei، H. المحاكاة العددية للتحريك الكهرومغناطيسي لجزء التبريد الثاني في الصب المستمر للبلاطة. J. جامعة. الخيال العلمي. تكنول. لياونينغ 2017, 40، 184-188203، دوى:10.13988/j.ustl.2017.03.006.

8. يانغ، ج.؛ رن، بي زد؛ هان، ZW. Shen، HF اقتران تدفق السوائل والتصلب مع التحريك الكهرومغناطيسي من النوع الملفوف في صب البلاطة المستمرة. كونتين. يقذف. 2015, 40، 13-17، دوى:10.13228 / j.boyuan.issn1005‐4006.20150030.

9. هوانغ، ج ت؛ وانغ، على سبيل المثال؛ هو، JC المحاكاة العددية للتحريك الكهرومغناطيسي الخطي في منطقة التبريد الثانوية لعجلة البلاطة. J. حديد فُولاَذ الدقة. كثافة العمليات. 2003, 10، 16-21، دوى:10.13228/j.boyuan.issn1006‐706x.2003.03.050.

10. جيانغ، دي بي؛ تشو، بي. تشانغ، إل. المحاكاة العددية لسلوك التصلب ونقل المذاب في الصب المستمر للألواح باستخدام S-EMS. المعادن 2019, 9, 452, 10.3390/met9040452.

11. وانغ، HL تحسين حصة الحبوب المتساوية في الصب المستمر لقضبان الفولاذ المقاوم للصدأ من الفريت 430. شنغهاي المعادن 2007, 29، 27-30.

12. لي، JC. يين، واي سي؛ وانغ، BF المحاكاة العددية لأنماط التحريك للتحريك الكهرومغناطيسي من النوع الملفوف في منطقة التبريد الثانوية لبلاطة الصب المستمر. المواصفات. يقذف. غير الحديدية سبيكة. 2013, 33، 302-305، 10.15980/j.tzzz.2013.04.034.

13. كيتاكس، إس. فوكوكايا، T.؛ ماروكي، Y .؛ Kanki, T. Nippon Steel Strand محرك كهرومغناطيسي 'S‐EMS' لعجلة الألواح. نيبون فُولاَذ التكنولوجيا. مندوب. 2003, 87، 70-74.

14. لي، إس إكس؛ شياو، ه.؛ وانغ، ص. ليو، ه.؛ Zhang, J. تحليل المجال الكهرومغناطيسي لقالب الصب المستمر بما في ذلك طريقة متكاملة جديدة لحساب عزم الدوران الكهرومغناطيسي. المعادن 2019, 9، 946، دوى:10.3390/met9090946.

15. وانغ، ب. تشانغ، Z .؛ التعادل، ZP. تشي، م. لان، ص. لي، SX؛ يانغ، زي بي؛ تشانغ، JQ سلوك النقل الأولي وتطور هيكل التصلب في إزهار كبير مصبوب باستمرار مع مزيج من وضع حقن الفوهة وM-EMS. المعادن 2019, 9، 1083، دوى:10.3390/met9101083.

16. Kunstreich، S. التحريك الكهرومغناطيسي للصب المستمر. مراجعة دي Métalurgie 2003, 100، 395–408، دوى:10.1051 / معدن:2003198.

17. لي، إس إكس؛ وانغ، ص. لان، ص. ليو، HS. ليو، كيو إل؛ لي، سان جرمان؛ Zhang، JQ تدفق الذوبان وانتقال الحرارة في نهاية الحفرة للصب المستمر للقضبان المستديرة باستخدام التحريك الكهرومغناطيسي النهائي. ذقن. J. م. 2019, 41، 748-756، دوى:10.13374 / j.issn2095‐9389.2019.06.006.

18. تشانغ، Z .؛ وانغ، ص. دونغ، YN. لي، ل. لان، ص. Zhang، JQ دراسة على سلوك التدفق ثلاثي الأبعاد وانتقال الحرارة والتصلب في عملية الصب المستمر للبلاط. كونتين. يقذف. 2019, 44، 41-46، دوى:10.13228 / j.boyuan.issn1005‐4006.20190070.

19. شو، زج؛ تحقيق وانغ، XH حول تشكيل منطقة متساوية المحاور في خيوط الفولاذ منخفض الكربون. التقى. الدقة. تكنول. 2016, 113، 106، دوى:10.1051/ميتال/2015053.

20. بانغ، السيد. وانغ، وزير الخارجية؛ وانغ، جي إل؛ لي، سي آر؛ Zhang، GQ تأثير معلمات التصلب على هيكل التصلب لـ 430 من الفولاذ المقاوم للصدأ بناءً على طريقة 3D-CAFÉ. عبر. ماطر. حرارة يعامل. 2013, 34، 188-195، دوى:10.13289 / j.issn.1009‐6264.2013.12.034.