大型板坯电渣重熔工艺制备高质量特厚板的冶金学基础研究

采用双极串联、熔速控制、抽锭式的大型板坯电渣重熔是一种制备高质量特厚板的新方法。本课题将建立采用二次气雾冷却及二次喷气冷却等不同冷却制度下的大型板坯电渣重熔过程数学模型，采用数值模拟方法计算不同冷却制度下的各耦合场分布，探索各种参数的合理匹配规律，分析其对特厚板凝固质量的影响。研究重熔过程中，不同因素对铸锭凝固组织及其析出相的影响规律，探索控制铸锭组织结构的有效方法。在充分考察铸锭凝固前沿的温度梯度和溶质元素的浓度梯度的基础上，对凝固前沿各元素迁移扩散的机制及其规律进行系统的研究，对影响铸锭元素偏析的各影响因素进行分析，揭示铸锭组织结构形成机理，探索获得良好凝固组织的条件。研究渣系中组元对氢渗透率的影响，揭示渣系组元对渣系氢渗透率的影响机理，开发低氢渗透率渣系，阐明获得低氢含量铸锭的有利条件。该项目对在我国生产高品质特厚板，满足国家重大项目需要都具有重大意义。

通过三年的探索和研究，本项目全部研究工作均按计划完成。本项目建立了大型板坯电渣重熔过程数学模型，采用顺序耦合的方法，利用ANSYS加CFX的组合方式，对双极串联法生产大型板坯电渣锭过程中的物理场进行顺序耦合计算。在数值模拟获得较优工艺参数的基础上进行了相关电渣重熔实验，并对数学模型进行了验证。对影响铸锭元素偏析的各影响因素进行了系统的分析，探索获得良好凝固组织的条件。测定了所开发渣系的氢渗透率，研究了渣系中各组元对氢渗透率的影响，开发了适合于大型板坯电渣重熔用的系列低氢渗透性渣系，减小电渣重熔过程气体含量的增加。