Vol26 No.5 李玲珍等：电脉冲改善HRB335钢宏观凝固组织的作用 ·481· 形成的收缩力不足以将柱状晶打碎，脉冲电流能 现象，不是脉冲的冲击作用造成的，而是因为钢 够细化晶粒，从热力学上讲可能是电磁场产生的 液溶入了较多的氧引起的.电脉冲使晶粒细化效 电磁力引起了微观的流体对流，改善了铸坯轴心 果显著是因为动力学和热力学综合因素在起作 至表层的传热，这样加速了过热的耗散，过热高 用，如果电流密度够大是可以引起液面波动的. 于钢水液相线温度时，在温度梯度方向晶粒以树 参考文献 枝状生长，一旦过热耗散掉，并且钢液温度下降 1李辉，电流处理对铝合金组织及性能的影响[).特 到液相线和固相线之间时，会出现小等轴晶晶 种铸造及有色合金，1996(3)：80 核，并保持在液体中，随着进一步冷却而生长，直 2皆炳涛.高密度脉冲电流作用下LY12铝合金的凝 到遇到柱状晶，从而阻止了柱状晶的生长.动力 固组织[月.特种铸造及有色合金，2000(4)：4 学上的强化对流理论也是有道理的，应该说晶粒 3王建中.电脉冲孕育处理技术研究及液态金属团簇 细化的效果归功于动力学和热力学的综合作用， 结构假说[D北京：北京科技大学，1998 目前还不清楚哪个占主导地位，至于为什么没有 4唐勇.电脉冲作用下液态金属结构及其对碳钢凝固 产生液面波动，可能是因为电流较小，产生的对 组织改善的研究D].北京：北京科技大学，2000 5 Nakada M,Shiohara Y,Fleming M.Modification of soli- 流较弱的原因， dification structures by pulse electric discharging [J].ISIJ 4结论 Int,1990,30(1):27 6 Barnak J P,Sprecher A F,Conrad H.Conony (grain)size ()通过考虑多种因素的搭配作用，本实验选 reduction in eutectic Pb-Sn castings by electropusing [] 用正交实验方案，选了三个因素，每个因素选取 Scripta Metall Mater,1995,32(6):879 7 Li J M,Li S L,Li J,et al.Modification of solidification 四个水平进行试验，结果表明，处理过的试样比 structure by pulse electric discharging [J].Scripta Metall 未处理试样的宏观凝固组织明显改善，等轴晶比 Mater,1994,31(12:1691 例大大增加，柱状晶缩短并细化，侵蚀后组织更 8哪红春，何冠虎，周本濂，等.脉冲电流对S-Pb合金 加致密.该实验条件下影响等轴晶比例大小主次 凝固组织的影响).金属学报，1997,33(4：352 顺序为处理时间>频率>最大脉冲电流，并且脉 9唐勇，电脉冲对高碳钢凝固组织的影响)钢铁研 冲频率和最大电流的影响趋势相同 究学报，1999,11(4)：320 (2)在实验参数范围内，得到的最佳值为：最 10张奚东.伍德合金模拟钢液的底吹研究)，上海金 大电流500A左右（换算成实验条件下电流密度 属，1994,1162)：21 11吴扣根.圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程数学模拟与 为0.0210.025AWmm),频率15Hz,处理时间30s 实验研究[D].上海：上海大学，2001，(9)：75,92 左右，最大等轴晶比例高达95%左右 12陈家样.连续铸钢手册[M).北京：冶金工业出版社， (3)实验过程中加入脉冲后引起的液面翻滚 1991.165 Electropulse Effect on Macro Solidification Structure of HRB335 Steel LI Lingzhen,ZONG Yanbing,CUI Heng,SONG Juntao,ZHANG Rong,CANG Daqiang Metallurgical and Ecological Engineering School,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACT In the experiment HRB335 steel was treated by impulse current,and the maximum current,fre- quency and processing time were considered together.The optimal result is the following:the current density is 0.021~0.025 A/mm',the frequency is 1 Hz and the processing time is 30s or so.The maximum equiaxal crystal ratio is up to 95%and the crystals are obviously refined.Compared with others'discoverits the primary inclusion was made that electropulse effect may be independent of steel species.Different opinions about the columnar crystal bro- ken theory were proposed.It is considered that liquid level fluctuation phenomena are for too much oxygen is di- ssolved into the metal. KEY WORDS electropulse current;HRB335 steel;macro structure匕 李玲珍等 电脉 冲改 善 卫丑 钢 宏 观 凝 固组织 的作 用 形 成 的收缩 力 不足 以将 柱状 晶打碎 脉 冲 电流 能 够 细 化 晶粒 ， 从 热 力 学上 讲 可 能 是 电磁 场 产 生 的 电磁 力 引起 了微观 的流 体对 流 ， 改 善 了铸坯 轴 心 至 表 层 的传 热 ， 这 样 加 速 了过 热 的耗 散 过 热 高 于钢 水 液相 线温度 时 ， 在温度 梯 度 方 向晶粒 以树 枝状 生 长 ， 一 旦 过 热 耗 散 掉 ， 并 且 钢 液温 度 下 降 到 液 相 线 和 固相 线 之 间 时 ， 会 出现 小 等轴 晶 晶 核 ， 并保 持在液 体 中 ， 随着 进 一 步冷 却 而 生 长 ， 直 到遇 到柱 状 晶 ， 从 而 阻 止 了柱状 晶 的生 长 动 力 学 上 的强化 对 流 理 论 也 是 有道 理 的 ， 应 该 说 晶粒 细 化 的效果 归 功 于 动 力学 和 热 力学 的综合作 用 ， 目前还 不清 楚哪 个 占主 导地位 至 于 为什 么 没 有 产 生液 面波 动 ， 可 能 是 因 为 电流 较 小 ， 产 生 的对 流 较 弱 的原 因 结 论 通 过 考虑 多种 因素 的搭 配 作用 ， 本 实验 选 用 正 交 实验 方 案 ， 选 了三 个 因素 ， 每个 因 素选 取 四个 水平 进 行 试 验 结 果 表 明 ， 处 理 过 的试 样 比 未 处 理 试 样 的宏 观 凝 固组 织 明显 改 善 ， 等 轴 晶 比 例 大 大 增 加 ， 柱 状 晶缩 短 并 细 化 ， 侵 蚀 后 组 织 更 加 致 密 该 实 验 条件 下 影 响等轴 晶 比例 大 小主 次 顺 序 为 处 理 时 间 频 率 最 大 脉 冲 电流 ， 并 且 脉 冲 频 率和 最 大 电流 的影 响趋 势 相 同 在 实验 参 数 范 围 内 ， 得 到 的最 佳 值 为 最 大 电流 左 右 〔换算 成 实验 条件 下 电流 密度 为 一 户以 ， ， 频 率 一 ， 处理 时 间 左 右 ， 最 大 等 轴 晶 比 例 高达 左 右 实验 过 程 中加 入 脉 冲 后 引起 的液 面 翻 滚 现 象 ， 不 是 脉 冲 的冲击 作用 造成 的 ， 而 是 因为钢 液溶 入 了较 多 的氧 引起 的 电脉 冲使 晶粒 细化效 果 显 著 是 因 为 动 力 学 和 热 力 学 综 合 因素 在起 作 用 ， 如 果 电流 密 度 够 大 是 可 以引起 液 面 波 动 的 参 考 文 献 李辉 电流 处 理 对 铝 合 金 组 织及 性 能 的影 响 特 种铸造及 有 色 合 金 ， 警 炳 涛 高密 度 脉 冲 电流 作 用 下 铝 合金 的凝 固组 织明 特 种铸 造 及 有 色 合金 ， 王 建 中 电脉冲 孕 育处 理 技术研 究及 液态 金 属 团簇 结 构假 说 〔 北 京 北 京科技大 学 ， 唐 勇 电脉冲 作用 下 液态 金 属 结构及 其对 碳钢凝 固 组 织 改 善 的研 究 北 京 北 京科技大 学 ， ， ， ， ， ， ， · ， ， ， ， ， ， ， 都 红 春 ， 何冠 虎 ， 周 本镰 ， 等 脉冲 电流 对 一 合金 凝 固组 织 的影 响 ， 金属 学报 ， ， 唐 勇 电脉冲 对 高碳 钢 凝 固组 织 的影 响 钢 铁 研 究学报 ， ， 张 奚东 伍 德 合金 模拟钢 液 的底 吹研 究田 上 海 金 属 ， ， 吴 扣根 圆坯 连 铸 结 晶器 电磁搅 拌过 程 数 学模拟 与 实验研 究 上 海 上 海 大 学 ， ， ， 陈家 样 连 续铸 钢 手 册 北 京 冶 金 工 业 出版社 ， ， ， ， 月月 口， 月 电 ， 份 ， ， 比 ， ， 听 一 ， 砰 们 ， 切 叮 川 切