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D0I:10.13374/1.issnl00103.2009.09.016 第31卷第9期 北京科技大学学报 Vol.31 No.9 2009年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep.2009 超声波功率对高碳钢中夹杂物的影响 李杰12) 陈伟庆)王晓峰) 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000832)安微工业大学治金与资源学院，马鞍山243002 摘要研究了超声波功率对加稀土高碳钢中夹杂物的作用·结果表明：超声处理可以明显弥散，细化和去除加稀土高碳钢 中的夹杂物：随着超声波功率的增加，钢中总氧含量明显降低，夹杂物的平均直径明显减小，夹杂物得到一定程度的去除，但 是夹杂物的当量个数明显增多.超声波功率100W时，高碳钢中总氧的质量分数为59×10一8，钢中夹杂物的当量个数1为 134mm-2,平均直径d为2.91m,小于2.31m的夹杂物占夹杂物总量的43%以上： 关键词高碳钢：超声波；夹杂物：稀土；超声空化 分类号TF111.18 Effect of ultrasonic power on inclusions in high carbon steel LI Jie2),CHEN Wei-qing),WANG Xiao feng) 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Technology Beijing Beijing 100083.China 2)School of Metallurgical and Resources.Anhui University of Technology.Ma'anshan 243002.China ABSTRACI The effect of ultrasonic power on inclusions of high carbon steel with rare earth was investigated.The results show that ultrasonic treatment in molten high carbon steel with rare earth could can disperse,refine and remove the inclusions.With the in- crease of ultrasonic power.the total oxygen content of high carbon steel and the average diameter of inclusions decreases evidently. the inclusions of high carbon steel will be removed in a certain degree,but the number of inclusions increases significantly.The mass fraction of total oxygen content in high carbon steel.the equivalent number I and the average diameter d of inclusions in ingots are 59X10.134 mm2,and 2.91Pm respectively when the ultrasonic power is 100 W.At the same time.the number of inclusions less than 2.31/m is more than 43%of the total. KEY WORDS high carbon steel;ultrasonic wave:inclusions:rare earth:ultrasonic cavitation 超声波具有独特的声学效应，在金属的凝固过 声波作用下钢中夹杂物的有效利用提供支持， 程中引入超声波可以使金属的凝固组织由粗大的树 枝晶转变为均匀细小的等轴晶，同时金属的宏观和 1实验条件及方法 微观偏析得到改善[].在进行超声波处理金属熔 1.1实验材料及设备 体细化其凝固组织研究的同时，很少有人注意到超 实验所用的材料是WRH82B盘条，其化学成分 声波对金属熔体中夹杂物的作用以及超声波作用下 (质量分数)为：0c=0.8%,0si=0.21%,0Mn= 金属液中细小、弥散分布的微小夹杂物对改善金属 0.71%,20p=0.0085%,20s=0.011%,0c= 质量所起的作用[. 0.22%,0v=0.02%,01=0.014%.所加的稀土 本文利用超声波的空化效应，研究超声波功率 为纯稀土Ce, 的变化对加稀土的高碳钢液中夹杂物的作用，探讨 超声波处理系统主要包括超声波发生器（最大 超声波作用于高碳钢液中夹杂物的机理，以期为超 功率300W),换能器（频率20kh),钛合金变幅杆 收稿日期：2008-09-13 基金项目：国家自然科学基金与钢铁研究联合基金资助课题(N。·50474090) 作者简介：李杰(1975一)，男，副教授，博士，E-mail :yejinli时e@163.com:陈伟庆(1951一)男，教授，博士超声波功率对高碳钢中夹杂物的影响 李 杰12） 陈伟庆1） 王晓峰1） 1） 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 2） 安徽工业大学冶金与资源学院马鞍山243002 摘 要 研究了超声波功率对加稀土高碳钢中夹杂物的作用．结果表明：超声处理可以明显弥散、细化和去除加稀土高碳钢 中的夹杂物；随着超声波功率的增加钢中总氧含量明显降低夹杂物的平均直径明显减小夹杂物得到一定程度的去除但 是夹杂物的当量个数明显增多．超声波功率100W 时高碳钢中总氧的质量分数为59×10－6钢中夹杂物的当量个数 I 为 134mm －2平均直径 d 为2∙91μm小于2∙31μm 的夹杂物占夹杂物总量的43％以上． 关键词 高碳钢；超声波；夹杂物；稀土；超声空化 分类号 TF111∙18 Effect of ultrasonic power on inclusions in high carbon steel LI Jie 12）CHEN We-i qing 1）W A NG Xiao-feng 1） 1） School of Metallurgical and Ecological EngineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） School of Metallurgical and ResourcesAnhui University of TechnologyMa′anshan243002China ABSTRACT T he effect of ultrasonic power on inclusions of high carbon steel with rare earth was investigated．T he results show that ultrasonic treatment in molten high carbon steel with rare earth could can disperserefine and remove the inclusions．With the increase of ultrasonic powerthe total oxygen content of high carbon steel and the average diameter of inclusions decreases evidently the inclusions of high carbon steel will be removed in a certain degreebut the number of inclusions increases significantly．T he mass fraction of total oxygen content in high carbon steelthe equivalent number I and the average diameter d of inclusions in ingots are 59×106134mm －2and2∙91μm respectively when the ultrasonic power is100W．At the same timethe number of inclusions less than2∙31μm is more than43％ of the total． KEY WORDS high carbon steel；ultrasonic wave；inclusions；rare earth；ultrasonic cavitation 收稿日期：2008-09-13 基金项目：国家自然科学基金与钢铁研究联合基金资助课题（No．50474090） 作者简介：李 杰（1975－）男副教授博士E-mail：yejinlijie＠163．com；陈伟庆（1951－）男教授博士 超声波具有独特的声学效应在金属的凝固过 程中引入超声波可以使金属的凝固组织由粗大的树 枝晶转变为均匀细小的等轴晶同时金属的宏观和 微观偏析得到改善［1－6］．在进行超声波处理金属熔 体细化其凝固组织研究的同时很少有人注意到超 声波对金属熔体中夹杂物的作用以及超声波作用下 金属液中细小、弥散分布的微小夹杂物对改善金属 质量所起的作用［7－9］． 本文利用超声波的空化效应研究超声波功率 的变化对加稀土的高碳钢液中夹杂物的作用探讨 超声波作用于高碳钢液中夹杂物的机理以期为超 声波作用下钢中夹杂物的有效利用提供支持． 1 实验条件及方法 1∙1 实验材料及设备 实验所用的材料是 WRH82B 盘条其化学成分 （质量分数）为：wC ＝0∙8％wSi＝0∙21％w Mn＝ 0∙71％wP ＝0∙0085％wS ＝0∙011％wCr ＝ 0∙22％w V＝0∙02％w Al＝0∙014％．所加的稀土 为纯稀土 Ce． 超声波处理系统主要包括超声波发生器（最大 功率300W）换能器（频率20kHz）钛合金变幅杆 第31卷 第9期 2009年 9月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．9 Sep．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．09．016