D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.044 第27卷第5期 北京科技大学学报 Vol.27 No.5 2005年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2005 电脉冲对P510L钢的影响 宋军涛章俊秦红霞苍大强宗燕兵 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要用不同的脉冲电流对P510L钢进行了孕育处理，研究了不同的电脉冲参数对其宏观 组织和徽观组织的影响，结果表明，将处理过的钢液在空气中冷却，晶粒明显得到了细化、枝 晶大大减少，经过电脉冲处理后的P510L钢的珠光体形态发生了显著的变化，片层间距明显 缩短. 关键词P510L钢：电脉冲；孕育处理 分类号TG250.2 提高连铸坯质量是连铸技术发展的关键环 1研究内容 节，铸坯质量的提高是一项综合性工作，改善连 铸坯凝固结构，细化凝固组织则是重要的方法和 11实验目的 途径.改善钢锭的凝固组织，缩小柱状晶区，扩 在实验室条件下，通过调整脉冲发生设备的 大等轴晶区及细化晶粒可提高钢锭凝固质量，现 各种电参数，利用小钢锭来探索在工业条件下的 有的办法主要分为两大类：一类为化学法，如向 连铸坯凝固的最优参数范围，以便确定合适的工 金属液中添加孕育变质剂；另一类为物理法，如 艺参数，为将来的工业实验打下基础. 对钢锭模采用机械振荡、超声波振荡及连铸过程 1.2实验方法及实验装置介绍 中采用的电磁搅拌等方法， (1)实验方法，本实验采用确定参数范围最有 近年来，国内外出现了一种新的改善凝固质 效的方法一正交实验法进行实验，共做了20多 量的方法一将脉冲电流应用于金属液的凝固 组实验.试样经过除锈切成合适尺寸，每炉称量 过程，以获得细化的凝固组织，改善金属的各项 钢样900g左右装入刚玉坩锅进行实验.所用电 力学性能.从已报道的文献[3-5]看，研究人员主 极直径4mm的钨棒.在室温下，将钢样放入炉 要是对低熔点合金进行了研究，且脉冲电流只是 膛中加热，刚玉坩锅外套有石墨坩锅，并向炉内 在凝固过程中施加.关于电脉冲对钢凝固组织的 通入高纯氩气保护，以尽可能使炉内保持还原性 影响，报道比较少.本研究是在高熔点的P510L 气氛.当温度加热到1600℃，保温20min,按设计 钢液中施以电脉冲，研究了不同的电脉冲参数对 好的实验方案在炉中进行电脉冲孕育处理后，从 钢凝固组织的影响. 炉中取出坩锅空冷.低倍组织检验采用酸浸法， 电脉冲处理技术（简称EPM)是一种全新的改 即将电脉冲处理过的实件沿纵向切开，经过抛磨 普和控制液态金属凝固组织的方法，其基本思路 加工后，浸入70-80℃的1：1的盐酸溶液中侵蚀 是对液态金属施加一种特殊的脉冲电场，通过改 20min左右，取出后用无水乙醇清洗、吹干，以备 变液态金属的结构来改善金属的凝固组织.初 观察. 步的实验室实验表明，电脉冲处理可以显著改 实验选取了脉冲电流、脉冲频率、处理时间 善连铸坯的内部质量，在减轻铸坯的中心偏析、 和处理温度四个因素，每个因素选取四个水平， 提高布氏硬度、改善凝固组织等方面具有明显的 采用L6(4)正交表，试图找到四个因素的最佳 效果。 搭配.确定因素水平表如表1. 收稿日期：20041009修回日期：200412-10 (2)实验装置.设备有脉冲发生器（电流I为 基金项目：国家自然科学基金资助项目No.30160186) I7~102A,频率f为0.5~10Hz可调，占空比为1%)、 作者篇介：宋军涛(1979一一)，男，硕士研究生 炭管炉、自动控温仪.电脉冲发生装置主要由电第 卷 第 期 此 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 触 恤 】 电脉冲对 钢 的影响 宋 军涛 章 俊 秦红 霞 苍 大 强 宗 燕 兵 北京科技 大学 冶金 与生 态 工 程学 院 ， 北 京 摘 要 用 不 同 的脉 冲 电流 对 钢 进 行 了孕 育处 理 ， 研 究 了不 同 的 电脉 冲参 数对 其宏 观 组织和 微观 组 织 的影 响 结果 表 明 ， 将 处 理过 的钢 液在 空 气 中冷却 ， 晶粒 明显 得 到 了细 化 、 枝 晶大大减 少 ， 经 过 电脉冲 处 理 后 的 钢 的珠 光体 形态发 生 了显 著 的变化 ， 片层 间距 明显 缩 短 关键 词 钢 电脉冲 孕 育处 理 分 类号 提 高 连 铸 坯 质 量 是 连 铸 技 术 发 展 的 关 键 环 节 ， 铸 坯 质 量 的提 高是 一 项 综 合 性 工 作 ， 改善 连 铸坯 凝 固结构 ， 细 化 凝 固组 织 则 是重 要 的方法 和 途 径 ‘，， 改善钢 锭 的凝 固组织 ， 缩 小柱 状 晶 区 ， 扩 大 等轴 晶区 及 细化 晶粒 可 提 高钢 锭凝 固质 量 ， 现 有 的办 法 主 要 分 为 两 大类 一 类 为化 学 法 ， 如 向 金 属 液 中添 加 孕育 变质 剂 另 一类 为物 理 法 ， 如 对 钢 锭模采用机械振荡 、 超 声波振 荡及 连铸 过程 中采用 的 电磁 搅 拌 等 方 法 近 年 来 ， 国 内外 出现 了一种 新 的 改善凝 固质 量 的方 法— 将 脉 冲 电流 应 用 于 金 属 液 的凝 固 过 程 ， 以获得 细 化 的凝 固组 织 ， 改 善 金 属 的各 项 力 学性 能 从 已 报 道 的文 献 · 看 ， 研 究人 员 主 要 是 对 低 熔 点合 金 进 行 了研 究 ， 且脉 冲 电流 只 是 在 凝 固过 程 中施 加 关 于 电脉 冲 对 钢 凝 固组织 的 影 响 ， 报 道 比较 少 本研 究 是 在 高熔 点 的 钢 液 中施 以 电脉 冲 ， 研 究 了不 同 的 电脉 冲 参数对 钢 凝 固组 织 的影 响 电脉冲 处理 技 术 简称 是 一种 全 新 的改 善 和 控 制 液 态 金 属 凝 固组 织 的方 法 ， 其 基 本 思路 是对 液态 金 属 施 加 一种特 殊 的脉冲 电场 ， 通过 改 变 液 态 金 属 的结 构 来 改 善 金 属 的凝 固组 织 初 步 的 实 验 室 实 验 表 明 ， 电脉 冲 处 理 可 以显 著 改 善 连铸坯 的 内部 质 量 ， 在减 轻铸 坯 的 中心 偏 析 、 提 高布 氏硬 度 、 改善凝 固组 织 等 方 面 具 有 明显 的 效 果 收稿 日期 仓刃 修 回 日期 一 基金 项 目 国家 自然 科 学基金 资助项 目伽 。 作者筒介 宋军涛 一一 ， 男 ， 硕 士 研 究生 研 究 内容 实 验 目的 在 实验 室 条件 下 ， 通 过 调整 脉 冲 发 生 设 备 的 各 种 电参 数 ， 利 用 小钢 锭 来探 索在 工 业 条件 下 的 连 铸 坯 凝 固 的最优参 数 范 围 ， 以便确 定合适 的工 艺参 数 ， 为将 来 的工 业 实验 打 下基础 实验 方 法 及 实验 装里 介绍 实验 方法 本 实验采用 确 定 参数 范 围最 有 效 的方 法— 正交 实验 法 进 行 实验 ， 共 做 了 多 组 实 验 试样 经 过 除锈 切 成 合 适 尺 寸 ， 每 炉称 量 钢 样 左 右 装 入 刚玉 增 锅 进 行 实验 所 用 电 极 直 径中 的钨 棒 在 室温下 ， 将钢 样 放 入 炉 膛 中加 热 ， 刚 玉 增 锅 外 套 有石 墨 增 锅 ， 并 向炉 内 通 入 高纯氢 气 保护 ， 以尽 可 能使炉 内保持还 原性 气 氛 当温度 加 热 到 ℃ ， 保 温 ， 按 设 计 好 的实验 方 案在炉 中进 行 电脉 冲 孕 育处理 后 ， 从 炉 中取 出增 锅 空冷 低 倍 组 织 检 验 采用 酸 浸法 ， 即将 电脉冲 处理 过 的实件 沿 纵 向切 开 ， 经 过抛 磨 加 工 后 ， 浸 入 ℃ 的 的盐 酸 溶 液 中侵 蚀 左 右 ， 取 出后 用 无 水 乙 醇清 洗 、 吹干 ， 以备 观 察 实验 选 取 了脉 冲 电流 、 脉冲 频 率 、 处 理 时 间 和 处 理 温 度 四个 因素 ， 每 个 因素 选 取 四个 水 平 ， 采 用 正 交表 伟，， 试 图找 到 四个 因素 的最 佳 搭 配 确 定 因素 水平 表 如 表 实验 装 置 设 备 有脉 冲 发 生器 电流 为 一 ， 频 率了为 一 可 调 ， 占空 比为 、 炭 管炉 、 自动 控温仪 电脉 冲 发 生 装 置 主 要 由电 DOI ：10．13374／j ．issn1001—53x．2005．05．044