D0I:10.13374/i.1s8n1001053x.2001.05.007 第26卷第5期 北京科技大学学报 VoL.26 No.5 2004年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2004 电脉冲改善HRB335钢宏观凝固组织的作用 李玲珍宗燕兵崔衡宋军涛张荣苍大强 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083 摘要采用正交实验方法对HRB335钢进行电脉冲处理.考虑了最大脉冲电流、频率和处 理时间的搭配作用，得出实验条件下的最佳参数范围.通过和前人结果的分析比较得出电脉 冲效果可能与钢种无关的初步结论，以及对树枝晶打断理论的不同观点，指出实验过程中液 面波动现象是金属中溶入了过多的氧所致. 关键词脉冲电流：RB335钢：宏观组织 分类号TG250.2 要改普连铸坯的内部质量必须对凝固过程 0.21%;Mn为139%；S为0.30%；P为0.19%；Si为 进行控制，目标就是得到晶粒细小、组织致密的 0.34%. 产品.近年来，国内外进行了加电场细化凝固组 实验设备有电脉冲发生器（波形如图1所示， 织的研究.电场对金属凝固的影响在处理阶段 电流和颍率可调，占空比为%)，高温箱式炉 上可分为两个方面：一是电场作用下的金属凝 (1700℃)和自动控温仪等. 固，二是电场作用后的金属凝固.在电流形式上， 电场对金属凝固的影响也可分为两种：一·种是连 续电流的影响，另一种是脉冲电流的影响.研究 结果表明，在金属液凝固期间和凝固前施加电场 均可使凝固组织明显细化，脉冲电流处理工艺在 20世纪90年代以后不断得到发展，目前只对低 熔点合金研究较多，对高熔点钢铁材料的研究还 处于初步阶段.前人的实验结果都是在一种因素 图1脉冲波形图 固定的情况下变化另一种因素得到的，这样就忽 Fig.1 Electropulse waveshape pictures 略了多种因素的搭配作用，达不到实验影响因素 的最优化配置. 实验前钢筋样经过除锈切成合适尺寸，每炉 本实验用现有脉冲发生器设备处理钢液，由 称量钢筋700g左右装入刚玉坩埚进行实验.所 于实验设备的特点，脉冲在空气中从液态开始加 用电极为4mm的钨棒，为防止坩埚出现裂纹和 入，因此考患了脉冲处理时间的影响，采用正交 试验过程中钢液的氧化，700℃时将盖有石墨盖 设计法，选取电流、频率和处理时间三种因素，试 的坩埚加入炉内预热直到钢筋熔化，同时放入石 图找到三因素的最佳搭配.实验结果以等轴晶比 墨块保持还原气氛，并于1100℃通入氮气保护， 例为考察指标，分析了各因素作用的影响程度、 炉温升高到1600℃保温20min,自炉中取出后立 即将坩埚放入耐火砖槽中，插入电极开通脉冲发 1实验方法 生器，同时用铝脱氧，处理适当时间随后自然冷 实验原材料：HRB335螺纹钢，中14mm,实验 却，低倍组织检验采用酸浸法，即将处理过的试 炉号为D1-7974.其成分（质量分数）如下：C为 样沿纵向切开，经过刨磨加工后，浸入700℃的 收稿日期200402-20李玲珍女，28岁，博士研究生 1:1的盐酸水溶液中浸蚀20min左右，取出后用 *国家自然科学基金委资助项目No.30160186 无水乙醇清洗、吹干，以备观察.第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 几 比 】 血 加 ‘ 电脉冲改善 钢宏观凝固组织的作用 李玲珍 宗燕兵 崔 衡 宋 军涛 张 荣 苍 大 强 北 京科技大 学冶金 与 生态工 程 学 院 ， 北 京 摘 要 采用 正 交实验 方法 对 钢 进 行 电脉冲处 理 考虑 了最 大脉 冲 电流 、 频率和 处 理 时 间 的搭配 作用 ， 得 出实 验条件下 的最 佳参数范 围 通 过 和 前人 结果 的分析 比较 得 出电脉 冲 效 果可 能 与钢种 无 关的初步 结论 ， 以及对树枝 晶打 断理 论 的不 同观 点 ， 指 出实验过程 中液 面 波 动现象是金属 中溶入 了过 多 的氧所致 关键词 脉冲 电流 钢 宏 观 组织 分 类号 要 改 善 连 铸 坯 的 内部质 量 必 须 对 凝 固过 程 进 行 控 制 ， 目标 就 是得 到 晶粒 细 小 、 组 织 致 密 的 产 品 近 年 来 ， 国 内外进 行 了加 电场 细 化 凝 固组 织 的研 究脚， 电场 对 金 属凝 固 的影 响在 处 理 阶段 上 可 分 为 两 个 方 面 一 是 电场 作 用 下 的金 属凝 固 ， 二 是 电场 作用 后 的金 属凝 固 在 电流 形 式 上 ， 电场对 金 属 凝 固 的影 响也 可分 为两种 一 种 是连 续 电流 的影 响 ， 另一 种 是脉 冲 电流 的影 响 研 究 结 果表 明 ， 在金 属 液凝 固期 间和 凝 固前施加 电场 均可 使凝 固组织 明显 细 化 脉冲 电流 处理 工 艺在 世 纪 年代 以后 不 断得 到 发展 ， 目前只 对低 熔 点合金研 究较 多 ， 对 高熔 点钢铁材料 的研 究还 处 于初 步阶 段 前人 的实验 结 果都 是在一 种 因素 固定 的情况 下 变化 另 一种 因素得 到 的 ， 这 样就 忽 略 了多种 因 素 的搭 配 作 用 ， 达 不 到 实验 影 响 因素 的最 优 化 配 置 本 实验用 现有 脉冲 发 生器 设 备处 理钢 液 ， 由 于 实验设 备 的特 点 ， 脉 冲 在 空气 中从液态 开 始加 入 ， 因此 考 虑 了脉 冲 处 理 时 间 的影 响 采 用 正 交 设计法 ， 选 取 电流 、 频 率和 处理 时 间三 种 因素 ， 试 图找到三 因素 的最佳 搭 配 实验 结果 以等 轴 晶 比 例 为考 察指 标 ， 分析 了各 因素 作用 的影 响程 度 实验 方 法 实 验 原材 料 螺纹 钢 ， 中 ， 实验 炉 号 为 一 其 成 分 质 量 分 数 如 下 为 收稿 日期 刃 佗 李玲珍 女 ， 岁 ， 博 士 研究生 国家 自然科学基金 委 资助 项 目困 。 为 为 为 为 实验 设备 有 电脉 冲 发 生器 波 形 如 图 所 示 ， 电流 和 频 率 可 调 ， 占空 比 为 ， 高 温 箱 式 炉 ℃ 和 自动控温 仪等 华、 叫 图 脉冲波形 图 · 功 ” 实验 前钢 筋样经 过 除锈 切 成 合 适 尺 寸 ， 每 炉 称 量 钢 筋 左 右 装入 刚 玉增 祸 进 行 实验 所 用 电极 为中 的钨棒 为防 止 增 祸 出现 裂 纹 和 试 验 过 程 中钢 液 的氧 化 ， ℃ 时将 盖 有石 墨 盖 的增 祸 加 入 炉 内预 热直 到钢筋熔 化 ， 同时放入 石 墨 块 保 持 还 原气 氛 ， 并于 ℃ 通 入氮 气 保 护 炉温 升 高 到 ℃ 保温 ， 自炉 中取 出后立 即将 柑祸放 入 耐 火砖槽 中 ， 插 入 电极 开通 脉冲 发 生 器 ， 同时用 铝 脱 氧 ， 处 理 适 当时 间 随后 自然冷 却 低 倍 组 织 检验 采用 酸浸 法 ， 即将 处理 过 的试 样 沿 纵 向切 开 ， 经 过 刨 磨 加 工 后 ， 浸 入 ℃ 的 的盐酸水 溶 液 中浸蚀 左 右 ， 取 出后用 无 水 乙 醇 清洗 、 吹干 ， 以备 观 察 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．05．007