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文檔簡介
1、T91(9Cr-1Mo-V-Nb-N)鋼作為9-12%Cr鐵素體/馬氏體耐熱鋼的代表性鋼種,因其優(yōu)異的高溫性能,被廣泛用于超臨界火力發(fā)電站的鍋爐管道上。目前,T91無縫鋼管生產所使用的管坯主要是軋制圓管坯和連鑄圓管坯。相比于軋制坯,連鑄坯雖然制備工藝簡單,但是鑄坯質量差,導致軋管成材率低。由于鑄坯的質量與連鑄凝固過程密切相關,因此研究鋼的凝固過程和微觀組織對改善鑄坯質量、提高軋管成材率具有重要的現(xiàn)實意義。本文結合數(shù)值計算與實驗,研究了T
2、91鋼水平連鑄凝固過程傳熱行為及相平衡組織演變規(guī)律,獲得了以下研究結果:
(1)利用COMSOL Multiphysics多物理場耦合分析軟件模擬發(fā)現(xiàn):由于結晶器材料導熱性能和冷卻效果不一樣,使得通過結晶器銅套的熱流密度大于石墨套,在銅套與石墨套兩級交界處出現(xiàn)回溫現(xiàn)象,使鑄坯表面溫度升高約100℃。在鋼液過熱度一定時,拉坯速度由2.1m/min增至3.3m/min,鑄坯表面溫度升高100℃,但鑄坯表面回溫降低20℃,使內裂
3、紋形成的趨勢減少;拉坯速度一定,鋼液過熱度由30℃增加到45℃,鑄坯表面溫度僅升高約20℃,影響效果不如拉速那么顯著。
(2)借助Thermo-Calc熱力學計算軟件研究了T91鋼平衡凝固過程中析出相隨溫度的變化規(guī)律,結果表明:T91鋼中主要平衡析出相有MX碳氮化合物、M23C6碳化物和Z相,MX和M23C6的開始平衡析出溫度分別為1264℃和866℃。隨著溫度的降低,Z相從770℃開始會逐漸取代MX析出,使得T91鋼在使
4、用溫度范圍內的平衡相組成為α-Fe、M23C6和Z相。
(3)經過熱處理后的樣品實測α-Fe→γ-Fe相變溫度Ac1與磁性轉變溫度分別為856℃和749℃,其中Ac1與熱力學計算的相平衡轉變溫度Ae1(=820℃)吻合較好;冷卻過程中在400℃左右可清晰地觀察到馬氏體相變。微觀結構分析表明T91鋼基體組織為體心立方結構的回火馬氏體,在原奧氏體晶界和板條界析出尺寸較大的棒狀M23C6,在晶粒內部析出尺寸較小的MX,沒有觀察到
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