武科大网讯 “冶金新技术与功能金属材料”团队长期开展洁净钢生产技术研究，聚焦洁净钢生产中的基础理论研究与工业应用，2020年在钢铁冶金国际权威期刊Metallurgical and Materials Transactions B（MMTB）连续发表4篇论文。
高速重轨钢是支撑我国高铁发展的基础材料，其对钢中非金属夹杂物要求极为严格。该团队建立了重轨钢大方坯结晶器电磁-多相流动-传热凝固-传质三维多场耦合数学模型，重点研究了电磁搅拌参数对结晶器内液面波动和初始凝固行为的影响，应用工业生产后，结晶器液面波动控制±2.5mm，夹杂物合格率由98.5%提高到99.1%。研究成果“Effect of electromagnetic stirrer position on mold metallurgical behavior in a continuously cast bloom”（https://doi.org/10.1007/s11663-020-01849-1）发表于MMTB2020年第4期，材冶学院博士后方庆为第一作者，倪红卫教授和张华教授为通讯作者。
针对武钢汽车板、硅钢、家电板等高附加值低碳板卷边部夹杂缺陷问题，该团队提出一种侧孔扩张型板坯浸入式水口，并建立多相湍流-传热凝固-离散相耦合数学模型，重点研究了吹氩条件下板坯结晶器液面波动和初始凝固行为，确定了有利于减小结晶器卷渣和促进夹杂物上浮去除的水口结构和吹氩量，应用于工业生产后，卷渣引起的热轧板边部夹杂缺陷率由4.28%降至1.75%。研究成果“Effect of argon blowing rate on multiphase flow and initial solidification in a slab mold”（https://doi.org/10.1007/s11663-020-01804-0）发表于MMTB 2020年第3期，材冶学院博士生王怡为第一作者，张华教授和方庆博士后为通讯作者。
板坯结晶器吹氩作用下液面波动的数值模拟
传统观念认为，钢液中溶解态[Al]、[Ca]、[Mg]等元素和[O]元素并非完全独立随机分布的颗粒个体，它们之间会存在较强的相互吸引作用，进而生成溶解态的结合粒子[Al*O]、[Al2*O]、[Ca*O]等。该团队与美国卡耐基梅隆大学Bryan Webler、P.C. Pistorius团队合作，首先采用Fe-Al钢液二次氧化高温试验来间接确定钢液中溶解钙含量，随后利用FactSage中Marco计算方法，对比分析了钢液中[Ca*O]结合物溶液模型对“钢-渣”界面反应和夹杂物钙处理变性的影响规律，揭示FactSage中“钢-渣”界面反应模型过高估计了钢液中溶解钙含量以及非金属夹杂物中的钙含量。研究结果有助于重新认识钢液的喂线钙处理工艺手段，实现对钢中非金属夹杂物物化特性的精准控制。研究成果“Calcium Modification of Inclusions via Slag/Metal Reactions”（https://doi.org/10.1007/s11663-020-01774-3）发表于MMTB 2020年第2期，材冶学院刘成松副教授为该论文的第一作者和通讯作者。
近年来，高废钢比冶炼是国内钢铁企业关注的焦点。该团队针对硅钢企业生产中高硅废钢难熔的问题，开展了Si元素对高温铁水中废钢熔化行为的影响机理研究，揭示并验证了Si抑制了C元素从铁水向废钢的扩散是高硅废钢难熔的主要原因，研究结果对指导炼钢生产中高硅废钢的使用具有重要实际意义。本研究“Effect of Silicon Concentration on Melting Behavior of Scraps in Hot Metal”（https://doi.org/10.1007/s11663-020-01871-3）发表于MMTB 2020年第4期，材冶学院刘成松副教授为该论文的第一作者，张华教授和方庆博士后为通讯作者。
硅对废钢中碳扩散和熔化速度的影响
2019年以来，该团队已在MMTB、Steel Research International、Ironmaking & Steelmaking、ISIJ International等冶金国际权威期刊发表论文十余篇高质量论文，其中1篇文章被Steel Research International评选为封面。
上述研究工作得到了国家自然科学基金、省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室、钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室和钢铁冶金新工艺湖北省重点实验室的资助。（材冶学院）
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