110kV冷绝缘高温超导电缆优化设计与均流特性研究

钢中Cu、As、Sn等残余元素由于其氧化势小于铁,在炼钢过程中难以去除而完全进入钢液,因此在钢铁生产过程中会通过在钢液凝固过程中的凝固偏析、在晶界的偏聚以及在钢基体与氧化层之间析出富集三种不同的作用机制对钢的质量以及性能带来较多的影响与危害。国内某钢厂由于没有自给矿山,矿石来源点多而杂,造成铁水中Cu、As、Sn、Sb等残余元素增加,目前已对CSP热、冷轧板卷的表面质量和力学性能产生了较严重的不利影响,如冷轧酸洗板表面出现很多残余元素富集的黑点,以及热轧板卷边部缺陷包括边部裂纹、边部烂边以及边部纵裂纹的产生等。本文基于该厂实际生产,对其钢铁生产过程中残余元素的相关问题进行系统研究,并开展有关钢中残余元素的降低与控制的基础研究。通过对该厂08Al薄板连铸坯中残余元素的问题进行研究,结果表明:连铸坯中残余元素Cu、As、Sn并不存在十分明显的宏观偏析;但铸坯两侧边缘附近残余元素的偏析程度要相对大一些。在中心线处残余元素As、Sn的中心偏析要比Cu更为明显,这与理论上的计算结果较为一致。同时,连铸坯钢基体与氧化层之间的界面存在着较明显的残余元素Cu、As、Sn、Sb的富集相。通过采用CaC2-CaF2渣系对该厂含砷较低铁水进行脱砷、锡实验研究,结果表明:在本实验条件下,CaC2-CaF2渣系对铁水可以同时脱硫脱砷,但不能脱锡与磷,且CaC2脱砷为固液反应,其限制性环节为砷通过铁水一侧的边界层向CaC2颗粒表面的扩散。较高的铁水温度和良好的熔池搅拌有利于获得更好的脱砷效果,而铁水中的硫会对CaC2脱砷产生较大的不利影响。同时感应炉实验结果表明,铁水中砷含量随反应时间的增加呈现一直降低的趋势,当采用60%CaC2+40%CaF2进行脱砷处理,反应时间在15～20min时,砷含量最低可降至0.019%,即最大脱砷率为34.5%。通过钢中稀土镧、钇对残余元素净化作用的实验研究,热力学分析结果表明在一般熔炼温度下,稀土镧、铈、钇与残余元素砷、锡、锑很有可能产生反应,但在本实验条件下,钢中稀土镧、钇仅与残余元素反应在熔炼温度下没有发生,而出现的少量含残余元素的稀土复合夹杂物可能是凝固过程中元素偏析的产物。通过不同稀土含量对钢质量与性能的影响研究,结果表明:在本实验条件下,与加入0.02%镧相比,加入0.0078%钇对钢有利于抑制奥氏体晶粒长大、提高屈服强度以及改善塑性,但容易导致其屈强比升高,而对于提高钢的抗拉强度影响不明显。同时,两者对利于钢的横向冲击韧性的改善和提高作用相当。此外,在本实验条件下,加入稀土后,锻后空冷实验钢基体与氧化层之间的残余元素富集层变得没有加入前的明显,且残余元素富集相中砷的富集量有所降低,但铜的富集量却有所上升,而且靠近界面处的一层氧化层中Si、Mn、P、Cr、Ni、O等元素的富集减少,但这些元素在界面与基体之间形成的富集相明显增多,尤其是对于加稀土镧实验钢。