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随着我国造船科技和海洋开发技术的发展,船体钢向高强度、高韧性和大线能量焊接性能方向发展。随着焊接热量输入的增加,热影响区的韧性降低,也就是焊接热影响区成为了船舶、桥梁等的薄弱区域。均匀弥散分布的细小TiN能为针状铁素体的形成提供更多的形核中心,有利于抑制焊接热影响区的晶粒粗化,从而降低焊接热影响区对其韧性的影响。因此,研究电磁搅拌作用下船板钢凝固组织和TiN的分布特征具有重要的现实意义和实用价值。本文利用电磁搅拌研究了电磁搅拌作用下船板钢凝固组织和TiN分布,采用高斯计、金相显微镜、SEM、EDS和氧氮分析仪等检测手段对旋转搅拌器的磁场特性、船板钢铸锭的凝固组织以及TiN的分布规律进行深入研究和分析。得出以下结论:旋转电磁搅拌器的磁场特性研究表明:(1)在频率一定时,搅拌速度随电流的增加而增大;在电流强度一定时,搅拌速度随着频率的增加而增大。(2)在频率一定时电磁力与电流强度的平方成正比。在频率小于15Hz时电磁力与频率成线性变化。(3)随着搅拌频率的增加,磁场的透入深度不断减小。在船板钢凝固过程中施加不同方式的旋转电磁搅拌考察电磁搅拌对船板钢铸锭的中心缩孔,元素偏析以及铁素体晶粒组织的影响。研究结果表明:(1)施加间歇交替旋转电磁搅拌可以减弱或消除船板钢铸锭的中心缩孔以及C和N元素的偏析。(2)粗大的TiN大多分布在原奥氏体晶界上,而细小的TiN大多分布在铁素体的内部。(3)未施加电磁搅拌时,铁素体主要以沿晶界析出侧板条状铁素体和尺寸较大的块状铁素体为主;施加电磁搅拌后,铁素体晶粒在基体中分布均匀,多以针状铁素体和晶内小块状铁素体为主。用专业图像分析软件IPP6.0对TiN的数量、大小和分布进行统计和分析。研究结果表明:(1)TiN的二维形貌呈有棱角清晰的规则方形、三角形或梯形。复合型TiN的形核中心主要以氧化铝、氧化钛和硫化物为主。未施加电磁搅拌时,TiN容易在缩孔和大型夹杂物周围聚集;施加单向的旋转搅拌时,部分TiN在铸锭中心区域簇状聚集;施加间歇交替的旋转电磁搅拌后,TiN聚集的现象得到明显改善。(2)施加电磁搅拌可以促进大尺寸TiN夹杂的上浮并去除,使细小TiN在钢中弥散分布。(3)施加单向的旋转电磁搅拌使大于3μm的TiN颗粒明显减少,但对小于3μm的TiN颗粒的去除和分布的影响不明显。施加间歇交替电磁搅拌时,TiN的数量明显减少且均匀分布在铸锭的各个位置。(4)随着钛含量的增加,铸锭中各个尺寸的TiN数量不断增加,而且中心区域增加的数量比边部区域更为明显。