【摘要】：針對(duì)傳統(tǒng)模鑄鋼錠內(nèi)部出現(xiàn)的偏析、疏松及縮孔等質(zhì)量問(wèn)題,提出多芯復(fù)合澆鑄工藝制備大型鋼錠。利用硫代硫酸鈉模擬實(shí)驗(yàn),測(cè)定了復(fù)合條件下硫代硫酸鈉熔體的凝固率,分析了芯坯數(shù)量對(duì)熔體凝固過(guò)程的影響。在保護(hù)氣氛下進(jìn)行了復(fù)合澆鑄實(shí)驗(yàn),首先澆鑄了雙芯坯、四芯坯復(fù)合鑄錠,在澆鑄過(guò)程中實(shí)際測(cè)量了鑄模內(nèi)芯坯的溫度變化值,并對(duì)溫度變化曲線以及鑄錠宏觀斷面組織進(jìn)行了討論、分析;然后優(yōu)化了澆鑄工藝,澆鑄了五芯坯復(fù)合鑄錠,對(duì)五芯坯復(fù)合鑄錠進(jìn)行解剖取樣,對(duì)鑄錠的宏觀斷面組織進(jìn)行了對(duì)比分析,同時(shí)對(duì)鑄錠內(nèi)各部位的復(fù)合界面以及各部位鑄態(tài)微觀組織進(jìn)行了對(duì)比分析。硫代硫酸鈉模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在鑄模內(nèi)預(yù)置成分相同的低溫芯坯可以促進(jìn)熔體在芯坯表面的形核,增加熔體內(nèi)部的“結(jié)晶雨”,提高細(xì)小等軸晶的比例,顯著縮短熔體的凝固時(shí)間。隨著芯坯數(shù)量的增多,凝固過(guò)程中的“結(jié)晶雨”現(xiàn)象顯著增加,凝固速度更快,凝固組織更細(xì)小致密。實(shí)際澆鑄實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:無(wú)芯坯鑄錠中,由于鋼液只有從外向內(nèi)的冷卻,補(bǔ)縮不好,鑄錠中不可避免的存在縮孔、疏松等缺陷,鑄錠心部鋼液冷卻慢,且內(nèi)部組織較為粗大。雙芯坯和四芯坯復(fù)合鑄錠中,因?yàn)殇撝畦T模吸收了熔體的大量熱量,所以復(fù)合鑄錠凝固過(guò)程中補(bǔ)縮不好而產(chǎn)生氣孔及縮孔,同時(shí)因?yàn)榻缑嫣師崃坎粔蚨鴮?dǎo)致界面局部處出現(xiàn)縫隙。在界面處靠近芯坯表面的凝固組織因?yàn)槔鋮s速率大、過(guò)冷度大、形核率高,所以該處凝固組織極為細(xì)小,距離芯坯表面越遠(yuǎn),凝固組織相對(duì)越粗大。五芯坯復(fù)合鑄錠采用磚模澆鑄,保證了鋼液凝固時(shí)有較好的補(bǔ)縮條件,為芯坯與鋼液的復(fù)合提供了足夠的熱量,所以五芯坯鑄錠內(nèi)界面復(fù)合較好。同時(shí),內(nèi)置五芯坯一方面讓鑄錠內(nèi)熔體內(nèi)外同時(shí)冷卻,減小了鋼液的凝固距離和鋼液之間的溫度差,提高了熔體的冷卻速率和形核速率,增加了鋼液的過(guò)冷度,均勻了鋼液的溫度場(chǎng),最終細(xì)化了凝固組織;另一方面,五芯坯復(fù)合鑄錠中的中間芯坯所占的幾何空間完全取代了無(wú)芯坯鑄錠中出現(xiàn)大縮孔以及疏松的幾何空間,所以復(fù)合鑄錠避免了鑄錠心部的縮孔、疏松等缺陷。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果相互吻合,即多芯復(fù)合澆鑄大型鋼錠的工藝可以解決傳統(tǒng)模鑄鋼錠內(nèi)部出現(xiàn)的偏析、疏松及縮孔等的質(zhì)量問(wèn)題。
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG261
【圖文】：

即實(shí)際結(jié)晶溫度過(guò)低時(shí)，原子之間率都會(huì)下降；另外，從形核率方面講，液種，在實(shí)際生產(chǎn)中，液態(tài)金屬多是以外來(lái)形核基礎(chǔ)。非自發(fā)形核比自發(fā)形核更容易圍熔體的原子有吸附作用，直接降低了周冷度增大，降低周圍原子的形核功等。由態(tài)金屬形核率會(huì)提高，促使金屬晶粒更細(xì)

鑄型內(nèi)凝固結(jié)晶形成鑄錠時(shí)，根據(jù)液態(tài)金屬的同，可以得到不同的凝固組織。金屬鑄錠的宏表層細(xì)晶粒區(qū)、中間柱狀晶粒區(qū)和中心等軸狀區(qū)是緊靠鑄型壁的激冷組織，也稱激冷區(qū)，由狀晶區(qū)由垂直于型壁(沿?zé)崃鞣较?彼此平行排由各向同性的等軸晶組成。等軸晶的尺寸往往圖 1.3 過(guò)冷度對(duì)晶粒生核率和成長(zhǎng)率以及尺寸的影響ence of undercooling on grain nucleation rate and growt

等[47]通過(guò)在鑄模中加入 0.8%~3%范圍內(nèi)的塊體形核劑，以達(dá)偏析的效果，但塊體形核劑容易被鋼液沖倒以及在其表面軍等[48]發(fā)明了內(nèi)置冷芯和頂置電磁場(chǎng)鑄造大型鋼錠的方法作用可以分散元素分析，加熱作用有利于頂部的補(bǔ)縮，但是氣孔。趙沛等[49]提出將帶有冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻器插入液體并形成，細(xì)化組織等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)冷卻器材料要求較高且冷卻器等[50]發(fā)明了一種通過(guò)在鋼錠真空澆鑄過(guò)程中向錠模中加入金增加了外來(lái)形核劑，但金屬粉末不容易被均勻分散開來(lái)，析。劉宏偉等[51]提出了一種大高徑比生產(chǎn)圓形鑄坯的方法筒類鍛件的應(yīng)用，且大高徑比不利于鋼液的補(bǔ)縮，易產(chǎn)生縮等[52]通過(guò)利用磁場(chǎng)引發(fā)熔體振動(dòng)及對(duì)流，使大量晶核持續(xù)圖 1.5 鋼液在不同條件下的結(jié)晶狀態(tài)示意圖(a)靜置鋼液；(b)振動(dòng)鋼液.1.5 Schematic diagram of crystalline state of molten steel for different condi(a)Static molten steel; (b)Vibratory molten steel

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄧向陽(yáng);杜佳美;;優(yōu)化錠型設(shè)計(jì),提高環(huán)件、管件材料利用率[J];大型鑄鍛件;2015年04期

2 劉艷;曹建寧;耿明山;李耀軍;翟曉峰;趙長(zhǎng)春;;大型扁鋼錠水冷制造技術(shù)[J];鋼鐵;2014年08期

3 李文釗;邊秀房;;鋁鐵復(fù)合鑄造界面金相研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2011年16期

4 杜東升;許衍林;張延友;;水冷錠模在鐵合金生產(chǎn)中的應(yīng)用[J];鐵合金;2009年05期

5 杜亞偉;文光華;唐萍;;模鑄在大鋼錠及特殊鋼生產(chǎn)方面的比較優(yōu)勢(shì)[J];金屬世界;2009年05期

6 馮明杰;王恩剛;王俊剛;駱春民;王凱;赫冀成;;W9Mo3Cr4V/45鋼復(fù)合軋輥的液-固結(jié)合界面[J];鋼鐵研究學(xué)報(bào);2008年09期

7 張紅安;陳剛;;銅/鋁復(fù)合材料的固-液復(fù)合法制備及其界面結(jié)合機(jī)理[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2008年03期

8 許春偉;李炎;魏世忠;龍銳;邵抗振;;液-固雙金屬?gòu)?fù)合界面研究新進(jìn)展[J];熱加工工藝;2006年10期

9 干勇;趙沛;王玫;張慧;陶紅標(biāo);呂延春;;振動(dòng)激發(fā)金屬液原位形核的物理模擬[J];鋼鐵研究學(xué)報(bào);2006年08期

10 C.W.Ma,H.F.Shen,T.Y.Huang,B.C.Liu;NUMERICAL SIMULATION OF MACRO-SEGREGATION IN STEEL INGOT DURING SOLIDIFICATION[J];Acta Metallurgica Sinica(English Letters);2004年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 劉玉滿;;鑄造生產(chǎn)高頻振動(dòng)澆注(振動(dòng)結(jié)晶)技術(shù)及其應(yīng)用[A];2016中國(guó)消失模與V法鑄造科工貿(mào)會(huì)議論文集[C];2016年

2 趙沛;張慧;陶紅標(biāo);呂延春;王玫;;振動(dòng)激發(fā)金屬液形核技術(shù)基礎(chǔ)研究[A];2007中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集[C];2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 董超;大型鋼錠及鑄鋼件中的傳熱傳質(zhì)工程問(wèn)題研究[D];清華大學(xué);2015年

2 趙斌;超大型鋼錠凝固過(guò)程宏觀偏析與應(yīng)力場(chǎng)的模擬計(jì)算[D];重慶大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2744228