本文關(guān)鍵詞：大型鋼錠及鑄鋼件中的傳熱傳質(zhì)工程問題研究

  更多相關(guān)文章： 大型鋼錠、鑄件 宏觀偏析 多包變成分澆注 水模擬 保溫補貼

【摘要】：裝備制造業(yè)是支撐國民經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè),代表了一個國家的工業(yè)實力。大型鋼錠及鑄件在核電、水電等裝備核心零部件的制造中扮演了十分重要的作用。而目前我國相關(guān)領(lǐng)域的制造技術(shù)還存在很多問題,直接影響到相關(guān)關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化。傳熱傳質(zhì)是鑄造生產(chǎn)的兩個基本物理現(xiàn)象,對大型鋼錠中的瓶頸—宏觀偏析缺陷和大型鑄鋼件的縮孔縮松等缺陷有直接影響。本文針對大型鋼錠、鑄鋼件內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過程,研究了核電低壓轉(zhuǎn)子585t鋼錠多包變成分澆注工藝下的溶質(zhì)傳輸以及大型平板類鑄鋼件的保溫補貼替代金屬補貼的工藝。多包變成分澆注是控制大型鑄錠宏觀偏析的一種新工藝,即澆注時各包合金元素成分不同,形成反偏析,以抵消凝固過程中的偏析,但是澆注后鋼錠內(nèi)合金成分如何分布還不清楚。本文基于相似原理,分析了模擬鋼液流場以及鋼液中碳元素擴(kuò)散過程的理論基礎(chǔ),推導(dǎo)了相似條件,采用甲基藍(lán)模擬鋼液中碳元素,搭建了大型鋼錠澆注過程中間包和鋼錠模腔內(nèi)鋼液中碳元素傳輸分布的物理模擬(水模擬)平臺。設(shè)計并制作了采用光纖傳感器測量水中甲基藍(lán)濃度的裝置,并采用傳感器陣列測量溶質(zhì)空間分布。此外,還提出了基于中間包停留時間曲線(RTD曲線)計算中間包出口濃度變化的方法。采用搭建的大型鋼錠溶質(zhì)傳輸水模擬平臺,研究了核電低壓轉(zhuǎn)子585t鋼錠5包變成分澆注工藝,得到了該鋼錠澆注階段中間包出口碳含量的變化規(guī)律和鋼錠模腔內(nèi)鋼液中碳的成分分布結(jié)果。結(jié)果表明,不同碳濃度的鋼液在中間包和鋼錠模腔內(nèi)都有混合,因此中間包出口碳濃度呈連續(xù)變化,澆注結(jié)束后在鋼錠模腔內(nèi)鋼液形成非規(guī)則分層的自下而上的碳濃度梯度,底部濃度雖然高于平均濃度,但是遠(yuǎn)低于第一包的濃度,上部濃度基本上是最后一包的濃度。該濃度分布結(jié)果對于進(jìn)一步研究和改善鋼錠凝固過程中的宏觀偏析具有意義。大型鑄鋼件生產(chǎn)時采用金屬補貼配合冒口進(jìn)行補縮,浪費材料,并且清理困難。本文研究了大型平板類鑄鋼件的保溫補貼替代金屬補貼工藝。測量了多種保溫材料的高溫力學(xué)、熱物性參數(shù),通過對比分析選擇了合適的保溫材料�；诶碚撃Ｐ陀嬎懔舜笮推桨彖T件的保溫補貼工藝參數(shù),并對保溫補貼替代金屬補貼的工藝進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果表明保溫補貼可以替代金屬補貼,獲得完好鑄件。
【關(guān)鍵詞】：大型鋼錠、鑄件 宏觀偏析 多包變成分澆注 水模擬 保溫補貼
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG260
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-24
• 1.1 選題背景及意義9-11
• 1.2 大型鋼錠的宏觀偏析及多包變成分澆注工藝研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 大型鋼錠宏觀偏析缺陷及其研究11-15
• 1.2.2 控制偏析的多包變成分澆注工藝及其研究進(jìn)展15-18
• 1.3 鑄件保溫補貼工藝研究現(xiàn)狀18-23
• 1.4 論文研究內(nèi)容23-24
• 第2章 大型鋼錠澆注過程碳元素傳輸水力學(xué)模擬方法及平臺24-39
• 2.1 引言24
• 2.2 大型鋼錠澆注過程碳元素傳輸?shù)乃W(xué)模擬理論基礎(chǔ)24-26
• 2.3 水模擬溶質(zhì)選擇及其水溶液濃度分布測量方法與裝置26-30
• 2.4 大型鋼錠多包變成分澆注水模擬實驗平臺30-33
• 2.5 基于RTD曲線的中間包出口濃度變化曲線的計算33-37
• 2.6 小結(jié)37-39
• 第3章 核電低壓轉(zhuǎn)子 585t鋼錠多包變成分澆注工藝研究39-63
• 3.1 引言39
• 3.2 核電低壓轉(zhuǎn)子用 585t鋼錠簡介39-41
• 3.3 鋼錠中間包內(nèi)溶質(zhì)對流與擴(kuò)散混合規(guī)律研究41-54
• 3.3.1 基于RTD曲線預(yù)測分析鋼錠中間包出口濃度變化規(guī)律41-48
• 3.3.2 澆注過程中間包內(nèi)流場及溶質(zhì)場變化數(shù)值模擬48-54
• 3.4 核電低壓轉(zhuǎn)子 585t鋼錠5包變成分澆注工藝水模擬實驗54-62
• 3.5 小結(jié)62-63
• 第4章 大型平板類鑄鋼件保溫補貼工藝研究63-78
• 4.1 引言63
• 4.2 多種保溫材料高溫力學(xué)、熱物性參數(shù)的測量63-67
• 4.3 保溫補貼工藝設(shè)計方案67-69
• 4.4 大型平板鑄鋼件保溫補貼工藝數(shù)值模擬69-77
• 4.4.1 平板鑄件無補貼凝固數(shù)值模擬69-71
• 4.4.2 平板鑄件金屬補貼工藝凝固數(shù)值模擬71-73
• 4.4.3 平板鑄件保溫補貼工藝凝固數(shù)值模擬73-77
• 4.5 小結(jié)77-78
• 第5章 結(jié)論78-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 致謝84-86
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：849837