【摘要】：38CrMoAl鋼是一種高級(jí)氮化鋼,因其具有高硬度、優(yōu)良的耐磨性及抗腐蝕性,廣泛用于機(jī)械制造、航空航天及武器等領(lǐng)域。由于連鑄相對(duì)于模鑄在成材率和生產(chǎn)效率方面的優(yōu)勢(shì),近年來(lái)國(guó)內(nèi)特鋼廠開始采用連鑄工藝生產(chǎn)38CrMoAl鋼。因此,如何滿足高鋁鋼穩(wěn)定生產(chǎn)成為了急需解決的問(wèn)題。本文對(duì)鈣處理前后的結(jié)瘤水口及鋼樣進(jìn)行取樣檢測(cè),對(duì)浸入式水口結(jié)瘤原因進(jìn)行分析。通過(guò)熱力學(xué)基本原理計(jì)算了鋼液冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的幾種主要夾雜物的生成條件,對(duì)高鋁鋼精煉渣系進(jìn)行了熱力學(xué)分析。在熱力學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)上,采用MoSi_2電爐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室小坩堝實(shí)驗(yàn),探究不同LF渣系配比對(duì)夾雜物的吸收情況。通過(guò)動(dòng)力學(xué)模擬對(duì)浸入式水口不同生產(chǎn)條件下結(jié)晶器內(nèi)各鋼液流場(chǎng)進(jìn)行模擬,確定了合適的工藝參數(shù)。本文得到的結(jié)論如下:(1)通過(guò)對(duì)不同鈣處理工藝的水口結(jié)瘤物進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn),由于38CrMoAl鋼中鋁含量過(guò)高,鋼中鈣含量無(wú)法達(dá)到使Al_2O_3夾雜物變性為低熔點(diǎn)12CaO?7Al_2O_3,采用鈣處理工藝會(huì)生成高熔點(diǎn)的CaO?6Al_2O_3,極易在水口內(nèi)壁附著、堆積,降低鋼水流動(dòng)性并加劇水口結(jié)瘤。(2)熱力學(xué)計(jì)算表明,在冶煉溫度下,鋼中w(Al)=1.0時(shí),會(huì)優(yōu)先生成Al_2O_3夾雜物,但是在鋼液與含MgO的渣系及耐材接觸過(guò)程中,部分MgO可能會(huì)與鋼中鋁反應(yīng),產(chǎn)生一定量鎂尖晶石。38CrMoAl鋼在精煉工序中,鋼中高含量鋁極易還原精煉渣中的二氧化硅,從而生成氧化鋁,加劇水口結(jié)瘤。(3)通過(guò)Factsage軟件計(jì)算及熔點(diǎn)熔速實(shí)驗(yàn),熔渣的低熔點(diǎn)配比區(qū)間為CaO=70%~75%,SiO_2=1%~3%,Al_2O_3=6%~8%,MgO=4%~8%,精煉渣開始熔化溫度范圍在1396~1426℃,半球點(diǎn)溫度范圍在1421~1442℃,完全熔化溫度范圍為1436~1456℃。(4)通過(guò)精煉實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,比對(duì)各因素水平對(duì)鋼中夾雜物個(gè)數(shù)、平均面積、粒徑等因素,并綜合考慮精煉渣熔化效果和脫硫性能,成分為:CaO=70%,SiO_2=1%,Al_2O_3=6%,MgO=6%,CaF_2=5%的精煉渣精煉效果最好。(5)利用Fluent軟件對(duì)不同水口結(jié)瘤狀態(tài)及操作參數(shù)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬,結(jié)果表明:水口浸入深度控制在110mm時(shí)結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場(chǎng)最佳;側(cè)孔結(jié)瘤率對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場(chǎng)影響最大,隨著結(jié)瘤程度加大,結(jié)晶器內(nèi)部流場(chǎng)不利于夾雜物上浮,結(jié)晶器液面容易產(chǎn)生旋渦,誘發(fā)卷渣現(xiàn)象;水口中部結(jié)瘤對(duì)結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)影響不明顯。
【圖文】：

數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)較為成熟。目前西方大多全采用連鑄工藝進(jìn)行冶煉，我國(guó)的連鑄使中間包和結(jié)晶器的橋梁，起到運(yùn)輸鋼液、調(diào)化的作用，其工作狀態(tài)對(duì)連鑄工段的生產(chǎn)效及作用最高的水口結(jié)構(gòu)由長(zhǎng)水口、浸入式水口及整體水口為采用耐火材料加工成的直管，核心作用中處于良好的密封狀態(tài)。長(zhǎng)水口上端與大包滑吹氬操作對(duì)鋼液進(jìn)行保護(hù)，可以遏制鋼液二壁粘附，，通常使用熔融石英或者鋁碳作為主體

CrMoAl 鋼水口，此類鋼在連鑄生產(chǎn)過(guò)程 至 出 現(xiàn) 澆 注 中 斷 的 情 況 。 該D→CC”工序生產(chǎn)，其標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分如表表 2.1 38CrMoAl 鋼化學(xué)成分,wt%ab. 2.1 Composition of 38CrMoAl steel, wt%Mn Cr Mo Al .40~0.60 1.40~1.55 0.15~0.20 0.70~1.10 成及結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2.1 所示，其主體材料為鋁碳質(zhì)成，該水口的理化指標(biāo)要求如表 2.2 所示
【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)】：TF703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2635105