【摘要】：鋼包出鋼系統(tǒng)是保證連鑄生產(chǎn)順利進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)。新型電磁出鋼技術(shù)使用與鋼液成分相近或相同的Fe-C合金顆粒來替代引流砂,利用置入鋼包底部的感應(yīng)加熱線圈來迅速熔化水口內(nèi)的Fe-C合金從而實(shí)現(xiàn)鋼包自動(dòng)開澆的目的。與傳統(tǒng)的出鋼方式相比,電磁出鋼技術(shù)不僅可以使鋼包的自動(dòng)開澆率達(dá)到100%,還避免了引流砂對(duì)鋼液及環(huán)境的污染,進(jìn)而增強(qiáng)了企業(yè)的市場競爭力。電磁出鋼系統(tǒng)需要在鋼包底部布置感應(yīng)加熱線圈以熔化水口內(nèi)的Fe-C合金。然而生產(chǎn)所使用的大型鋼包底部的工況較為惡劣,普通的感應(yīng)加熱線圈無法滿足該工況要求。為了找到一種可用于工業(yè)生產(chǎn)的、電磁出鋼系統(tǒng)所用的感應(yīng)加熱線圈,本文首先設(shè)計(jì)了線圈的成分、制備了線圈原材料、改進(jìn)了線圈結(jié)構(gòu)并完成了線圈的成型,同時(shí)通過熱態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)初步分析了線圈的加熱效果;此后對(duì)某鋼廠生產(chǎn)所用的80t鋼包進(jìn)行電磁出鋼技術(shù)改造并在此基礎(chǔ)上完成了線圈的在線測試,考察了線圈的使用效果;最后根據(jù)線圈的在線測試結(jié)果對(duì)線圈進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化。本文的主要結(jié)論如下:(1)通過對(duì)比目前感應(yīng)加熱用線圈材料與類似工作環(huán)境的服役部件材料,選擇Cu-Cr-Zr三元合金材料做電磁出鋼用線圈的原材料,并根據(jù)相圖與該合金的常用成分值設(shè)計(jì)了線圈的目標(biāo)成分為Cu-0.4Cr-0.2Zr。按照該成分要求在某冶金設(shè)備廠進(jìn)行了真空熔鑄,并通過熱處理獲得了線圈原材料。最后分析得出成分與性能測定均滿足設(shè)計(jì)要求。(2)根據(jù)電磁出鋼技術(shù)對(duì)線圈的加熱效果、環(huán)境溫度、散熱等要求,設(shè)計(jì)了可用于工業(yè)生產(chǎn)的線圈的形狀及結(jié)構(gòu)尺寸(截面尺寸20×10X2mm,內(nèi)徑d=250mm,高度h=130mm,匝數(shù)n=9)。根據(jù)上述形狀和尺寸要求,在參考目前感應(yīng)加熱用無氧純銅線圈的制備方法與矩形焊縫式鋼管成型方法的基礎(chǔ)上,完成了線圈的成型。此后對(duì)成型線圈進(jìn)行性能測定,結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。(3)根據(jù)電磁出鋼系統(tǒng)的工藝要求制備了新系統(tǒng)所用座磚(內(nèi)置感應(yīng)加熱線圈),并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了高溫模擬實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,進(jìn)行55kW高功率加載120s后可以將燒結(jié)層Fe-C合金溫度升高到燒結(jié)溫度以上并熔化,實(shí)現(xiàn)模擬狀態(tài)下的鋼包開澆。(4)對(duì)某鋼廠生產(chǎn)所用的80t鋼包進(jìn)行電磁出鋼技術(shù)改造,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了現(xiàn)場工業(yè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,置入裝有線圈的座磚后,正常運(yùn)行至澆鑄位后線圈加載功率并通氣冷卻,打開滑板后松散的Fe-C合金下落,20kW功率加載5min,線圈穩(wěn)定運(yùn)行。繼續(xù)進(jìn)行鋼包盛鋼正常作業(yè),鋼包檢修時(shí)打開座磚線圈燒斷失效,線圈需要進(jìn)一步優(yōu)化。(5)針對(duì)線圈材料的高溫耐受性不足出現(xiàn)連續(xù)作業(yè)時(shí)效的問題,對(duì)材料進(jìn)行了成分與熱處理工藝的優(yōu)化。高合金添加量的材料Cu-0.6Cr-0.2Zr,經(jīng)過980℃×1h的固溶處理后水淬,經(jīng)過50%冷變形和450℃/6h時(shí)效處理后獲得最佳的性能,超過未處理前和Cu-0.4Cr-0.2Zr。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TF777
【圖文】：

ＳＩＳＧ３５０２的高碳硬線鋼、德國蒂森鋼鐵公司、以瑞典Ｏ－ＶＡＫＯ公司為代表的“ＵＨＰＥＡＦ逡逑—ＬＦ—１Ｃ”軸承鋼；日本山陽特殊鋼廠、中國大同特殊鋼公司的齒輪鋼；中國本鋼特鋼、逡逑太鋼的不銹鋼；以及重軌鋼、彈簧鋼和石油用管線鋼等［３］。圖１．１為模鑄的示意圖。逡逑ＨＺＺＺ５邋１邐１—１邐１邋小鋼＆逡逑２邋水口逡逑３中柱管逡逑Ｉ丨＿１邐４鋼癥模逡逑：：邋Ｍ邐５邋底盤逡逑（ａ）：上注法：邐０＞＞ｓ下注法逡逑圖１．１模鑄示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍｏｌｄ邋ｃａｓｔｉｎｇ逡逑早在１９世紀(jì)中期貝塞麥就提出了連續(xù)澆鑄液態(tài)金屬的設(shè)想。由于當(dāng)時(shí)科學(xué)水平的逡逑限制，未能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。直到１９３３年，現(xiàn)代連鑄的奠基人容漢斯提出并發(fā)展了結(jié)逡逑晶器振動(dòng)裝置之后，才奠定了連鑄技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用上的基礎(chǔ)。從２０世紀(jì)３０年代開始，逡逑連鑄也成功地應(yīng)用于有色金屬生產(chǎn)。從２０世紀(jì)５０年代起連鑄開始用于鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)，逡逑之后就進(jìn)入了連鑄全盛發(fā)展的時(shí)期。連鑄技術(shù)是當(dāng)代鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一個(gè)非常引人注目逡逑的動(dòng)向。連鑄之所以發(fā)展如此迅速，主要是它與傳統(tǒng)的鋼錠模澆鑄技術(shù)相比具有較大的逡逑技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。逡逑（１）

ＳＩＳＧ３５０２的高碳硬線鋼、德國蒂森鋼鐵公司、以瑞典Ｏ－ＶＡＫＯ公司為代表的“ＵＨＰＥＡＦ逡逑—ＬＦ—１Ｃ”軸承鋼；日本山陽特殊鋼廠、中國大同特殊鋼公司的齒輪鋼；中國本鋼特鋼、逡逑太鋼的不銹鋼；以及重軌鋼、彈簧鋼和石油用管線鋼等［３］。圖１．１為模鑄的示意圖。逡逑ＨＺＺＺ５邋１邐１—１邐１邋小鋼＆逡逑２邋水口逡逑３中柱管逡逑Ｉ丨＿１邐４鋼癥模逡逑：：邋Ｍ邐５邋底盤逡逑（ａ）：上注法：邐０＞＞ｓ下注法逡逑圖１．１模鑄示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍｏｌｄ邋ｃａｓｔｉｎｇ逡逑早在１９世紀(jì)中期貝塞麥就提出了連續(xù)澆鑄液態(tài)金屬的設(shè)想。由于當(dāng)時(shí)科學(xué)水平的逡逑限制，未能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。直到１９３３年，現(xiàn)代連鑄的奠基人容漢斯提出并發(fā)展了結(jié)逡逑晶器振動(dòng)裝置之后，才奠定了連鑄技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用上的基礎(chǔ)。從２０世紀(jì)３０年代開始，逡逑連鑄也成功地應(yīng)用于有色金屬生產(chǎn)。從２０世紀(jì)５０年代起連鑄開始用于鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)，逡逑之后就進(jìn)入了連鑄全盛發(fā)展的時(shí)期。連鑄技術(shù)是當(dāng)代鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一個(gè)非常引人注目逡逑的動(dòng)向。連鑄之所以發(fā)展如此迅速，主要是它與傳統(tǒng)的鋼錠模澆鑄技術(shù)相比具有較大的逡逑技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。逡逑（１）

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2735976