隨著大斷面連鑄圓坯在大型鍛件上的應(yīng)用越來越廣泛,對宏觀偏析提出了更高要求;且關(guān)注點不僅是中心偏析,還要盡量減小溶質(zhì)元素在整個截面上的波動,以提高加工件的性能均勻性。由于斷面大、凝固時間長,大圓坯溶質(zhì)元素的均勻分布成為行業(yè)內(nèi)重點和難點問題之一。因此,以Φ380mm^Φ800mm規(guī)格特大圓坯弧形連鑄機為研究對象,開展了宏觀碳偏析的控制研究。采用直讀光譜檢測、鉆屑取樣檢測、原位分析等手段對大圓坯橫截面上的碳含量分布趨勢進行了分析,結(jié)合凝固組織的分析,揭示了宏觀碳偏析的分布特征并理論分析了其形成原因,提出了系統(tǒng)控制策略,其中首次提出利用鑄流電磁攪拌(S-EMS)控制柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變(CET)區(qū)域正偏析的設(shè)想。在凝固坯殼厚度測試、鑄坯表面溫度測試和電磁攪拌磁場測試的基礎(chǔ)上,開展了大圓坯連鑄過程在電磁場作用下的流動、傳熱、凝固耦合數(shù)值模擬,并結(jié)合白亮帶與凝固組織的關(guān)系分析,提出電磁攪拌配置和參數(shù)的優(yōu)化方向;然后利用單因素工業(yè)試驗,驗證了過熱度、電磁攪拌(包括結(jié)晶器電磁攪拌、鑄流電磁攪拌、末端電磁攪拌)和二冷強度等參數(shù)對宏觀碳偏析的影響效果,并基于宏觀偏析的控制策略優(yōu)化了連鑄工...

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 大圓坯連鑄技術(shù)的發(fā)展概述
    1.2 連鑄的凝固組織特征及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 連鑄坯凝固組織特征
        1.2.2 CET機理及凝固組織的預(yù)測
        1.2.3 凝固組織的控制方法
    1.3 圓坯連鑄的偏析現(xiàn)象及研究現(xiàn)狀
        1.3.1 連鑄偏析分類、機理及控制思路
        1.3.2 電磁攪拌作用下的連鑄白亮帶現(xiàn)象
        1.3.3 圓坯連鑄的1/2R偏析現(xiàn)象及其控制研究
        1.3.4 連鑄坯宏觀偏析的主要控制方法
    1.4 圓坯連鑄過程的數(shù)值模擬現(xiàn)狀
        1.4.1 連鑄過程的流動、傳熱及凝固行為研究
        1.4.2 電磁攪拌作用下圓坯連鑄過程的數(shù)值模擬
    1.5 課題的研究意義、內(nèi)容及思路
        1.5.1 課題的提出及意義
        1.5.2 主要研究內(nèi)容
        1.5.3 主要研究思路
第二章 大圓坯連鑄機基本參數(shù)及低倍特征分析
    2.1 大圓坯連鑄機設(shè)備及工藝簡介
        2.1.1 基本參數(shù)
        2.1.2 品種結(jié)構(gòu)及典型鋼種的工藝參數(shù)
    2.2 大圓坯的凝固組織特征
        2.2.1 典型鋼種的低倍特征及評級情況
        2.2.2 典型鋼種凝固組織特征值的統(tǒng)計
    2.3 大圓坯凝固組織的不對稱分布特征分析
    2.4 大圓坯低倍的白亮帶現(xiàn)象及其控制
        2.4.1 大圓坯低倍上的白亮帶現(xiàn)象
        2.4.2 白亮帶與凝固組織的關(guān)系分析
        2.4.3 白亮帶的控制思路及方法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 大圓坯宏觀碳偏析分布特征及控制策略
    3.1 宏觀碳偏析的光譜檢測分析
    3.2 宏觀碳偏析的C/S檢測分析
        3.2.1 C/S檢測方法及宏觀碳偏析的評價方法
        3.2.2 宏觀碳偏析分布規(guī)律的C/S檢測分析
        3.2.3 宏觀碳偏析的C/S檢測結(jié)果統(tǒng)計
    3.3 宏觀碳偏析的原位分析
        3.3.1 原位分析的試樣準(zhǔn)備
        3.3.2 原位分析結(jié)果及分析
    3.4 宏觀碳偏析的分布特征及其形成原因的理論分析
        3.4.1 宏觀碳偏析的分布特征
        3.4.2 宏觀碳偏析分布特征形成原因的理論分析
    3.5 宏觀碳偏析的控制策略
        3.5.1 宏觀碳偏析的控制方向
        3.5.2 宏觀碳偏析的控制手段
    3.6 本章小結(jié)
第四章 大圓坯連鑄過程的現(xiàn)場測試
    4.1 凝固坯殼厚度測試
        4.1.1 凝固坯殼厚度測試方法及方案
        4.1.2 凝固坯殼厚度測試結(jié)果及分析
    4.2 鑄坯表面溫度測試
        4.2.1 鑄坯表面溫度測試方法及方案
        4.2.2 鑄坯表面溫度測試結(jié)果及分析
    4.3 電磁攪拌系統(tǒng)磁場的測試
        4.3.1 磁場測試方法
        4.3.2 磁場測試結(jié)果及分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 電磁場作用下的大圓坯凝固過程的模擬研究
    5.1 電磁攪拌作用下的連鑄坯流動、傳熱及凝固行為的數(shù)學(xué)模型
        5.1.1 控制方程組
        5.1.2 計算邊界條件
        5.1.3 幾何模型及網(wǎng)格劃分
        5.1.4 工藝參數(shù)及鋼種高溫?zé)嵛镄詤?shù)
    5.2 計算結(jié)果及分析
        5.2.1 兩段電磁攪拌條件下的模擬結(jié)果分析
        5.2.2 三段電磁攪拌位置的確定
        5.2.3 三段電磁攪拌條件下的模擬及參數(shù)優(yōu)化
    5.3 本章小結(jié)
第六章 宏觀偏析控制的工業(yè)化試驗驗證
    6.1 工藝參數(shù)對宏觀偏析影響的工業(yè)化試驗
        6.1.1 過熱度對宏觀偏析的影響
        6.1.2 結(jié)晶器電磁攪拌參數(shù)對宏觀碳偏析的影響
        6.1.3 鑄流電磁攪拌對宏觀偏析的影響
        6.1.4 末端電磁攪拌參數(shù)對宏觀偏析的影響
        6.1.5 二冷強度對宏觀偏析的影響
    6.2 連鑄工藝參數(shù)優(yōu)化及其效果分析
        6.2.1 連鑄工藝參數(shù)優(yōu)化
        6.2.2 工藝參數(shù)優(yōu)化的效果分析
    6.3 本章小結(jié)
第七章 大圓坯連鑄尾坯凝固特征及其控制研究
    7.1 大圓坯連鑄尾坯凝固特征及其原因分析
        7.1.1 尾坯凝固特征
        7.1.2 尾坯凝固特征的原因分析
    7.2 大圓坯連鑄延遲封頂收尾坯的原理及試驗
        7.2.1 原理及方法
        7.2.2 試驗結(jié)果及分析
    7.3 推廣應(yīng)用效果分析
    7.4 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
附錄 符號說明
致謝



本文編號：3789185