一、120mm×285mm断面高效管式结晶器的研制与应用(论文文献综述)
李少英[1](2021)在《复合超重力场近终形电渣浇铸TBM刀圈工艺基础研究》文中研究说明TBM(Tunnel Boring Machine)刀圈作为盾构机的“尖刀利器”,广泛应用于铁路、管线和国防等硬岩隧道工程。在隧道施工过程中,TBM刀圈的消耗费用占施工总成本的10%~20%。目前,国产TBM刀圈在质量和价格方面不具备竞争优势,这使得国外TBM刀圈占据了大部分市场份额,并且国外刀圈生产工艺严格保密。国产TBM刀圈的传统生产工艺为:冶炼-铸锭-锻造-轧环-粗加工-热处理-精加工-成品,该工艺生产流程长、材料利用率低。因此,在保证TBM刀圈耐磨性的前提下,开发一种低成本TBM刀圈生产工艺成为中国企业亟待解决的问题。本课题的研究思路是利用超重力技术将钢液直接浇铸成刀圈,以缩短TBM刀圈的生产流程、提高材料的利用率,从而降低隧道工程的施工成本。基于此,形成了有衬电渣低氧冶炼-复合超重力场近终形电渣浇铸刀圈的生产工艺。利用离子-分子共存理论和渣-钢界面反应实验研究了有衬电渣超低氧冶炼渣系成分;在超重力场下进行了近终形电渣浇铸刀圈的实验,研究了超重力场转速参数对刀圈凝固组织、氧化物夹杂及液析碳化物的影响机理;结合磨粒磨损以及冲击磨损试验,确定了超重力场近终形电渣浇铸TBM刀圈的最佳工艺参数。钢中超低氧含量是决定刀圈质量的关键因素之一,因此,研究了有衬电渣冶炼渣系成分及冶炼过程中渣中FeO含量对刀圈钢中氧含量的影响规律。结果表明:炉渣碱度(%CaO/%SiO2)和FeO含量是影响刀圈钢中超低氧含量达标的重要因素,渣中其它组元成分对钢中氧含量的影响不大。增大炉渣碱度有利于降低钢中氧含量,但是当碱度大于2.0时,其对钢中氧含量的影响不大。在不同碱度条件下,分析了 FeO含量对钢中氧含量的影响。结果发现,当碱度一定时,钢中氧含量随FeO含量的降低而降低;但当碱度和FeO含量同时变化时,钢中氧含量受碱度和FeO含量共同影响。设计了转速为500 r·min-1的恒定超重力场、500 r·min-1+600 r·min-1+750 r·min-1 的三个转速复合超重力场和 500 r·min-1+600 r.min-1+750 r.min-1+850 r.min-1+950 r·min-1的五个转速复合超重力场,研究了不同超重力场下电渣浇铸TBM刀圈凝固组织的细化机理,探明了超重力场转速对二次枝晶间距和原始奥氏体晶粒尺寸的影响。结果表明,超重力场转速的增加有助于减小二次枝晶间距和原始奥氏体晶粒尺寸。与恒定转速的超重力场电渣浇铸刀圈相比,转速逐级增加的复合超重力场电渣浇铸刀圈的凝固组织较为细小,其中,五个转速的复合超重力场对凝固组织的细化效果最好,其二次枝晶间距和原始奥氏体晶粒尺寸可减小30%~40%。研究了超重力场电渣浇铸刀圈中氧化物夹杂和液析碳化物的分布规律,分析了超重力场旋转速度对刀圈中氧化物夹杂和液析碳化物尺寸分布的影响机理。结果表明,刀圈中氧化物夹杂的去除受超重力作用下氧化物夹杂在钢液中运动状态的影响。在本文研究的转速范围内,500 r·min-1+600 r·min-1+750 r·min-1的三个转速的复合超重力场中氧化物夹杂的去除效果最好。根据实验统计结果分析可知,超重力场中旋转速度的提高有利于减小液析碳化物的粒径。基于液析碳化物的生成热力学模型和长大动力学模型探究了其影响机理,结果表明,提高超重力场的旋转速度有利于减小枝晶间元素的偏析比,增大液析碳化物的生成固相率,减小液析碳化物的生长粒径。结合磨粒磨损和冲击磨损试验,确定了超重力场近终形电渣浇铸TBM刀圈的最佳转速参数。结果显示,三个转速的复合超重力场浇铸刀圈的耐磨性能最佳,在此工艺参数下所生产的刀圈已应用于广西南宁、浙江杭州、新疆等地下建设工程,其耐磨性优于传统工艺生产的刀圈。工程应用效果表明,本文所提出的三个转速复合超重力场电渣浇铸TBM刀圈工艺具有可行性,且该研究成果已成功通过中国金属学会项目科技成果评价。
王中帅[2](2021)在《特大空心管坯结晶器内钢液流动与凝固数值研究》文中研究指明随着工业生产水平的提高,运输、机械和建筑等行业需求的管材直径越来越大。然而,国内对于特大空心管坯连铸工艺的研究较少,因此研究不同工艺参数下管坯结晶器内流场及温度场分布十分必要。本文以截面尺寸为Φ750mm×150mm的特大空心管坯为研究对象,在物理实验验证的基础上,通过数值模拟的方法,对所研究的特大空心管坯连铸结晶器进行流场、温度场和热力耦合模拟,最终得出不同水口结构和工艺参数对于结晶器内钢水流动和凝固的影响,为实际生产提供了理论参考。通过对特大空心管坯连铸工艺的研究,确定结晶器参数,建立结晶器钢液流动和传热三维数学模型,并完成瞬态仿真。根据相似准则搭建物理实验模型,将流动仿真结果与水模拟实验结果进行对比,验证模型选择的合理性。依据单变量原则,研究不同水口结构、水口布置方式、工艺参数对结晶器钢液流动、传热的影响。研究过程中,钢液流动模型采用k-ε湍流模型和多相流相场模型。传热仿真计算铸坯内外壁面采用不同热流密度。结果表明,水口结构和水口布置方式对结晶器内流场和温度场分布有较大影响。当选用四水口对称布置和侧孔水平方向夹角166°,向下倾角5°的三通孔水口时,钢液冲击深度较小,出口截面温度分布均匀。拉坯速度和水口浸入深度变化对自由面流速和液面波动的影响较大,将拉速控制在0.6m/min——1.0m/min,水口浸入深度为150mm,液面流速和波动高度处于合理范围之内。采用流场模拟计算结果中合理的工艺参数,建立了结晶器内钢液的流动,传热和凝固的三维耦合模型。对铸坯凝固、收缩情况进行模拟,并对铸坯裂纹指数进行计算。分析了不同拉速和过热度对铸坯凝固、收缩以及裂纹产生的影响。对实际生产具有一定指导意义。
徐旺[3](2020)在《冷却工艺对连铸结晶器铜壁传热的影响》文中研究指明基于方坯结晶器内冷却水、铜壁和铸坯之间的传热行为,创建了结晶器内二维流-固-热耦合数值模型。铜壁冷面最低温度区出现在冷却水入口处,温度与进水温度基本相同;热面最高温度区形成于弯月面下50mm附近,最高温度值为148~168℃。结晶器出口端存在高温区。冷却水温度和速度对铜壁温度存在明显影响,降低水温和提高水速能够使铜壁整体温度普遍降低。水缝内冷却水温度分布不均匀,铜壁侧温度上升较快,水套侧升温缓慢。冷却水最高温度区出现在铜壁侧弯月面下40mm附近,最高温度值为73~94℃。水缝出口处冷却水温度趋于均匀。供水方式由下供水改为上供水时,铜壁上部高温区温度降低、下部低温区温度升高,改善了铜壁温度均匀性。在典型工艺条件下,采用下供水方式,使弯月面下50mm位置铜壁热面温度降低8.3℃。提高拉速使铜壁温度普遍上升。在典型冷却条件下,拉速由2.5m/min提高到4.5m/min,铜壁下部最高升温约13℃,而铜壁最高温度仅仅上升1.9℃。浇注温度对冷却水和铜壁温度没有明显影响。图43;表5个;参68篇。
李红利[4](2020)在《Mn-Cu合金的电渣冶金工艺研究》文中提出螺旋浆作为舰船推进系统的一个重要部件,其噪声问题不仅干扰本艇水声器材的正常工作,也是敌舰水声观通器材发现的线索。降低螺旋桨的噪声,是我国海军现代化建设中的一个重大课题,目前最有效的方法是采用高阻尼合金。Mn-Cu阻尼合金是目前唯一可用作船用螺旋桨材料的高阻尼合金,它不仅具有金属材料的高强度,同时具有非金属材料的高阻尼性能,在减振、降噪方面性能突出。传统高阻尼合金基本采用铸造工艺制备,虽然具有良好的机械性能和阻尼性能,但因Mn偏析问题严重导致其在海洋环境下耐蚀性较差。电渣重熔技术一直以来用于制备高端合金,其产品以纯净度高、组织均匀等优点着称。本文主要研究高阻尼合金的电渣重熔工艺,以Cu Mn50合金为例,寻求适用于Mn-Cu阻尼合金电渣重熔的渣系配比,对电渣重熔的工艺参数进行设计与优化,并通过ZEISS金相显微镜、扫描电镜、MFDL-100慢应变速率应力腐蚀试验机及弹性模量测量装置等设备,对电渣重熔前后合金的显微组织和性能进行检测。经过对不同配比渣系熔点、碱度、黏度、密度及电导率等物理化学性质的测试与计算,最终采用Na F-Ca F2-Na3Al F6三元渣系,渣系各组分配比为w(Na F):w(Ca F2):w(Na3Al F6)=50:45:5。采用的电极棒尺寸为φ60 mm×1250 mm,结晶器尺寸为φ120mm×4600 mm,炉口二次电压约40 V,渣量约2.8 kg。为了探究电流对电渣重熔冶金效果的影响,采用不同的电流制度,共进行两炉电渣电渣重熔实验,第一炉电渣重熔平稳期电流约2.5 k A,第二炉电渣重熔平稳期电流约2.0 k A。对电渣重熔前后的Cu Mn50合金的性能进行表征分析,研究表明不同电流制度下得到的电渣锭性能有轻微差别,但合金性能均有所提高,本次试验,电渣重熔后合金成分基本保持不变。第一炉合金的抗拉强度提高约180 MPa,屈服强度提高约120 MPa,断后伸长率几乎提高1倍,冲击韧性提高30%,合金在海水中的腐蚀速率降低约50%,最大点蚀深度减少2/3,合金的应力腐蚀性能也大幅提高,干燥空气条件下,断裂强度提高约246 MPa,人造海水条件下,断裂强度提高约30 MPa。第二炉合金的性能略低于第一炉。电渣重熔过后,合金物相发生改变,bcc-α-Mn相消失,fcc-Mn Cu相增多,合金的富Mn区增多,但因合金晶粒的大幅细化,fcc→fct马氏体相变点Ms降低,马氏体不容易生成,导致合金阻尼性能有所下降,但合金仍保有较高的阻尼特性。
石骁[5](2020)在《电渣重熔大型IN718镍基合金铸锭凝固和偏析行为基础研究》文中指出IN718镍基高温合金是航空航天、电力能源、国防科技等领域应用最为广泛的关键金属结构材料。伴随新型重大装备的大型化、一体化和高性能化发展趋势,各行业对高品质大尺寸IN718铸锭母材的需求日趋迫切。IN718合金化程度较高,在铸锭凝固过程中,其组织结构最主要的问题就是由于溶质再分配而引起的成分不均匀性,由此引发凝固偏析,从而对后续热加工性能以及最终产品的力学性能造成不利影响。随着生产直径不断扩大,铸锭内部冷速大幅降低,此时合金所表现出的凝固特性也不同于常规情况。因此,明确并掌握IN718合金在缓慢冷却条件下组织、结构、成分等凝固和偏析行为的变化规律是成功制备大锭型合金母材的根本研究方向和主要内容目标。本课题依托国家自然科学基金重点支持项目(No.U1560203),主要针对低冷速凝固状态下IN718合金的凝固特性和偏析行为开展系统的基础研究工作。拟通过实验手段和理论分析在某种程度上反映出大型IN718电渣锭在凝固过程中的一般特征,完善合金凝固及偏析行为的基础理论,揭示铸锭向大型化发展的瓶颈因素,丰富相关领域的科学认识,为后续科研工作以及实际制备高品质、大尺寸IN718电渣锭提供借鉴和参考依据,并为铸造、重熔、均匀化等关键冶炼和加工工艺的改进和拓展奠定理论基础。首先根据合金体系的凝固相转变热力学分析结果,在实验室条件下模拟大型电渣锭内部的缓慢冷却速率,采用高温动态原位观察、连续/淬火凝固等多维度实验方法并结合相关理论计算,对不同冷速和温度下IN718合金的凝固及偏析行为进行全面的分析和表征。结果表明:合金在低冷速下的整体凝固过程可分为三个阶段,即初始瞬时凝固、快速凝固和后期缓慢凝固阶段;Nb和Mo是最主要的正偏析元素,其有效分配系数均随冷速的升高而线性增大,利用实验参数修正的Clyne-Kurz偏析模型可对二者在残余液相中的浓度变化趋势进行定量表征;合金的典型凝固偏析产物包括大量Laves相和少量MC(M=Nb、Ti)碳化物,偏析相体积分数随冷速的降低而增大;铸态二次枝晶间距(μm)在慢冷速(℃/min)凝固条件下的预测公式可建立为:λ2=258(GR)-1/3-54.23;电渣锭中的黑斑最有可能在凝固早期形成,此时液相分数介于0.3~0.2之间,温度区间为1320~1310℃。其次利用自制的实验室规模电渣重熔设备开展不同重熔电流制备IN718电渣锭的系列实验,对比研究并揭示电渣锭不同位置凝固质量特征与重熔电流的对应关系,同时在实验和热力学分析的基础上阐明主要非金属夹杂物的演变机制。结果表明:适当提高重熔电流可有效减小氧化物夹杂的尺寸和数量,从而降低氧含量,但枝晶偏析程度随之加重;若重熔电流设置过低,则可能发生吸氮和吸氧现象,产生大量新生夹杂物,使得A1、Ti等易氧化元素在电渣锭中的含量和分布变得不再稳定;常规渣系下IN718电渣锭中最主要的两类夹杂物是以MgO·A12O3为核心,外层包裹(Nb,Ti)CN和NbC的复合层状夹杂,以及(Nb,Ti)N氮化物夹杂,二者在合金液相线温度以上依次形核,随着重熔电流的升高,夹杂物平均粒径、体积分数和数量均呈现出下降的趋势。随后结合典型实验数据和软件模拟结果,对合金体系溶质元素的高温扩散机理进行探讨,描述并建立铸态IN718合金微观组织及元素分布与均匀化时间/温度之间的定量关系。结果表明:枝晶干与枝晶间Nb元素的成分差异是合金均匀化处理的主要限制性环节;在温度分布均匀的前提下,1 160℃时Laves相完全回溶所需最短时间(min)与铸态二次枝晶间距(μm)的关系可表示为:t11160=0.4671+0.0048λ2+0.0154λ22;提升温度有利于加快Laves相的回溶速度,比延长时间的均匀化处理方式更加高效;第二段均匀化处理时间与枝晶间Nb含量最大值之间也存在定量关系,若铸锭内部二次枝晶间距不大于220 μm,第一段1160℃均匀化处理13 h可完全消除Laves相,再经第二段1200℃均匀化处理超过72 h,可使铸锭成分趋于均匀。最后对传统电渣重熔炉进行改造,建立基于单电源双回路导电结晶器的抽锭式气氛保护电渣重熔新设备。在相同的有效供电功率下分别采用传统/新型重熔工艺初步试制0260 mm的IN718电渣锭,对比研究不同重熔工艺对合金凝固组织和高温/室温力学性能产生的影响,分析新双联路线制备大尺寸镍基合金电渣锭的可行性。结果表明:导电结晶器特殊的电流路径改变了液态渣池和金属熔池的温度分布,更有利于脱除硫元素并降低氧含量,且金属轴向结晶特征更加显着,铸锭内部冷却条件也相对更加均衡,电渣锭表面质量和内部质量同步获得改善;在相同热加工和热处理流程前提下,新型重熔工艺制备的合金样品各项室温力学性能与传统电渣重熔接近,但在650℃/700 Mpa条件下的有效使用寿命提高了约43%,高温蠕变抗力以及高温拉伸性能也均显着提升。
费鹏[6](2018)在《IF钢镁处理技术开发与应用》文中研究表明IF钢通常用于生产汽车面板,不仅要求具有良好的深冲性和无时效性,还要求具有良好的表面质量。国内某钢铁公司在IF钢生产中存在表面缺陷发生几率高、成材率低的问题。质量跟踪结果表明,铸坯全氧含量高、大型非金属夹杂物含量超标是导致表面质量缺陷的主要原因。钢液镁处理具有良好的夹杂物控制功能,开发适合于IF钢工业生产的钢液镁处理技术对于降低IF钢冷轧板表面缺陷发生几率,提高成材率具有重要意义。为实现上述目标,本论文以IF钢钢液体系为研究对象,先后开展了含镁钢液体系热力学研究、钢液镁处理高温热态模拟实验研究、钢液镁处理工业试验研究。在上述研究成果基础上,形成了 IF钢钢液镁处理关键技术并应用于工业生产实际,在钢水洁净度和冷轧板表面质量控制上取得了显着的效果,为钢液镁处理技术在IF钢领域的应用拓展打下了良好基础。热力学分析结果表明,在1873K温度条件下,Fe-Mg-Al-Ti-O钢液体系中可稳定存在Ti3O5、Al2O3、MgAl2O4、MgO和液相夹杂物相,随着钢液中金属镁含量的升高,体系中Ti3O5稳定区域缩小,液态夹杂由Al-Ti-O系依次向Al-Ti-Mg-O系和Mg-Ti-O系转变,且其稳定区域扩大,与之共存相也由Al2O3依次转变向MgAl2O4和MgO相。镁处理高温模拟实验结果表明,在铝单独脱氧条件下,夹杂物多为不规则或簇状的纯Al2O3夹杂,平均粒径平均在2μm以上;铝脱氧后进行镁处理,Al2O3可变质成为MgO-Al2O3夹杂物,且夹杂物尺寸减小;铝脱氧并钛合金化后再进行镁处理,Al-Ti-O系夹杂可变质生成了 Mg-Al-Ti-O系复合夹杂物,夹杂物数密度升高,粒径减小。IF钢镁处理工业试验表明,采用含镁5%、粒度在20~30mm范围内的MgAl合金在RH工序脱碳结束后进行钢液镁处理,钢水化学成分控制稳定,可以满足RH精炼的需要。钢中主要存在Mg-Al-Ti-O复合夹杂物,与铝脱氧相比,夹杂物平均粒径减小,数密度增大;连铸坯全氧含量可以控制在20ppm以下,大颗粒夹杂物数量显着降低,近表面夹杂物聚集程度减弱;试验钢冷轧板屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、塑性应变比和应变硬化指数等性能指标未发生显着变化;由铝基夹杂导致的冷轧板缺陷发生率显着降低。镁处理技术工业化应用结果表明,钢水C、Mn、P、N、和Ti等成分控制稳定;钢水洁净度控制稳定,超过84%炉次的全氧含量低于或等于20ppm;IF钢冷轧板屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、塑性应变比和应变硬化指数均满足国家标准要求;由铝基夹杂导致的冷轧板缺陷率显着降低,IF钢表面质量得到显着改善。
喻恒松[7](2018)在《高速方坯连铸结晶器钢液流动行为的物理模拟研究》文中指出高速连铸是当今小方坯连铸技术发展的重要方向,通过提高拉速不仅能达到减流增效的目的,更是实现小方坯连铸连轧和无头轧制的技术基础。而连铸结晶器内钢液的流动行为是小方坯高拉速连铸能否顺行和影响铸坯质量的关键环节,并且目前国内外对高拉速小方坯连铸结晶器内钢液流动行为的物理模拟研究尚未涉足。因此高拉速小方坯连铸结晶器内钢液流动行为的研究具有重要的意义。本文以某钢厂生产试验的160×160mm×mm断面小方坯连铸结晶器为原型,依据相似原理设计制作1:1水力模型,通过物理模拟方法研究了拉速达3.06.5m/min下小方坯连铸结晶器在不同工艺条件下的流动行为。另外,本文还对目前的物理模拟进行了模型的完善,根据坯壳生长规律设计了坯壳模型,并进行了对比研究实验。实验研究过程中,分析了浸入式水口(SEN)内径、SEN插入深度和拉速对结晶器液渣分布、液面波动、冲击深度和流场分布的影响。分别在拉速范围3.04.5m/min和5.06.5m/min内对SEN内径和插入深度参数进行多轮优化,最终得到不同拉速范围的一套SEN参数和插入深度参数。通过大量的水模实验研究和综合分析,结果表明随拉速增大,上回流到达结晶器表面时间有所减小,结晶器液面活跃性增强,液渣趋于不均匀覆盖,甚至发生卷渣和流体裸露现象,流体冲击深度变大;SEN结构对结晶器的流动状态有很大的影响,增大SEN内径,流场形式基本相同,流股变粗,流体冲击深度有所减小,结晶器液面活跃性基本呈现减小的趋势;SEN插入深度对结晶器的流动也具有一定的影响,随着插入深度增加,流股冲击深度增大,结晶器液面趋于平静,流体到达结晶器液面时间增大。多轮优化得出不同拉速范围下的SEN结构参数和插入深度参数。高拉速下内径为40mm的SEN在插入深度为120mm时的结晶器流动较为合理,液面波动范围为0.491.12mm,流股冲击深度为550580mm;超高拉速下内径为50mm的SEN在插入深度为160mm下的结晶器流动较为合理,液面波动范围为0.751.35mm,冲击深度为578610mm。对载入坯壳后的结晶器流动行为进行水模拟,研究了多个SEN插入深度对结晶器内钢液流动的影响,并与未考虑坯壳的实验结果进行分析。结果表明考虑坯壳前后的结晶器液渣分布和流场分布基本一致,但是考虑凝固现象后,结晶器的液面波动有所增大,增加程度有所差异,最大增长率为27%,说明钢液凝固收缩过程对结晶器表面波动具有一定的影响。
汤旭炜[8](2017)在《Mn18Cr18N护环钢工艺的基础研究》文中进行了进一步梳理Mn18Cr18N护环钢作为高氮钢中一种具有优异的抗高强度、抗应力耐腐蚀性能的钢种,其研究和冶炼受到国内外的高度重视。因此对Mn18Cr18N护环钢冶炼的理论基础及其材料性能的深入研究对于推动我国护环钢的制备具有重要的意义。通过引用规则溶液的性质,建立了钢液增氮的热力学模型,分析了不同因素对增氮的影响,并将溶解度模型与实际结果进行对比;分析了不同情况下增氮动力学的限制环节,为实际操作起到一定的指导作用;分析了钢液凝固时氮偏析出的控制要素,为防止氮在钢液凝固时的析出提供了理论依据。通过在常压下进行增氮的实验研究,分析了采用氮气增氮与氮化合金增氮的增氮效果,得出了采用氮气和氮化合金一起增氮效果和经济性最佳、在采用氮化合金增氮的最佳冶炼温度;分析了冶炼温度对增氮的影响,得出采用氮气增氮时最佳冶炼温度为1650℃,采用氮化合金增氮时最佳冶炼温度为1550℃。通过采用真空感应炉+氮气保护电渣重熔双联工艺制备出氮含量均在0.63%以上的Mn18Cr18N钢;分析电渣重熔锭不同参数对电渣重熔制备Mn18Cr18N钢质量的影响。通过采用Procast软件对Mn18Cr18N护环钢进行微观组织模拟研究,分析了不同工艺参数对微观组织形貌、晶粒数量、晶粒平均半径、二次枝晶间距的影响,得出了最佳的凝固参数,可使晶粒数量增加了30.58%,晶粒平均半径减小了38.39%,二次枝晶间距减少了21.34%,为制备高质量Mn18Cr18N钢的实际生产提供了指导作用。通过对电渣重熔后的Mn18Cr18N电渣锭进行热加工性能研究,分析了Mn18Cr18N护环钢的高温拉伸力学性能、常温拉伸断裂形貌及断裂机理分析以及高温热塑性,可以得知在温度为850℃~950℃区间及1100℃~1250℃区间的热塑性好于950℃~1050℃区间。Mn18Cr18N热加工区域应控制在1100℃~1250℃区间以避免铁素体组织的产生和产品开裂。
王菲[9](2016)在《镍基耐蚀合金复合电磁连铸制备技术的研究》文中进行了进一步梳理镍基耐蚀合金以其优异的耐高温和耐腐蚀性能广泛地应用于航空航天、石油化工和核能等领域。但是,采用传统的模铸生产工艺制备镍基耐蚀合金存在高能耗、低成材率和铸坯缺陷等缺点。日本企业率先实现了 Incoloy800H和Incoloy825镍基耐蚀合金的连铸生产,显着提高了合金成材率,大幅度降低了生产成本,已成为当今国际制备镍基耐蚀合金的前沿技术。目前,我国仅有个别企业建有Incoloy800H合金连铸机,而且制备的Incoloy800H合金连铸坯存在表面凹陷、深振痕、内部晶粒粗大、元素偏析严重和裂纹等缺陷。而且目前还不能够实现Incoloy825合金连铸生产。本论文针对我国镍基耐蚀合金连铸生产技术的现状和存在的问题,开展了镍基耐蚀合金电磁连铸技术的研究。本文首先以Incoloy825镍基耐蚀合金为研究对象,采用自行设计制作的单侧水冷电磁搅拌凝固装置模拟连铸凝固过程,研究了线性电磁搅拌下Incoloy825合金的凝固行为。实验结果表明,电磁搅拌可以有效改善Incoloy825合金铸坯凝固组织,提高等轴晶比率并细化晶粒。当电流增加至300 A时,等轴晶比率由无电磁搅拌的16.7%增加至77.5%,晶粒尺寸由5.8 mm减小至0.21 mm。采用枝晶腐蚀方法分析了镍基耐蚀合金凝固时的枝晶演变过程,研究了电磁搅拌促进柱状晶转变为等轴晶和细化晶粒的机理,并基于Campanella的枝晶游离的理论,建立了线性电磁搅拌作用下Incoloy825合金的枝晶破碎-游离准则。实验结果还表明,施加电磁搅拌可以减轻Incoloy825合金元素的枝晶偏析,减少大尺寸夹杂物TiN的数量,并提高了铸态Incoloy825合金的力学性能。本文在实验室采用立式电磁连铸工艺成功制备出截面为225X 100 mm的Incoloy800H镍基耐蚀合金连铸矩形坯,研究了电磁搅拌对Incoloy800H合金矩形坯内部质量的影响。结果表明,施加电磁搅拌消除了 Incoloy800H合金矩形坯内的穿晶组织,扩大了等轴晶区,使等轴晶比率由常规连铸条件下的2%增加至34.61%,晶粒尺寸由8.8 mm细化至1.64 mm。但是,由于Incoloy800H合金具有较差的高温塑性和较宽的脆性温度区间,在连铸过程中的强冷条件下,矩形坯表面存在较深的表面振痕、凹陷和表面裂纹等缺陷,严重影响铸坯的表面质量。本文针对连铸工艺制备的镍基耐蚀合金铸坯存在的表面缺陷和内部缺陷等问题,首次提出镍基耐蚀合金复合电磁连铸制备方法,即在切缝式结晶器施加高频电磁场,同时在二冷区施加低频电磁搅拌,利用高频电磁场抑制铸坯表面振痕的形成并消除表面凹陷、表面裂纹等缺陷,同时通过电磁搅拌改善铸坯内部质量。并在实验室成功制备出截面为100× 100 mm的内外质量优异的Incoloy800H镍基耐蚀合金连铸方坯。本文基于镍基耐蚀合金复合电磁连铸实验结果,研究了复合电磁连铸改善Incoloy800H合金方坯表面质量和内部质量的影响机理。结果表明,施加高频电磁场产生指向结晶器中心的电磁压力,使铸坯弯月面曲率半径增大,拓宽保护渣通道,促进了结晶器壁与铸坯间的润滑,同时抵消部分合金液静压力,减小了摩擦阻力和保护渣通道内的正负压力,从而抑制了铸坯表面振痕的形成。另一方面,高频电磁场产生的焦耳热使合金液表面温度上升,促使初始凝固坯壳缓慢均匀地冷却,导致合金液初始凝固点下移,提高了铸坯初始凝固过程的稳定性,从而抑制了铸坯表面振痕的形成。在高频电磁场的力效应和热效应共同作用下,不仅显着减轻铸坯表面振痕,同时还消除了铸坯凹陷和表面裂纹。当高频电磁场电源功率为66 kW,磁场频率为20 kHz时,得到表面光洁无缺陷的连铸坯,且表面振痕由常规连铸条件下的0.75 mm减小至0.18 mm;当电源功率增加至100 kW时,过高的电源功率使结晶器切缝处和相邻分瓣体处所受电磁压力不同,导致两个相邻分瓣体之间的初始凝固点呈波浪状分布,从而形成了较深的波浪状振痕,使表面振痕深度由0.18 mm增加至0.32 mm。在Incoloy800H合金方坯复合电磁连铸过程中,施加电磁搅拌不仅提高了铸坯内等轴晶比率,使其增加至41.45%,并使晶粒组织由10.83 mm细化至1.28 mm,还减轻了元素的枝晶偏析,消除了中心疏松、缩孔和内部裂纹。同时,施加电磁搅拌对Incoloy800H合金凝固组织中的TiN分布产生显着影响,使铸坯内大尺寸TiN的数量由常规连铸坯中心处的3.71×10-4个/μm2减少至1.59×10-4个/μm2,且减少了 TiN在枝晶间的析出。在常规Incoloy800H合金连铸坯中的内部裂纹断口与主裂纹面上存在大量的大尺寸块状TiN、TiN团簇和条带状TiN夹杂物。分析表明三种TiN夹杂物在与基体交界面处产生应力集中而促进了裂纹的萌生和扩展,同时也会在应力作用下自身开裂而形成裂纹源。而且部分TiN团簇聚集于枝晶间,阻塞了液态金属的补缩通道,导致TiN团簇区域形成缩孔或裂纹。施加电磁搅拌以后,使铸坯内大尺寸TiN数量、枝晶间的TiN和TiN团簇明显减少,降低了裂纹萌生的机率。与此同时,施加电磁搅拌使得合金液内温度分布趋于均匀,细化了晶粒组织,并促进了凝固组织和合金元素的均质化,减小了铸坯内的热应力,有助于消除Incoloy800H合金连铸坯中的内部裂纹。
黄健[10](2014)在《O5汽车板质量稳态化控制研究》文中认为对于生产汽车面板的冷轧板,不仅要求其具有良好的深冲性、无时效性和表面质量,为保证冲压成型后的汽车构件具有完全一致的几何形状和表面状态,还要求其必须保证各项性能指标的均匀稳定和连续一致。汽车板质量及其稳定性不仅决定于化学成分和洁净度,还与其组织织构密切相关。汽车板生产过程中冶炼工艺参数、连铸工艺参数和轧制工艺参数的精确稳定控制,对于提高汽车板性能及其稳定性、降低缺陷发生几率、提高成材率和经济效益具有重要意义。国内某钢铁公司在05汽车板生产中存在性能稳定性差,表面缺陷发生几率高,成材率低的问题。汽车板生产过程评价结果表明,钢水成分波动、全氧含量高、大型非金属夹杂物含量超标和轧制工艺参数不稳定是导致汽车板质量问题的主要原因。为解决上述问题,主要开展了IF钢冶炼过程钢水成分和洁净度稳态化控制研究、结晶器内钢液流动行为稳态化控制研究和轧制工艺参数优化工业实验研究。通过工业实验取样分析,研究了IF钢冶炼过程化学成分、洁净度和非金属夹杂物演变行为。结果表明,钢水C、Ti、T.O含量主要受到转炉终点、RH精炼前和真空脱碳结束后钢水中溶解氧含量与合金化过程合金与钢水及其中脱氧产物A1203反应的影响,欲实现汽车板成分和洁净度的稳定控制,必须稳定控制各工序节点的溶解氧含量和Ti合金化时机。通过物理模拟和数学模拟,研究了浸入水口结构参数(出口形状、倾角),连铸操作参数(水口插入深度、吹气量、拉速及其波动)对结晶器内液面波动、液面裸露和卷渣行为的影响。结果表明,采用矩形出口、倾角15。的浸入式水口、水口插入深度180±20mm、拉速1.1±0.1m·min-1、不吹气或吹气量6~8L·min-1、换包过程小幅多次拉速调整的工艺参数与措施,可实现结晶器流场和渣金界面形状的稳定控制,有利于抑制结晶器卷渣的发生。以DC06牌号05板为研究对象,通过工业实验对热轧板卷曲温度、冷轧压力率、退火温度和退火速度等轧制工艺参数进行了优化。结合钢铁厂设备条件和生产实际,综合考虑汽车板性能、生产消耗与生产效率,合适的轧制工艺参数为:板坯出炉温度为1190±20℃,开轧温度为1150±20C,终轧温度为900±15℃,卷曲温度为720±15℃,冷轧压下率为80%,退火温度为850±10℃,退火速度为200 m·min-1。集成了汽车板化学成分和洁净度、结晶器卷渣抑制和轧制工艺参数稳态化控制技术并应用于工业生产。工业试验和产品质量跟踪结果表明,汽车板C.N.Ti含量得到稳定控制,离散度降低;全氧含量显着降低,达到了国内先进水平,且控制稳定;结晶器卷渣得到有效抑制,正常坯中大颗粒夹杂物含量由7.065 mg·(10kg)-1降低至1.538mg·(10kg)-1,交接坯中大颗粒夹杂物含量降低至3.348 mg·(10kg)-1,由夹杂导致的冷轧板表面缺陷发生几率降低至16.82%,显着提高了冷轧板表面质量;冷轧板屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、塑性应变比和应变硬化指数等性能指标显着提高,波动范围变窄,离散度降低,稳定性得到显着改善。
二、120mm×285mm断面高效管式结晶器的研制与应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、120mm×285mm断面高效管式结晶器的研制与应用(论文提纲范文)
(1)复合超重力场近终形电渣浇铸TBM刀圈工艺基础研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 TBM刀圈的概述 |
2.1.1 国内外TBM刀圈材料的发展现状 |
2.1.2 TBM刀圈常见的生产工艺 |
2.1.3 TBM刀圈常见的失效形式 |
2.1.4 影响刀圈耐磨性的因素 |
2.2 H13刀圈凝固组织控制 |
2.2.1 凝固组织的细化 |
2.2.2 液析碳化物的控制方法 |
2.3 超重力技术 |
2.3.1 超重力技术简介 |
2.3.2 超重力技术的应用范围 |
2.3.3 超重力场电渣浇铸技术的优点 |
2.4 研究背景及研究内容 |
2.4.1 研究背景及意义 |
2.4.2 研究内容 |
2.4.3 创新点 |
3 渣系组元对H13钢中氧含量的影响 |
3.1 实验设备 |
3.2 实验材料的制备 |
3.3 实验过程与方法 |
3.4 钢中氧含量的热力学计算 |
3.5 CaF_2-MgO-Al_2O_3-CaO-SiO_2渣系中组元对钢中氧含量的影响 |
3.5.1 渣中氧化镁含量对钢中氧含量的影响 |
3.5.2 碱度对钢中氧含量的影响 |
3.5.3 渣中氧化铝对钢中氧含量的影响 |
3.5.4 渣中氟化钙对钢中氧含量的影响 |
3.6 [Si]-[O]反应的动力学模型 |
3.6.1 以[Si]、[O]在钢液中的传质为限制性环节 |
3.6.2 以混合传质为限制性环节 |
3.6.3 动力学模型参数的确定 |
3.7 超重力场电渣浇铸实验渣系的确定 |
3.8 本章小结 |
4 有衬电渣冶炼过程中渣中FeO含量的控制 |
4.1 实验内容及设备 |
4.2 FeO对钢中平衡氧含量的影响 |
4.2.1 渣中FeO对钢中氧含量的影响 |
4.2.2 炉渣碱度和FeO含量对钢中氧含量的影响 |
4.3 [Fe]-[O]反应的动力学模型 |
4.3.1 以[Fe]、[O]在钢液中的传质为限制性环节 |
4.3.2 以混合传质为限制性环节 |
4.3.3 [Fe]-[O]反应动力学模型参数的确定 |
4.4 FeO对脱氧速率的影响 |
4.4.1 渣-金界面元素分布 |
4.4.2 动力学实验的验证 |
4.4.3 工业实验验证 |
4.5 本章小结 |
5 复合超重力场电渣浇铸TBM刀圈凝固组织演变规律 |
5.1 实验材料及设备 |
5.2 实验过程与方法 |
5.3 超重力场电渣浇铸TBM刀圈的低倍组织 |
5.4 超重力场电渣浇铸TBM刀圈的显微组织 |
5.4.1 超重力对原始奥氏体晶粒尺寸的影响 |
5.4.2 超重力对二次枝晶间距的影响 |
5.4.3 二次枝晶间距的综合细化机制 |
5.5 本章小结 |
6 复合超重力场电渣浇铸TBM刀圈中氧化物夹杂分布规律 |
6.1 实验内容及设备 |
6.2 氧化物的形貌类型 |
6.3 超重力场电渣浇铸刀圈中氧化物夹杂的尺寸分布 |
6.3.1 刀圈中氧化物夹杂分析位置的确定 |
6.3.2 刀圈中氧化物夹杂粒径及数量统计 |
6.4 超重力对氧化物夹杂分布的影响机理 |
6.4.1 氧化物夹杂的理论生成温度 |
6.4.2 氧化物夹杂在钢液中的运动状态 |
6.5 本章小结 |
7 超重力场转速对液析碳化物分布的影响 |
7.1 实验内容及设备 |
7.2 碳化物的形貌类型 |
7.3 超重力对液析碳化物尺寸分布的影响 |
7.4 超重力对液析碳化物生成和长大的影响机理 |
7.4.1 超重力对碳化物生成时机的影响 |
7.4.2 超重力对液析碳化物长大的影响 |
7.5 本章小结 |
8 超重力场近终形电渣浇铸TBM刀圈耐磨性比较 |
8.1 刀圈耐磨性实验研究 |
8.1.1 磨损试样的制备 |
8.1.2 磨粒磨损条件下的磨损量比较 |
8.1.3 冲击磨损条件下的磨损量比较 |
8.2 超重力场近终形电渣浇铸TBM刀圈的工程应用 |
8.2.1 南宁市某地铁工程 |
8.2.2 新疆某输水工程 |
8.3 本章小结 |
9 结论 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(2)特大空心管坯结晶器内钢液流动与凝固数值研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 课题研究背景及意义 |
1.3 无缝管材生产技术发展和现状 |
1.4 管材近终型连铸技术 |
1.4.1 离心连铸技术 |
1.4.2 喷射沉积成形连铸技术 |
1.4.3 空心管坯连铸技术 |
1.5 论文研究的目的和内容 |
第2章 特大空心管坯结晶器及水口结构设计 |
2.1 结晶器分类与技术性能要求 |
2.1.1 结晶器的分类 |
2.1.2 结晶器的技术性能要求 |
2.2 结晶器主要参数设计 |
2.2.1 拉速的确定 |
2.2.2 结晶器长度 |
2.3 浸入式水口设计 |
2.3.1 流钢中孔直径的确定 |
2.3.2 浸入式水口尾部的外径确定 |
2.3.3 浸入式水口出钢口的设计 |
2.4 本章小结 |
第3章 特大空心管坯结晶器内流动传热模型的研究 |
3.1 结晶器内钢液传热凝固过程 |
3.1.1 结晶器内钢液的传热过程 |
3.1.2 结晶器内钢液的收缩和凝固形成机理 |
3.2 结晶器内钢液流性质判定 |
3.3 仿真模型假设 |
3.4 数学模型采用的基本控制方程 |
3.5 数值仿真的单值条件 |
3.5.1 流场仿真边界条件 |
3.5.2 温度场仿真边界条件 |
3.6 Q235 钢热物性参数 |
3.6.1 固相率 |
3.6.2 固相线和液相线温度 |
3.6.3 导热系数 |
3.6.4 密度和粘度 |
3.6.5 比热和凝固潜热 |
3.6.6 过热度 |
3.7 物理实验 |
3.8 本章小结 |
第4章 特大空心管坯结晶器内流场温度场的模拟分析 |
4.1 相场模型 |
4.2 数值模拟方案 |
4.3 不同浸入式水口的模拟对比 |
4.3.1 结晶器内流场分布 |
4.3.2 结晶器内温度场分布 |
4.4 不同水口布置的模拟对比 |
4.4.1 不同水口布置对结晶器内流场的影响 |
4.4.2 不同水口布置对结晶器内温度场的影响 |
4.5 不同水口侧孔夹角的模拟对比 |
4.5.1 不同侧孔夹角对结晶器内流场的影响 |
4.5.2 不同侧孔夹角对结晶器内温度场的影响 |
4.6 水口侧孔倾角模拟对比 |
4.6.1 水口向下倾角对结晶器内流场的影响 |
4.6.2 水口倾角对结晶器内温度场的影响 |
4.7 工艺参数对结晶器钢液流动的影响 |
4.7.1 拉坯速度对结晶器内流场的影响 |
4.7.2 水口浸入深度对结晶器内流场的影响 |
4.8 本章小结 |
第5章 特大空心管坯凝固和收缩变形分析 |
5.1 模型简化和假设 |
5.2 模型基本方程 |
5.3 结晶器出口铸坯应力影响判断 |
5.4 铸坯凝固基本特征 |
5.4.1 空心管坯结晶器内坯壳分布 |
5.4.2 铸坯凝固收缩情况分析 |
5.5 拉坯速度对结晶器坯壳凝固的影响 |
5.5.1 拉坯速度对凝固坯壳厚度的影响 |
5.5.2 拉坯速度对铸坯收缩变形的影响 |
5.5.3 拉坯速度对铸坯表面质量的影响 |
5.6 过热度对结晶器坯壳凝固的影响 |
5.6.1 过热度对坯壳厚度的影响 |
5.6.2 过热度对铸坯表面质量的影响 |
5.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(3)冷却工艺对连铸结晶器铜壁传热的影响(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 结晶器内冷却工艺参数 |
1.1.1 结晶器冷却水道 |
1.1.2 结晶器进出口水温差 |
1.1.3 结晶器冷却水缝宽度 |
1.1.4 结晶器冷却水流速 |
1.2 连铸过程中结晶器传热 |
1.2.1 凝固坯壳与结晶器之间的传热 |
1.2.2 结晶器铜壁与冷却水之间的传热 |
1.2.3 结晶器传热行为研究现状 |
1.2.4 结晶器铜壁的温度分布 |
1.3 冷却水对流传热分析模型 |
1.3.1 冷却水流动模型 |
1.3.2 湍流模型选择 |
1.3.3 ANSYS流体分析模块FLOTRAN |
1.4 研究方案 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 关键问题 |
1.4.3 研究内容 |
第2章 数学模型建立 |
2.1 铸坯铜壁传热模型 |
2.1.1 二维传热数学模型和基本假设 |
2.1.2 结晶器二维传热有限元模型 |
2.1.3 传热物性参数选取 |
2.1.4 二维模型的分析方法 |
2.1.5 潜热的处理 |
2.1.6 初始条件和边界条件 |
2.2 铜壁冷却水模型建立 |
2.2.1 模型的简化与假设 |
2.2.2 铜壁冷却水二维有限元模型 |
2.2.3 模型的分析方法 |
2.2.4 初始条件和边界条件 |
2.3 工艺条件 |
2.4 本章小结 |
第3章 数值模拟结果分析 |
3.1 铸坯铜壁传热分析 |
3.1.1 铸坯铜壁温度场 |
3.1.2 结晶器铜壁温度变化规律 |
3.2 铜壁冷却水传热分析 |
3.2.1 结晶器铜壁温度场 |
3.2.2 结晶器冷却水温度场 |
3.2.3 结晶器铜壁温度变化规律 |
3.2.4 结晶器冷却水温度变化规律 |
3.2.5 冷却水速度场 |
3.2.6 冷却水速度变化规律 |
3.3 两个数值模型的结果对比分析 |
3.4 模型准确性验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 冷却工艺参数变化对结晶器铜壁传热的影响 |
4.1 水温变化对结晶器铜壁传热的影响 |
4.1.1 水温变化对铜壁温度场的影响 |
4.1.2 水温变化对铜壁温度变化规律的影响 |
4.1.3 水温变化对冷却水温度变化规律的影响 |
4.2 水速变化对结晶器铜壁传热的影响 |
4.2.1 水速变化对铜壁温度场的影响 |
4.2.2 水速变化对铜壁温度变化规律的影响 |
4.2.3 水速变化对冷却水温度变化规律的影响 |
4.3 供水方向的改变对结晶器铜壁传热的影响 |
4.3.1 供水方向变化对铜壁温度场的影响 |
4.3.2 供水方向变化对铜壁温度变化规律的影响 |
4.3.3 供水方向变化对冷却水温度变化规律的影响 |
4.3.4 反向供水时冷却水速度变化规律 |
4.4 本章小结 |
第5章 浇注工艺参数变化对结晶器铜壁传热的影响 |
5.1 拉速变化对结晶器铜壁传热的影响 |
5.1.1 拉速变化对铜壁温度场的影响 |
5.1.2 拉速变化对铜壁温度变化规律的影响 |
5.1.3 拉速变化对冷却水温度变化规律的影响 |
5.2 浇注温度变化对结晶器铜壁传热的影响 |
5.2.1 浇注温度变化对铜壁温度场的影响 |
5.2.2 浇注温度变化对铜壁温度变化规律的影响 |
5.2.3 浇注温度变化对冷却水温度变化规律的影响 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间研究成果 |
(4)Mn-Cu合金的电渣冶金工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 电渣冶金发展概况 |
1.3 Mn-Cu高阻尼合金研究现状 |
1.4 存在的问题 |
1.5 研究目的及内容 |
1.5.1 研究目的 |
1.5.2 研究内容 |
1.6 研究意义 |
第2章 实验基本原理及技术路线 |
2.1 电渣重熔基本原理及设备 |
2.1.1 电渣重熔基本原理 |
2.1.2 电渣重熔设备 |
2.2 技术路线 |
2.2.1 实验设备及用途 |
2.2.2 材料性能表征方法 |
第3章 电渣重熔工艺试验 |
3.1 自耗电极的制备 |
3.1.1 自耗电极尺寸 |
3.1.2 自耗电极的制备工艺 |
3.2 渣系的设计与优化 |
3.2.1 熔渣的作用 |
3.2.2 渣料选取原则 |
3.2.3 渣料的选择及配比 |
3.3 工艺参数设计 |
3.3.1 电渣重熔工艺参数制定的基本原则 |
3.3.2 电渣重熔工艺参数的分类 |
3.3.3 电渣重熔参数的优化匹配 |
3.4 电渣重熔操作过程 |
3.5 电渣重熔Mn-Cu阻尼合金的反应规律及冶金机理 |
3.5.1 电渣重熔过程热量分布 |
3.5.2 电渣重熔过程涉及的化学反应 |
3.5.3 电渣锭的结晶与凝固 |
3.6 本章小结 |
第4章 材料性能表征及分析 |
4.1 合金表面质量 |
4.2 材料成分检测 |
4.3 显微组织及夹杂物分析 |
4.3.1 金相分析 |
4.3.2 扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS) |
4.3.3 夹杂物分析 |
4.4 材料力学性能测试 |
4.4.1 室温拉伸试验 |
4.4.2 材料冲击韧性测试 |
4.5 X射线衍射分析(XRD) |
4.6 阻尼测试分析 |
4.7 耐蚀性能 |
4.7.1 海水全面腐蚀实验 |
4.7.2 应力腐蚀测试 |
4.8 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间的研究成果 |
(5)电渣重熔大型IN718镍基合金铸锭凝固和偏析行为基础研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 IN718合金简介及镍基合金大型化需求概述 |
2.1.1 IN718合金简介 |
2.1.2 镍基合金铸锭的大型化需求 |
2.2 IN718合金铸锭大型化的国内外研究状况 |
2.3 IN718合金铸锭的冶炼工艺 |
2.3.1 真空感应熔炼 |
2.3.2 真空感应+真空自耗熔炼 |
2.3.3 真空感应+电渣重熔熔炼 |
2.3.4 三联工艺熔炼 |
2.4 IN718合金铸锭的凝固组织缺陷 |
2.4.1 金属的凝固偏析 |
2.4.2 IN718合金的微观偏析 |
2.4.3 IN718合金的宏观偏析 |
2.5 IN718合金的热加工工艺 |
2.5.1 IN718合金的均匀化处理 |
2.5.2 IN718合金的热变形工艺 |
2.5.3 IN718合金的热处理工艺 |
2.6 双回路导电结晶器电渣重熔新技术简介 |
2.7 本课题研究背景、意义和内容 |
2.7.1 研究背景和意义 |
2.7.2 研究内容和方法 |
3 铸态IN718合金相转变热力学分析 |
3.1 IN718合金平衡相转变热力学计算 |
3.2 IN718合金非平衡凝固热力学计算 |
3.3 小结 |
4 冷却速率对IN718合金微观偏析行为的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料及方法 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 DSC分析 |
4.2.3 高温动态原位观察 |
4.2.4 元素偏析和组织分析 |
4.3 不同冷速下相转变行为分析 |
4.3.1 DSC分析结果 |
4.3.2 HTCLSM原位观察结果 |
4.4 不同冷速下的微观组织特征 |
4.5 不同冷速下的元素分布规律 |
4.6 不同冷速下的凝固偏析表征 |
4.7 小结 |
5 不同温度下IN718合金的凝固和偏析特征 |
5.1 引言 |
5.2 实验材料及方法 |
5.2.1 实验材料 |
5.2.2 实验方法 |
5.3 不同温度下合金凝固行为的观测及表征 |
5.4 不同温度下微观偏析行为的分析与探讨 |
5.5 不同温度下宏观偏析行为的表征及预报 |
5.6 小结 |
6 重熔工艺参数对IN718电渣锭凝固质量特征的影响 |
6.1 引言 |
6.2 实验材料及方法 |
6.2.1 实验材料及重熔方案 |
6.2.2 试样制备及检测方法 |
6.3 不同重熔电流下的宏观组织对比 |
6.4 不同重熔电流下的成分变化和元素偏析 |
6.5 不同重熔电流下的微观组织及夹杂物特征 |
6.6 电渣锭中非金属夹杂物的生成机理 |
6.7 小结 |
7 IN718合金的均匀化过程研究及分析表征 |
7.1 引言 |
7.2 实验材料及方法 |
7.2.1 实验材料及均匀化实验方案 |
7.2.2 动态原位观察 |
7.2.3 检测方法 |
7.3 均匀化温度的确定 |
7.4 不同枝晶间距的第一段均匀化处理分析 |
7.4.1 JMatPro模拟结果 |
7.4.2 实验检测结果——微观组织 |
7.4.3 实验检测结果——元素分布 |
7.4.4 合金元素的高温扩散机理 |
7.5 不同保温时间的第二段均匀化处理分析 |
7.6 不同保温温度的第一段均匀化处理分析 |
7.7 小结 |
8 基于导电结晶器的电渣冶金新技术制备IN718电渣锭 |
8.1 引言 |
8.2 不同重熔工艺制备IN718电渣锭 |
8.3 不同重熔工艺下的凝固组织特征 |
8.4 不同重熔工艺下的力学性能分析 |
8.4.1 拉伸和冲击性能 |
8.4.2 高温蠕变性能 |
8.5 小结 |
9 结论及创新点 |
9.1 结论 |
9.2 论文创新点 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(6)IF钢镁处理技术开发与应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 汽车板用钢 |
1.2 IF钢质量影响因素 |
1.3 钢液镁处理 |
1.4 研究背景与意义 |
1.5 主要研究内容 |
第2章 含镁钢液体系非金属夹杂物生成热力学 |
2.1 计算原则及方法 |
2.2 结果分析与讨论 |
2.3 本章小结 |
第3章 IF钢镁处理高温模拟实验研究 |
3.1 研究方案与方法 |
3.2 实验结果与讨论 |
3.3 本章小结 |
第4章 IF钢镁处理工业试验研究 |
4.1 研究方案 |
4.2 结果分析与讨论 |
4.3 本章小结 |
第5章 IF钢镁处理技术集成与应用 |
5.1 IF钢镁处理技术集成 |
5.2 应用效果分析 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士期间发表论文及获奖情况 |
作者简介 |
(7)高速方坯连铸结晶器钢液流动行为的物理模拟研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 连铸结晶器内的传输行为及对铸坯质量的影响 |
1.1.1 结晶器内的主要传输行为 |
1.1.2 结晶器流动行为对铸坯质量的影响 |
1.2 方坯连铸结晶器内流场的影响因素 |
1.2.1 SEN结构参数 |
1.2.2 SEN偏移量 |
1.2.3 SEN插入深度和拉速 |
1.3 物理模拟技术在连铸结晶器中的应用及存在的问题 |
1.3.1 物理模拟技术在连铸结晶器中的应用 |
1.3.2 连铸结晶器物理模拟存在的问题 |
1.4 方坯高拉速连铸的研究现状 |
1.5 课题研究的意义及内容 |
1.5.1 课题研究的意义 |
1.5.2 课题研究的内容 |
2 结晶器流动行为物理模拟方法 |
2.1 物理模拟研究的基本原理 |
2.2 物理模型的设计 |
2.2.1 结晶器模型的建立 |
2.2.2 结晶器内凝固坯壳模型的设计 |
2.2.3 SEN的确定 |
2.3 实验方案 |
2.4 物理模拟实验指标的确定 |
2.4.1 结晶器液渣行为的研究方法 |
2.4.2 结晶器液面波动的实验方法 |
2.4.3 结晶器内钢液的流场分布情况 |
3 高拉速下SEN结构参数和插入深度的优化 |
3.1 SEN内径和插入深度参数对结晶器流动状态的影响 |
3.1.1 SEN内径和插入深度对液渣分布的影响 |
3.1.2 SEN内径和插入深度对液面波动的影响 |
3.1.3 SEN内径和插入深度对流场分布的影响 |
3.1.4 小结 |
3.2 120 MM插入深度下的SEN内径优化 |
3.2.1 SEN尺寸对液渣分布的影响 |
3.2.2 SEN尺寸对液面波动的影响 |
3.2.3 SEN尺寸对流场分布的影响 |
3.2.4 小结 |
3.3 本章小结 |
4 超高拉速下SEN结构参数和插入深度的优化 |
4.1 SEN内径和插入深度参数对结晶器流动状态的影响 |
4.1.1 SEN内径和插入深度对液渣分布的影响 |
4.1.2 SEN内径和插入深度对液面波动的影响 |
4.1.3 SEN内径和插入深度对流场分布的影响 |
4.1.4 小结 |
4.2 160 MM插入深度下的SEN内径优化 |
4.2.1 SEN尺寸对液渣分布的影响 |
4.2.2 SEN尺寸对液面波动的影响 |
4.2.3 SEN尺寸对流场分布的影响 |
4.2.4 小结 |
4.3 本章小结 |
5 考虑凝固坯壳对结晶器流动行为的影响 |
5.1 高拉速下插入深度对结晶器流动行为的影响 |
5.2 超高拉速下插入深度对结晶器流动行为的影响 |
5.3 考虑凝固坯壳与未考虑凝固坯壳的物理模拟结果对比分析 |
5.3.1 高拉速结晶器流动行为对比分析 |
5.3.2 超高拉速结晶器流动行为对比分析 |
5.4 本章总结 |
6 结论 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
A.攻读硕士期间发表的论文目录 |
B.作者在攻读硕士期间取得的科研成果 |
(8)Mn18Cr18N护环钢工艺的基础研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 高氮钢的概况 |
2.1.1 高氮钢的发展史 |
2.1.2 高氮钢在国内外的发展状况 |
2.2 高氮奥氏体不锈钢的理论基础研究 |
2.2.1 高氮奥氏体不锈钢中的主要合金元素 |
2.2.2 氮对奥氏体不锈钢的影响 |
2.2.3 氮的溶解度模型及影响增氮的因素 |
2.3 高氮钢制备工艺 |
2.3.1 常压冶炼高氮钢 |
2.3.2 高压冶炼高氮钢 |
2.3.3 粉末冶金法 |
2.3.4 高氮钢冶炼制备的主要问题 |
2.4 电渣重熔冶炼高氮钢的理论研究 |
2.4.1 电渣重熔的数值模拟研究 |
2.4.2 电渣重熔中凝固、结晶过程的研究 |
2.4.3 电渣重熔质量控制关键技术 |
2.5 高氮奥氏体不锈钢的应用前景 |
2.5.1 大型发电机组用护环钢 |
2.5.2 高氮耐海水腐蚀不锈钢 |
2.5.3 体内植入医疗用钢 |
2.6 高氮钢的发展方向 |
2.6.1 含氮钢理论的基础研究 |
2.6.2 新型含氮钢的开发和应用 |
2.6.3 新型含氮钢制备工艺的开发和应用 |
2.7 研究背景、研究内容及方法 |
2.7.1 研究背景 |
2.7.2 研究内容及方法 |
2.7.3 创新点 |
3 增氮的理论基础研究 |
3.1 增氮的热力学模型 |
3.1.1 模型的建立 |
3.1.2 热力学模型计算结果及分析 |
3.2 增氮的动力学模型 |
3.3 高氮钢凝固过程中氮的偏析 |
3.4 高氮钢中氮的析出 |
3.5 小结 |
4 常压增氮工艺的实验研究 |
4.1 吹氮冶炼Mn18Cr18N护环钢的实验研究 |
4.1.1 吹氮冶炼Mn18Cr18N护环钢实验方案 |
4.1.2 吹氮冶炼Mn18Cr18N钢实验结果 |
4.1.3 吹氮增氮的影响因素 |
4.2 氮化合金冶炼Mn18Cr18N护环钢的实验研究 |
4.2.1 氮化合金增氮实验方案 |
4.2.2 氮化合金增氮实验结果 |
4.2.3 氮化合金增氮原理及影响因素 |
4.3 小结 |
5 Mn18Cr18N护环钢制备工艺及洁净度控制研究 |
5.1 实验方案 |
5.1.1 真空感应炉制备Mn18Cr18N护环钢的实验流程 |
5.1.2 电渣重熔制备Mn18Cr18N钢 |
5.2 实验结果 |
5.2.1 真空感应炉制备Mn18Cr18N钢铸锭实验结果 |
5.2.2 电渣重熔制备Mn18Cr18N钢实验结果 |
5.3 电渣重熔Mn18Cr18N护环钢的洁净度研究 |
5.3.1 电渣重熔过程中脱氧的研究 |
5.3.2 电渣重熔过程中脱硫的研究 |
5.4 小结 |
6 基于CAFE法的微观组织模拟研究 |
6.1 微观组织模拟 |
6.1.1 微观组织模拟方法 |
6.1.2 CAFE数学物理模型 |
6.1.3 热物性参数的计算 |
6.1.4 边界条件的选择 |
6.2 数值模拟结果 |
6.2.1 温度场的模拟结果分析 |
6.2.2 微观组织模拟分析 |
6.3 不同工艺参数对微观组织影响的研究 |
6.3.1 冷却水强度对凝固组织的影响研究 |
6.3.2 自耗电极熔化速率对凝固组织的影响研究 |
6.3.3 熔池温度对凝固组织的影响研究 |
6.3.4 工艺参数的优化 |
6.4 小结 |
7 Mn18Cr18N护环钢热加工性能研究 |
7.1 实验材料及实验过程 |
7.1.1 试验钢种及制备方案 |
7.1.2 试验方法及过程 |
7.2 固溶处理的组织分析 |
7.3 Mn18Cr18N护环钢力学性能分析 |
7.3.1 Mn18Cr18N常温拉伸力学性能分析 |
7.3.2 常温拉伸断裂形貌及断裂机理分析 |
7.3.3 Mn18Cr18N高温热塑性分析 |
7.4 小结 |
8 结论 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(9)镍基耐蚀合金复合电磁连铸制备技术的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 镍基耐蚀合金的概述 |
1.1.1 镍基耐蚀合金的性能、特点及发展 |
1.1.2 镍基耐蚀合金的分类 |
1.1.3 Incoloy800H镍基耐蚀合金 |
1.1.4 Incoloy825镍基耐蚀合金 |
1.2 镍基耐蚀合金制备工艺的发展现状与存在的问题 |
1.2.1 镍基耐蚀合金的传统制备工艺 |
1.2.2 镍基耐蚀合金的连铸制备技术的发展与存在的问题 |
1.3 电磁场在冶金和材料制备中的应用和发展 |
1.4 电磁搅拌在连铸过程中的应用 |
1.4.1 电磁搅拌技术的基本原理 |
1.4.2 电磁搅拌的分类及应用 |
1.4.2.1 按电磁搅拌器激发磁场形态分类 |
1.4.2.2 按电磁搅拌器位置分类 |
1.4.3 电磁搅拌的冶金效果 |
1.4.3.1 电磁搅拌对合金凝固组织的影响 |
1.4.3.2 电磁搅拌对铸坯元素偏析的影响 |
1.4.3.3 电磁搅拌对铸坯内夹杂物的影响 |
1.4.3.4 电磁搅拌对铸坯内部裂纹的影响 |
1.5 电磁软接触连铸的研究及应用 |
1.5.1 电磁软接触连铸的基本原理 |
1.5.2 电磁软接触连铸的研究现状与存在的问题 |
1.6 复合电磁场在材料制备中的应用 |
1.7 本论文的研究目的与主要内容 |
第2章 电磁搅拌对Incoloy825镍基耐蚀合金凝固行为的影响 |
2.1 前言 |
2.2 线性电磁搅拌的磁场分布 |
2.2.1 磁场测量原理 |
2.2.2 磁场测量方法 |
2.2.3 磁场测量结果与分析 |
2.3 线性电磁搅拌作用下的Incoloy825合金凝固实验 |
2.3.1 实验材料与装置 |
2.3.2 实验过程 |
2.3.3 试样的分析及测试方法 |
2.3.4 实验结果与分析 |
2.3.4.1 电磁搅拌对Incoloy825合金铸坯温度分布的影响 |
2.3.4.2 线性电磁搅拌对Incoloy825合金铸坯凝固组织的影响 |
2.3.4.3 线性电磁搅拌对Incoloy825合金铸坯的二次枝晶臂间距的影响 |
2.3.4.4 Incoloy825合金在电磁搅拌作用下的枝晶破碎-游离准则 |
2.3.4.5 线性电磁搅拌对Incoloy825合金枝晶偏析的影响 |
2.3.4.6 线性电磁搅拌对Incoloy825合金铸坯内夹杂物TiN的影响 |
2.3.4.7 线性电磁搅拌对铸态Incoloy825合金力学性能的影响 |
2.4 本章小结 |
第3章 Incoloy800H镍基耐蚀合金的连铸实验及其复合电磁连铸制备技术 |
3.1 前言 |
3.2 Incoloy800H合金矩形坯的连铸实验 |
3.2.1 实验材料与装置 |
3.2.2 实验参数 |
3.2.3 实验步骤 |
3.2.4 实验结果与分析 |
3.2.4.1 电磁搅拌对Incoloy800H合金矩形坯凝固组织的影响 |
3.2.4.2 拉坯速度对电磁搅拌作用下Incoloy800H合金矩形坯凝固组织的影响 |
3.2.4.3 Incoloy800H合金矩形坯的表面缺陷 |
3.3 高频电磁软接触连铸技术应用于镍基耐蚀合金的可行性分析 |
3.4 镍基耐蚀合金复合电磁连铸制备技术的提出 |
3.5 Incoloy800H合金方坯的复合电磁连铸实验 |
3.5.1 实验装置 |
3.5.2 实验步骤 |
3.5.3 实验结果与分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 复合电磁连铸对Incoloy800H合金连铸坯表面质量的影响机理 |
4.1 前言 |
4.2 结晶器内磁场的测量 |
4.2.1 磁场测量装置 |
4.2.2 磁场测量方法 |
4.2.3 结晶器内磁场的测量结果与分析 |
4.2.3.1 高频电磁场作用下切缝式结晶器内的磁场分布规律 |
4.2.3.2 电源功率对切缝式结晶器内磁场分布的影响 |
4.2.3.3 磁场频率对切缝式结晶器内磁场分布的影响 |
4.3 高频电磁场下的Incoloy800H合金连铸方坯实验 |
4.3.1 实验参数 |
4.3.2 试样的制备与分析 |
4.3.2.1 振痕深度测量方法 |
4.3.2.2 低倍组织检验方法 |
4.3.3 实验结果与分析 |
4.3.3.1 Incoloy800H合金常规连铸坯表面缺陷及形成机理 |
4.3.3.2 不同电源功率的高频电磁场对Incoloy800H合金连铸坯表面质量的影响 |
4.3.3.3 高频电磁场对Incoloy800H合金连铸坯表面质量的影响机理 |
4.3.3.4 高频电磁场对Incoloy800H合金连铸坯内部质量的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 复合电磁连铸对Incoloy800H合金连铸坯内部质量的影响机理 |
5.1 前言 |
5.2 实验方法 |
5.3 实验结果与分析 |
5.3.1 电磁搅拌对Incoloy800H合金连铸坯凝固组织的影响 |
5.3.2 电磁搅拌对Incoloy800H合金连铸坯枝晶偏析的影响 |
5.3.3 电磁搅拌对Incoloy800H合金连铸坯内夹杂物TiN的影响 |
5.3.3.1 Incoloy800H合金连铸坯中的TiN的形貌 |
5.3.3.2 Incoloy800H合金连铸坯中TiN形成的热力学分析 |
5.3.3.3 TiN对Incoloy800H合金连铸坯内部缺陷的影响 |
5.3.3.4 电磁搅拌对Incoloy800H合金连铸坯中TiN形成的抑制作用 |
5.3.4 电磁搅拌对Incoloy800H合金连铸坯的中心疏松、缩孔和内部裂纹的影响 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的论文 |
作者简介 |
(10)O5汽车板质量稳态化控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 汽车板用钢 |
1.2 汽车板质量影响因素 |
1.2.1 化学成分的影响 |
1.2.2 非金属夹杂物的影响 |
1.2.3 轧制工艺的影响 |
1.3 汽车板质量控制关键技术 |
1.3.1 化学成分控制 |
1.3.2 洁净度控制 |
1.3.3 轧制技术 |
1.4 研究背景与意义 |
1.5 主要研究内容 |
第2章 汽车板成分与洁净度稳态化控制研究 |
2.1 研究方案 |
2.1.1 取样方案 |
2.1.2 试样制备 |
2.1.3 检测分析方法 |
2.2 结果分析与讨论 |
2.2.1 冶炼过程钢水成分与洁净度的演变行为 |
2.2.2 冶炼过程非金属夹杂物类型的演变行为 |
2.2.3 铸坯中的大型非金属夹杂物 |
2.3 汽车板成分和洁净度稳态化控制措施 |
2.4 本章小结 |
第3章 结晶器内钢液流动行为稳态化控制研究 |
3.1 结晶器内钢液流动行为物理模拟研究 |
3.1.1 物理模型的建立 |
3.1.2 检测分析方法 |
3.1.3 研究方案 |
3.1.4 物理模拟结果分析与讨论 |
3.2 结晶器内钢-渣界面行为的数值模拟研究 |
3.2.1 数学模型的建立 |
3.2.2 模拟结果的验证 |
3.2.3 数学模拟结果分析与讨论 |
3.3 结晶器流场稳态化控制措施 |
3.4 本章小结 |
第4章 轧制工艺参数优化工业实验研究 |
4.1 研究方案 |
4.1.1 实验方案 |
4.1.2 检测分析方法 |
4.2 结果分析与讨论 |
4.2.1 卷取温度对冷轧板性能的影响 |
4.2.2 冷轧压下率对冷轧板性能的影响 |
4.2.3 退火工艺对冷轧板性能的影响 |
4.3 本章小结 |
第5章 汽车板质量稳态化控制技术集成与应用 |
5.1 稳态化控制技术集成 |
5.2 控制效果分析 |
5.2.1 汽车板成分和洁净度控制效果 |
5.2.2 汽车板性能控制效果 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士期间发表论文及获奖情况 |
作者简介 |
四、120mm×285mm断面高效管式结晶器的研制与应用(论文参考文献)
- [1]复合超重力场近终形电渣浇铸TBM刀圈工艺基础研究[D]. 李少英. 北京科技大学, 2021(08)
- [2]特大空心管坯结晶器内钢液流动与凝固数值研究[D]. 王中帅. 燕山大学, 2021(01)
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- [9]镍基耐蚀合金复合电磁连铸制备技术的研究[D]. 王菲. 东北大学, 2016(06)
- [10]O5汽车板质量稳态化控制研究[D]. 黄健. 东北大学, 2014(10)