凝固理论1摘要.ppt

凝固理论 绪论 钢液结晶 凝固结构 钢液凝固传热 凝固产品质量（铸坯） 连铸保护渣 绪论 第一节 凝固理论的研究对象 第二节 连续铸钢技术的发展 第一节 凝固理论的研究对象 从工业生产到固态物理，在这些领域的许多过程中，凝固现象都起着重要的作用。从成吨的大型连续铸锭，到中型的超合金精密铸件，直至相当小的高纯度晶体，都涉及到凝固。 凝固就是液态金属转变为固体的过程。从微观来看，凝固就是金属原子由“近程有序”向“远程有序”的过渡，使原子成为按一定规则排列的晶体；从宏观来看，就是把液态金属储存的热量传给外界而凝固成一定形状的固体。 第一节 凝固理论的研究对象 1. 出炉钢水质量控制 2. 钢水传递过程的物理化学现象 3. 浇铸过程的流体流动现象 4. 钢液结晶与凝固结构 5. 钢水凝固传热 6. 凝固过程的偏析 7. 凝固坯壳应力 8. 凝固收缩 9. 铸坯中的气体和夹杂 10．保护渣 1. 出炉钢水质量控制  内容包括钢水温度的控制，其中涉及到的内容有钢水温度控制的重要性、钢水温度控制的热工过程、合适浇注温度的确定。钢水氧含量的控制，其中涉及到的内容有钢中氧的行为、沸腾钢氧控制、半镇静钢氧控制、镇静钢氧控制。 2. 钢水传递过程的物理化学现象  内容包括出钢钢流的化学反应、注流与空气的作用、钢液与耐火材料的作用和水口结瘤等。 3. 浇铸过程的流体流动现象 钢液流动特性、浇注过程流动水力学、流动的物理模拟和数学模拟。 4. 钢液结晶与凝固结构 内容包括液固相变的热力学特点、均质形核、非均质形核、晶核长大、树枝晶凝固、凝固结构和凝固结构的控制。 5. 钢水凝固传热 内容包括钢液凝固热平衡、钢锭传热机构、传热与凝固定律和传热方程在钢锭凝固的应用。 6. 凝固过程的偏析 内容包括凝固显微偏析和凝固宏观偏析。其中凝固显微偏析涉及到的内容有结晶的不平衡性、凝固过程溶质再分配、凝固显微偏析和影响显微偏析因素。凝固宏观偏析涉及到的内容有凝固产品的宏观偏析、凝固过程液体流动、宏观偏析溶质分配方程、钢锭锥形偏析、连铸坯中心偏析和宏观偏析的控制。 7. 凝固坯壳应力 内容包括钢的高温力学行为和凝固坯壳的应力。其中钢的高温力学行为涉及到的内容有钢的高温延性和钢高温力学行为定律。凝固坯壳的应力涉及到的内容有鼓肚力、弯曲或矫直力、热应力、意外机械力、坯壳与结晶器磨擦力和相变应力。 8. 凝固收缩 涉及到的内容包括凝固过程体积变化、缩孔的形成和收缩与裂纹等问题的解答。 9. 铸坯中的气体和夹杂 铸坯中的气体内容包括镇静钢凝固过程气体的析出和沸腾钢凝固过程气体的析出。铸坯中夹杂涉及到的内容有凝固过程中新相生成、钢锭中夹杂物和连铸坯夹杂物。 10．保护渣 保护渣涉及到的内容有连铸保护渣成分设计、连铸保护渣物理化学特性、连铸保护渣在结晶器中的行为、连铸保护渣与连铸坯表面质量、高速连铸保护渣的研制及应用。 第二节 连续铸钢技术的发展 我国于1957年就开始连续铸钢的试验研究。1958年在重钢三厂建成了立式双流连铸机，用以浇铸175×200mm铸坯，并首先采用500t飞剪剪切铸坯。1960年在唐山钢厂建成140×140mm方坯立式连铸机。1964年6月24日在重庆第三钢厂建成第一台弧形板坯和方坯兼用连铸机，这是世界上最早用于工业生产的弧形连铸机之一。1986年武钢炼钢厂连铸机产量超过设计能力41%，是我国第一个实现全连铸的钢厂。近年来，连铸坯热送热装以及近终型连铸技术已成为钢铁厂进一步节能、提高产品质量、获得综合经济效益的重要措施。从1980年以来，我国连铸有较大发展：浇铸断面有方坯、圆坯以及板坯等；浇铸钢种有不锈钢、结构钢等几十个品种；连铸比也已经接近80%。但是，与世界先进水平相比还有较大差距。虽然我国钢产量已突破1亿吨，居世界首位。但是连铸比则要远远落后。并且在工艺技术、设备装备、节能降耗、品种质量等方面与发达国家仍存在较大差距。但是我国钢铁工业正处于兴旺发展时期，连铸技术从设计、制造工艺和管理等方面都积累了丰富的经验，现在必然是我国连铸高速发展的时代。 第二节 连续铸钢技术的发展 1. 生产率的提高 是由以下因素决定的：高的铸机作业率、高的单机生产能力、高的拉坯生产速度和高的连浇炉数。 2. 质量的提高 是由以下因素决定的：1）无氧化保护浇注 2）中间罐夹杂物分离技术。 3. 品种的扩大 目前几乎所有钢种都可以生产。连铸的钢种已扩大到500多个。就钢种而言，铸锭已成为提高生产率的限制性环节。就钢种来说，超纯净钢、高牌号钢、不锈钢、Z向钢、管线钢、重轨、硬线、工具钢以及合金钢都可用于连铸生产。 4. 相关技术的进步 连铸技术已成为当今世界冶金领域经济、合理的生产工艺。为了进一步节能降