钢电磁连续铸造技术的分析-热能工程专业论文.docxVIP

摘要电磁连铸技术由于能生产出无振动痕、裂纹、亚偏析等缺陷的连铸坯， 摘要 电磁连铸技术由于能生产出无振动痕、裂纹、亚偏析等缺陷的连铸坯， 有利于连铸连轧一体化的顺利实现，被认为是继连铸技术之后钢铁业的又一 次重大变革，是2l世纪金属成形的新方法，正吸引许多学者和技术人员加紧 进行这一领域的研究工作。作者参与了国家自然科学基金重大项目“电磁场 作用下金属熔体成形及凝固基础研究”和国家科技部重大基础研究课题“电 磁力对连铸钢坯细化、均质化和洁净化的影响”两项研究课题，并以此为题 完成了博士学位论文。取得有意义的结果如下： 电磁成形系统是电磁连铸的关键设备，对其结构形状的设计，至今没有 系统的理论。因此，奉文首先建立电磁连铸成形系统电磁场计算的数学模型， 采用数值模拟和实验研究相结合的方法，研究了电磁成形系统中磁场频率、 感应线圈电流和位置、结晶器开缝形式对磁场分布的影响规律，通过优化电 磁成形系统结构，获得了最佳成形系统电磁场分布，提出了电磁结晶器的优 化结构形式，为开展电磁连铸成形工艺实验提供了理论依据； 弯月面运动行为与连铸坯质量关系非常大，有效控制弯月面波动是获得 优质连铸坯的关键。本文采用电磁特性与钢接近而熔点低的伍德合金作为钢 的模拟物，研究了在复合电磁场作用下连铸弯月面的运动变化规律。研究表 明，施加复合电磁场能够有效控制由于结晶器内电磁搅拌(M-EMS)引起的 弯月面变形；随着施加磁场频率和功率的改变，能够实现对弯月面形状的任 意控制。解决了由结晶器内电磁搅拌(M—EMS)引起弯月面变形而产生的铸 造技术难题； 低熔点锡铅合金电磁连铸模拟实验表明，施加高频电磁场能够消除表面 振动痕等缺陷，但是凝固组织中还存在晶粒粗大的问题：为了获得内外质量 高的连铸坯，本文提出了连铸结晶器外施加复合电磁场来改善连铸坯质量的 复合电磁连铸新技术，采用该方法不仅能够消除振动痕等表面缺陷，而且能 够获得晶粒明显细化、且均由细小等轴晶构成的凝固组织，该项技术已经申请了发明专利； 够获得晶粒明显细化、且均由细小等轴晶构成的凝固组织，该项技术已经申 请了发明专利； 在模拟实验的基础上，对小型电磁连铸机进行合理放大，设计并制作出 实验室规模的钢电磁连铸设备，进行了中碳钢电磁连铸成形实验。在国内首 次成功铸造出内外质量较未施加电磁场明显改善的100×100连铸钢坯，获得 了开展钢电磁连铸技术的工装设备和关键技术参数，添补了该项技术的国内 空白。 -II- AbstractDue Abstract Due to producing cast metals with high quailty and benefiting to hot charge rolling and hot direct rolling．Electromagnetic Continuous Casting (ECC)is regarded as a great revolution of material processing，and also a uD-to—date casting technique in the 21st century．The writer took part in two great projects：one is“Fundamental Research on Shape and Solidification of Molten Metal by Imposing Electromagnetic Field”supported by the Foundation of NationaI Nature and Science of China。and the other jS“the Effect of Electromagnetic Field on Refinement．Homogeneity and Pureness of Continuously Cast Steel Metal”supported by the National Science and Technology Ministry of China．The doctoral dissertation was finished on basis of the above research work．Main research results are as the following： The electromagnetic shaping system is the key apparatus to Electromagnetic Continuous Casting．1311 now,there isn’t systematic theory th