大型铸锭的层状铸造及其数字化设计
发布时间：2021-08-18 15:50
大型铸锭是制造重大装备的关键部件,但是金属凝固本身特性决定了传统铸造工艺无法避免宏观偏析等凝固缺陷的形成,这些缺陷严重制约着大型铸锭的发展。本课题提出一种可降低铸锭宏观偏析,促进铸锭均质化水平的铸造工艺:层状铸造（Layered Additive Casting,LAC）,将铸锭分为数个甚至数十个浇包逐次间隔浇注,使每包次浇入的金属液依次、逐层凝固,从而达到降低铸锭中宏观偏析的目的。采用数值模拟与实验相结合的手段验证该工艺的可行性和适用性。采用柱状晶-等轴晶混合三相凝固模型对100 t钢锭的传统铸造工艺以及层状铸造工艺的宏观偏析的形成进行数值模拟预测。模拟结果表明:采用层状铸造工艺可有效改善大型钢锭中的宏观偏析,并且随着钢锭尺寸的增大,该工艺对宏观偏析的改善效果愈加明显。并对层状铸造工艺在抑制宏观偏析的作用机理进行了分析。实验分别采用传统铸造工艺和层状铸造工艺制备X12CrMoWVNbN10-1-1不锈钢（简称X12钢）和T12工具钢小铸锭,采用碳硫分析仪测量铸锭中心截面处C元素成分分布。实验结果表明:与采用传统铸造工艺制备的铸锭相比,采用层状铸造工艺制备的铸锭C元素成分分布更加均匀,...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电渣重熔模型图
图 1-2 定向凝固模型图[38]Fig.1-2 Model diagram of unidirectional solidification技术的要点是减小铸锭高径比，减少顶部和四周散做到定向凝固。因此，定向凝固技术不适合生产高径定向凝固效果减弱，铸锭缺陷会增多。为了增强底水冷底盘装置[38]。顶部和四周良好的保温效果可以观偏析和夹杂[39]。技术铸锭的重量多会超过钢包的出钢量，因此浇注过程后依次浇注到锭模中，这就是实际生产中常采用的包合浇技术是在大气中进行的，通过铁轨和天车等动到锭模上方，打开滑动水口，开始浇注，通过控面高度的方法，调整控制浇注速度。第一个钢包在，即后续钢包的钢液浇注到第一个钢包中，通过第
图 1-3 真空浇铸两种浇注方式[40]asting methods of vacuum casting, (a) direct vacuum casting, (bmedium ladle锭重量和纯净度要求的增加，真空钢锭浇铸比传统技术解决了铸锭重量超出钢包出钢量的问题，在工随着铸锭重量和体积的增大，宏观偏析问题也越严锭各部分性能差异较大，甚至会导致铸锭报废。钢锭的宏观偏析，工人们根据经验对各包钢液的成水中的碳含量应该高于钢锭中平均碳含量，而最后平均碳含量，最终钢锭中碳元素的宏观偏析可以得到钢液成分可以改善钢锭整体宏观偏析，但是成分调究较少。的缺陷及其研究进展在铸造过程中易产生多种铸造缺陷，包括宏观偏析
【参考文献】：
期刊论文
[1]低偏析技术的发展[J]. 张玉妥,陈波,刘奎,李殿中,李依依. 金属学报. 2017(05)
[2]基于热溶质对流及晶粒运动的柱状晶-非球状等轴晶混合三相模型[J]. 李军,葛鸿浩,WU Menghuai,LUDWIG Andreas,李建国. 金属学报. 2016(09)
[3]Analysis of internal crack in a six-ton P91 ingot[J]. Jing-an Yang,Hou-fa Shen,Bai-cheng Liu,Ya-dong Xu,Yong-ping Hu,Bing-wang Lei. China Foundry. 2016(03)
[4]95t103t真空浇注钢锭的开发设计[J]. 杜佳美,邓向阳. 大型铸锻件. 2016(02)
[5]Inclusions for Ultra-pure Ferritic Stainless Steels Containing 21% Chromium[J]. WANG Hong-po,SUN Li-feng,PENG Bo,JIANG Mao-fa. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2013(10)
[6]大钢锭定向凝固技术研究[J]. 陈晓慈. 大型铸锻件. 2013(01)
[7]Numerical simulation of macrosegregation in steel ingots using a two-phase model[J]. Wen-sheng Li, Hou-fa Shen, and Bai-cheng Liu The Key Laboratory of the Ministry of Education of China for Advanced Materials Processing Technology, Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(09)
[8]H13模铸钢锭中夹杂物的分布解剖[J]. 刘建华,阳燕,庄昌凌,崔晓宁,李永亮. 北京科技大学学报. 2011(S1)
[9]模铸在大钢锭及特殊钢生产方面的比较优势[J]. 杜亚伟,文光华,唐萍. 金属世界. 2009(05)
[10]大型锻件锻造工艺及缺陷控制技术的研究现状及发展趋势[J]. 赵俊伟,陈学文,史宇麟,张琪. 锻压装备与制造技术. 2009(04)
博士论文
[1]高品质铬钼模具钢钢锭的凝固机理及质量控制研究[D]. 张超杰.北京科技大学 2017
[2]基于电渣重熔的大型铸锭成型关键技术研究[D]. 唐建军.南昌大学 2011
硕士论文
[1]水冷模模铸多边形钢锭凝固数值模拟[D]. 贾保峰.内蒙古工业大学 2014
本文编号：3350180
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电渣重熔模型图
图 1-2 定向凝固模型图[38]Fig.1-2 Model diagram of unidirectional solidification技术的要点是减小铸锭高径比，减少顶部和四周散做到定向凝固。因此，定向凝固技术不适合生产高径定向凝固效果减弱，铸锭缺陷会增多。为了增强底水冷底盘装置[38]。顶部和四周良好的保温效果可以观偏析和夹杂[39]。技术铸锭的重量多会超过钢包的出钢量，因此浇注过程后依次浇注到锭模中，这就是实际生产中常采用的包合浇技术是在大气中进行的，通过铁轨和天车等动到锭模上方，打开滑动水口，开始浇注，通过控面高度的方法，调整控制浇注速度。第一个钢包在，即后续钢包的钢液浇注到第一个钢包中，通过第
图 1-3 真空浇铸两种浇注方式[40]asting methods of vacuum casting, (a) direct vacuum casting, (bmedium ladle锭重量和纯净度要求的增加，真空钢锭浇铸比传统技术解决了铸锭重量超出钢包出钢量的问题，在工随着铸锭重量和体积的增大，宏观偏析问题也越严锭各部分性能差异较大，甚至会导致铸锭报废。钢锭的宏观偏析，工人们根据经验对各包钢液的成水中的碳含量应该高于钢锭中平均碳含量，而最后平均碳含量，最终钢锭中碳元素的宏观偏析可以得到钢液成分可以改善钢锭整体宏观偏析，但是成分调究较少。的缺陷及其研究进展在铸造过程中易产生多种铸造缺陷，包括宏观偏析
【参考文献】：
期刊论文
[1]低偏析技术的发展[J]. 张玉妥,陈波,刘奎,李殿中,李依依. 金属学报. 2017(05)
[2]基于热溶质对流及晶粒运动的柱状晶-非球状等轴晶混合三相模型[J]. 李军,葛鸿浩,WU Menghuai,LUDWIG Andreas,李建国. 金属学报. 2016(09)
[3]Analysis of internal crack in a six-ton P91 ingot[J]. Jing-an Yang,Hou-fa Shen,Bai-cheng Liu,Ya-dong Xu,Yong-ping Hu,Bing-wang Lei. China Foundry. 2016(03)
[4]95t103t真空浇注钢锭的开发设计[J]. 杜佳美,邓向阳. 大型铸锻件. 2016(02)
[5]Inclusions for Ultra-pure Ferritic Stainless Steels Containing 21% Chromium[J]. WANG Hong-po,SUN Li-feng,PENG Bo,JIANG Mao-fa. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2013(10)
[6]大钢锭定向凝固技术研究[J]. 陈晓慈. 大型铸锻件. 2013(01)
[7]Numerical simulation of macrosegregation in steel ingots using a two-phase model[J]. Wen-sheng Li, Hou-fa Shen, and Bai-cheng Liu The Key Laboratory of the Ministry of Education of China for Advanced Materials Processing Technology, Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(09)
[8]H13模铸钢锭中夹杂物的分布解剖[J]. 刘建华,阳燕,庄昌凌,崔晓宁,李永亮. 北京科技大学学报. 2011(S1)
[9]模铸在大钢锭及特殊钢生产方面的比较优势[J]. 杜亚伟,文光华,唐萍. 金属世界. 2009(05)
[10]大型锻件锻造工艺及缺陷控制技术的研究现状及发展趋势[J]. 赵俊伟,陈学文,史宇麟,张琪. 锻压装备与制造技术. 2009(04)
博士论文
[1]高品质铬钼模具钢钢锭的凝固机理及质量控制研究[D]. 张超杰.北京科技大学 2017
[2]基于电渣重熔的大型铸锭成型关键技术研究[D]. 唐建军.南昌大学 2011
硕士论文
[1]水冷模模铸多边形钢锭凝固数值模拟[D]. 贾保峰.内蒙古工业大学 2014
本文编号：3350180
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3350180.html
