TP2铜管水平连铸结晶器与工艺研究

发布时间：2017-09-03 21:40

  本文关键词：TP2铜管水平连铸结晶器与工艺研究

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【摘要】：铜管材作为一种高附加值型材,在国民经济发展中占据重要地位。其加工方法包括挤压法、水平连铸法、上引法、焊接法四种。其中,水平连铸法生产铜管工艺流程短、效率高,生产出产品质量高。因此,本次课题的研究对象为水平连铸法生产TP2铜管的过程,分析了水平连铸生产的TP2铜管缺陷形成机理、石墨结晶器的设计原理、工艺参数的确定三个方面。水平连铸生产的TP2铜管坯存在裂纹、气孔、夹异物、缩孔缩松、冷隔、表面粗糙和内壁拉道、氧化等缺陷,通过研究其机理可知:缺陷的形成主要受石墨结晶器的结构与工艺参数的影响。石墨结晶器是水平连铸生产线最关键的部件,其结构的合理性直接影响铸坯的品质;本次针对生产规格为Φ90×25mm的铜管,设计出结晶器长度?mm L 380,石墨外套内径?mm D 92,壁厚?mm I 14,注液孔径?mmd 10,注液孔数n?4,芯子锥度???1,芯子入口直径mm D 37.471?,出口直径mm D 362?,模座厚?mm H 45,并采用Visual Basic编写分析系统,通过生产验证了其合理性。在设计的结晶器基础上,应用有限元分析软件对水平连铸工艺进行数值模拟与优化;模拟结果表明:浇注温度设定为1160℃,一次冷却系统和二次冷却系统进、出口水的温度差为30℃,采用单反推式拉坯模式、拉程为9.5mm、拉坯时间为0.8s、一次停留时间为0.5s、推程为1.5mm、推坯时间为0.4s、二次停留时间为0.5s相结合的拉坯制度,可以生产出高质量的铜管,通过生产验证了模拟结果的准确性。应用于实际生产中,生产出的铜管微观组织致密均匀,各元素含量符合国标标准,显微维氏硬度值为51HV5/5~57HV5/5,抗拉强度为170MPa,延伸率为30%,热导率为??3.61W cm?k。
【关键词】：水平连铸 缺陷 石墨结晶器 数值模拟
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG291
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-24
• 1.1 铜管材的发展及应用13-14
• 1.2 铜管的加工技术14-16
• 1.2.1 挤压法14
• 1.2.2 水平连铸法14-15
• 1.2.3 上引法15
• 1.2.4 焊接法15-16
• 1.3 水平连铸技术的特点16
• 1.4 水平连铸生产设备16-20
• 1.4.1 熔炼炉和保温炉16-17
• 1.4.2 流槽17
• 1.4.3 结晶器17-19
• 1.4.4 冷却系统19
• 1.4.5 伺服牵引机19-20
• 1.4.6 同步锯切机20
• 1.5 水平连铸技术国内外研究现状20-23
• 1.5.1 水平连铸技术国外发展和现状21-22
• 1.5.2 水平连铸技术国内发展和现状22-23
• 1.6 研究目标和内容23-24
• 1.6.1 研究目标23
• 1.6.2 研究内容23-24
• 第2章 TP2铜管水平连铸缺陷分析24-36
• 2.1 水平连铸质量问题24
• 2.2 裂纹24-27
• 2.2.1 裂纹形成机理25-27
• 2.2.2 影响裂纹的因素27
• 2.2.3 裂纹预防措施27
• 2.3 气孔27-29
• 2.3.1 气孔形成机理28
• 2.3.2 影响气孔因素28-29
• 2.3.3 气孔预防手段29
• 2.4 夹异物29-30
• 2.4.1 夹异物形成机理30
• 2.4.2 夹异物预防手段30
• 2.5 缩孔缩松30-32
• 2.5.1 缩孔缩松的形成机理31
• 2.5.2 缩孔缩松的预防手段31-32
• 2.6 冷隔32-33
• 2.6.1 冷隔形成机理32-33
• 2.6.2 冷隔预防手段33
• 2.7 表面粗糙和内壁拉道33-34
• 2.7.1 形成机理34
• 2.7.2 预防手段34
• 2.8 氧化34-35
• 2.8.1 氧化形成机理35
• 2.8.2 氧化的预防手段35
• 2.9 结论35-36
• 第3章 水平连铸结晶器设计36-47
• 3.1 水平连铸结晶器结构36
• 3.2 石墨外套的设计36-41
• 3.2.1 结晶器长度的计算37-39
• 3.2.2 石墨外套内径和壁厚的计算39
• 3.2.3 注液孔数目和孔径的确定39-41
• 3.3 石墨芯子的设计41-43
• 3.3.1 石墨芯子锥度的计算41-42
• 3.3.2 石墨芯子入.直径的计算42-43
• 3.3.3 石墨芯子出.直径的计算43
• 3.4 结晶器的结构参数43-44
• 3.5 结晶器分析系统44-45
• 3.5.1 编写步骤44
• 3.5.2 分析系统44
• 3.5.3 系统的使用44-45
• 3.5.4 系统的验证45
• 3.6 石墨结晶器45-46
• 3.7 结论46-47
• 第4章 TP2铜管水平连铸数值模拟47-64
• 4.1 凝固传热模型47-52
• 4.1.1 基本假设47-48
• 4.1.2 初始条件和边界条件48-51
• 4.1.3 热物性参数51-52
• 4.2 浇注温度的确定52-55
• 4.3 冷却强度的确定55-60
• 4.3.1 一次冷却强度的确定55-58
• 4.3.2 二次冷却强度的确定58-60
• 4.4 拉坯制度的确定60-63
• 4.5 结论63-64
• 第5章 生产验证64-73
• 5.1 设计、制造、安装结晶器64
• 5.2 启铸64-65
• 5.3 水平连铸65-66
• 5.4 成分分析66-68
• 5.4.1 光谱分析66-67
• 5.4.2 氧含量67-68
• 5.5 金相分析68-69
• 5.6 显微维氏硬度69-70
• 5.7 拉伸强度测试70-71
• 5.8 热导率71-72
• 5.9 结论72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果79-80
• 致谢80-81

【参考文献】

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本文编号：787497