真空电渣重熔制备超洁净双合金锭的基础研究
发布时间：2021-08-01 10:58
高效率发电对减少二氧化碳排放、提高能源利用率十分重要。联合循环双性能汽轮机转子需要长期在严苛、复杂的环境下服役,对转子材料的性能提出了极高的要求。钢的洁净度对钢的性能和质量起着至关重要的影响,电渣重熔作为一种特殊精炼手段,能有效改善钢中夹杂物的分布、减小夹杂物尺寸且能为铸锭提供定向凝固的冷却条件,被广泛应用于特钢及高端合金的制备。但是常规电渣重熔工艺很难将钢中总氧含量降低到很低的水平。为此,本工作着眼于利用真空电渣重熔技术来制备超高洁净度的电渣锭,以期为真空电渣重熔制备超洁净双性能电渣锭提供理论基础。本文先利用大气气氛下电渣重熔续接两种不同成分的合金钢,研究了电流对双合金电渣锭组织、元素分布和洁净度的影响;而后用热重分析方法实验研究了CaF2-CaO-Al2O3-SiO2渣系在高温下的挥发规律及影响因素,在此基础上提出了减少电渣重熔用渣挥发的措施;最后利用真空电渣炉分别在氩气和真空条件下重熔100 kg自耗电极,通过化学成分分析、热力学计算及各种表征手段对真空电渣重熔过程中钢-渣-夹杂物-气相相互作...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 前言
1.2 电渣冶金概述
1.2.1 电渣重熔的基本原理
1.2.2 电渣重熔的特点
1.3 电渣重熔用渣系
1.3.1 电渣重熔所用渣系组元
1.3.2 常用渣系
1.3.2.1 CaF_2-Al_2O_3渣系
1.3.2.2 CaF_2-CaO渣系
1.3.2.3 CaF_2-CaO-Al_2O_3渣系
1.3.2.4 其他渣系
1.4 电渣冶金研究进展
1.4.1 电渣重熔过程中氧的传递
1.4.2 电渣重熔过程中夹杂物的演变
1.4.3 宏观偏析与熔池流动
1.4.4 含氟化物渣系的挥发行为
1.5 真空在电渣重熔中的作用
1.6 本文的选题目的和主要研究内容
第2章 电流对电渣重熔锭组织、偏析和洁净度的影响
2.1 前言
2.2 实验
2.2.1 实验步骤
2.2.2 试样制备及分析方法
2.3 结果与分析
2.3.1 电流对电渣锭宏观和微观显微结构的影响
2.3.2 电渣锭中的成分分布和显微偏析
2.3.2.1 不同区域的成分分布和显微偏析
2.3.2.2 电流对电渣锭中元素分布的影响
2.3.3 电渣锭中夹杂物的特征
2.3.3.1 夹杂物的数量和尺寸分布
2.3.3.2 夹杂物的形貌和类型
2.3.4 电渣重熔过程中脱硫和硫化物夹杂形成的热力学计算
2.4 本章小结
第3章 电渣重熔过程中电极表面的氧化增重行为
3.1 前言
3.2 实验
3.2.1 实验步骤
3.2.2 试样制备及分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 钢基和氧化膜界面
3.3.2 电渣重熔过程中电极表面氧化增重
3.4 本章小结
第4章 电渣重熔用高氟渣系的高温挥发行为
4.1 前言
4.2 CaF_2-CaO-Al_2O_3渣系的高温挥发行为
4.2.1 实验
4.2.1.1 实验原料
4.2.1.2 实验步骤
4.2.2 结果与分析
4.2.2.1 CaO/Al_2O_3质量比和CaF_2含量对熔渣黏度的影响
4.2.2.2 CaO/Al_2O_3质量比和CaF_2含量对氟化物高温挥发行为的影响
4.3 CaF_2-CaO-Al_2O_3-(SiO_2)渣系的高温挥发行为和结晶性能
4.3.1实验
4.3.1.1 实验原料
4.3.1.2 实验步骤
4.3.2 结果与讨论
4.3.2.1 SiO_2含量对CaF_2-CaO-Al_2O_3 渣系结构的影响
4.3.2.2 SiO_2含量对CaF_2-CaO-Al_2O_3 渣系高温挥发行为的影响
4.3.2.3 SiO_2含量对CaF_2-CaO-Al_2O_3 渣系结晶行为的影响
4.4 本章小结
第5章 真空对电渣锭洁净度和组织特征的影响
5.1 前言
5.2 不同气氛下重熔对钢锭洁净度的影响
5.2.1实验
5.2.1.1 实验步骤
5.2.1.2 试样制备及分析方法
5.2.2 结果与分析
5.2.2.1 真空条件下重熔对钢锭夹杂物特征和总氧含量的影响
5.2.2.2 真空对钢渣反应脱硫的影响
5.3 真空电渣重熔对电渣锭洁净度和组织特征的影响
5.3.1 实验
5.3.1.1 实验步骤
5.3.1.2 试样制备及分析方法
5.3.2 结果与讨论
5.3.2.1 真空电渣重熔过程中渣金相互作用对电渣锭元素含量的影响
5.3.2.2 真空电渣重熔过程中钢-夹杂物相互作用对夹杂物特征的影响
5.3.2.3 真空电渣重熔对电渣锭组织结构与性能的影响
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果
附录2 攻读博士学位论文期间参加的科研项目
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃气-蒸汽联合循环发电效率分析[J]. 刘进志. 科技风. 2018(31)
[2]大型发电企业燃机技术发展路径研究[J]. 宋寅. 应用能源技术. 2018(07)
[3]高碳钢连铸方坯拉坯方向偏析C元素分布的时间序列波动特征[J]. 侯自兵,徐瑞,常毅,曹江海,文光华,唐萍. 金属学报. 2018(06)
[4]电流强度对电渣重熔304不锈钢中夹杂物特征的影响[J]. 刘昱,汪勇,李光强,王强,李宝宽,张钊. 武汉科技大学学报. 2018(03)
[5]钢锭铸造过程宏观偏析数值模拟[J]. 沈厚发,陈康欣,柳百成. 金属学报. 2018(02)
[6]燃气-蒸汽联合循环发电CO2排放量量化方法比较[J]. 张宁,张紫禾,张景奇,康磊,张海滨,陈颖,贾睿. 环境科学研究. 2017(09)
[7]火力发电产业发展与前沿技术路线[J]. 杨倩鹏,林伟杰,王月明,何雅玲. 中国电机工程学报. 2017(13)
[8]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)
[9]“活度”质疑[J]. 郭汉杰. 工程科学学报. 2017(04)
[10]燃气-蒸汽联合循环发电系统的现状分析及展望[J]. 王政允. 中国高新技术企业. 2017(08)
博士论文
[1]电渣重熔含铝钛不锈钢的冶金反应和成分控制研究[D]. 侯栋.东北大学 2017
[2]电渣重熔过程凝固数学模拟及新渣系研究[D]. 董艳伍.东北大学 2008
硕士论文
[1]电渣重熔过程中夹杂物的演变及渣的挥发[D]. 张钊.武汉科技大学 2018
[2]影响燃气—蒸汽联合循环发电机组经济性分析[D]. 张凯博.内蒙古科技大学 2017
本文编号：3315401
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 前言
1.2 电渣冶金概述
1.2.1 电渣重熔的基本原理
1.2.2 电渣重熔的特点
1.3 电渣重熔用渣系
1.3.1 电渣重熔所用渣系组元
1.3.2 常用渣系
1.3.2.1 CaF_2-Al_2O_3渣系
1.3.2.2 CaF_2-CaO渣系
1.3.2.3 CaF_2-CaO-Al_2O_3渣系
1.3.2.4 其他渣系
1.4 电渣冶金研究进展
1.4.1 电渣重熔过程中氧的传递
1.4.2 电渣重熔过程中夹杂物的演变
1.4.3 宏观偏析与熔池流动
1.4.4 含氟化物渣系的挥发行为
1.5 真空在电渣重熔中的作用
1.6 本文的选题目的和主要研究内容
第2章 电流对电渣重熔锭组织、偏析和洁净度的影响
2.1 前言
2.2 实验
2.2.1 实验步骤
2.2.2 试样制备及分析方法
2.3 结果与分析
2.3.1 电流对电渣锭宏观和微观显微结构的影响
2.3.2 电渣锭中的成分分布和显微偏析
2.3.2.1 不同区域的成分分布和显微偏析
2.3.2.2 电流对电渣锭中元素分布的影响
2.3.3 电渣锭中夹杂物的特征
2.3.3.1 夹杂物的数量和尺寸分布
2.3.3.2 夹杂物的形貌和类型
2.3.4 电渣重熔过程中脱硫和硫化物夹杂形成的热力学计算
2.4 本章小结
第3章 电渣重熔过程中电极表面的氧化增重行为
3.1 前言
3.2 实验
3.2.1 实验步骤
3.2.2 试样制备及分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 钢基和氧化膜界面
3.3.2 电渣重熔过程中电极表面氧化增重
3.4 本章小结
第4章 电渣重熔用高氟渣系的高温挥发行为
4.1 前言
4.2 CaF_2-CaO-Al_2O_3渣系的高温挥发行为
4.2.1 实验
4.2.1.1 实验原料
4.2.1.2 实验步骤
4.2.2 结果与分析
4.2.2.1 CaO/Al_2O_3质量比和CaF_2含量对熔渣黏度的影响
4.2.2.2 CaO/Al_2O_3质量比和CaF_2含量对氟化物高温挥发行为的影响
4.3 CaF_2-CaO-Al_2O_3-(SiO_2)渣系的高温挥发行为和结晶性能
4.3.1实验
4.3.1.1 实验原料
4.3.1.2 实验步骤
4.3.2 结果与讨论
4.3.2.1 SiO_2含量对CaF_2-CaO-Al_2O_3 渣系结构的影响
4.3.2.2 SiO_2含量对CaF_2-CaO-Al_2O_3 渣系高温挥发行为的影响
4.3.2.3 SiO_2含量对CaF_2-CaO-Al_2O_3 渣系结晶行为的影响
4.4 本章小结
第5章 真空对电渣锭洁净度和组织特征的影响
5.1 前言
5.2 不同气氛下重熔对钢锭洁净度的影响
5.2.1实验
5.2.1.1 实验步骤
5.2.1.2 试样制备及分析方法
5.2.2 结果与分析
5.2.2.1 真空条件下重熔对钢锭夹杂物特征和总氧含量的影响
5.2.2.2 真空对钢渣反应脱硫的影响
5.3 真空电渣重熔对电渣锭洁净度和组织特征的影响
5.3.1 实验
5.3.1.1 实验步骤
5.3.1.2 试样制备及分析方法
5.3.2 结果与讨论
5.3.2.1 真空电渣重熔过程中渣金相互作用对电渣锭元素含量的影响
5.3.2.2 真空电渣重熔过程中钢-夹杂物相互作用对夹杂物特征的影响
5.3.2.3 真空电渣重熔对电渣锭组织结构与性能的影响
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果
附录2 攻读博士学位论文期间参加的科研项目
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃气-蒸汽联合循环发电效率分析[J]. 刘进志. 科技风. 2018(31)
[2]大型发电企业燃机技术发展路径研究[J]. 宋寅. 应用能源技术. 2018(07)
[3]高碳钢连铸方坯拉坯方向偏析C元素分布的时间序列波动特征[J]. 侯自兵,徐瑞,常毅,曹江海,文光华,唐萍. 金属学报. 2018(06)
[4]电流强度对电渣重熔304不锈钢中夹杂物特征的影响[J]. 刘昱,汪勇,李光强,王强,李宝宽,张钊. 武汉科技大学学报. 2018(03)
[5]钢锭铸造过程宏观偏析数值模拟[J]. 沈厚发,陈康欣,柳百成. 金属学报. 2018(02)
[6]燃气-蒸汽联合循环发电CO2排放量量化方法比较[J]. 张宁,张紫禾,张景奇,康磊,张海滨,陈颖,贾睿. 环境科学研究. 2017(09)
[7]火力发电产业发展与前沿技术路线[J]. 杨倩鹏,林伟杰,王月明,何雅玲. 中国电机工程学报. 2017(13)
[8]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)
[9]“活度”质疑[J]. 郭汉杰. 工程科学学报. 2017(04)
[10]燃气-蒸汽联合循环发电系统的现状分析及展望[J]. 王政允. 中国高新技术企业. 2017(08)
博士论文
[1]电渣重熔含铝钛不锈钢的冶金反应和成分控制研究[D]. 侯栋.东北大学 2017
[2]电渣重熔过程凝固数学模拟及新渣系研究[D]. 董艳伍.东北大学 2008
硕士论文
[1]电渣重熔过程中夹杂物的演变及渣的挥发[D]. 张钊.武汉科技大学 2018
[2]影响燃气—蒸汽联合循环发电机组经济性分析[D]. 张凯博.内蒙古科技大学 2017
本文编号：3315401
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3315401.html
