连铸过程电流脉冲对车轮钢凝固组织影响

发布时间：2023-05-08 04:47

　　车轮是列车整车零件中,保障列车安全运输的关键部件之一,也是列车机车生产过程中技术含量较高的环节之一。脉冲电流处理技术作为一种绿色新技术,可以改善凝固组织。因此,以车轮钢为研究对象,在其凝固过程中施加电流脉冲,研究电流脉冲对车轮钢凝固组织的影响,是十分必要的。研究结论如下:(1)经过电流脉冲处理,能够抑制车轮钢中C元素的偏析,使C元素分布更加均匀。改善碳偏析的效果与施加的电流脉冲参数有关。随着引入电流脉冲的能量增大(电流密度和脉冲频率),车轮钢的铸锭中C元素分布趋于均匀,其偏析得到一定程度的改善。(2)经过电流脉冲处理,枝晶生长得到抑制,二次枝晶间距缩短。随着引入电流脉冲能量的增大(电流密度和脉冲频率),枝晶二次枝晶间距逐渐缩短。(3)在自制电流脉冲水冷模型内,施加电压为4V的电流脉冲,对一氯化铵树枝晶处理后。一次枝晶和二次枝晶停止了生长,且变细变短,重新溶解于溶液中;施加电压为12V的电流脉冲对氯化铵树枝晶处理后,二次枝晶首先被折断,一次枝晶慢慢被溶解变细,最终被折断。(4)通过计算,进一步分析了电流密度和脉冲频率对晶核形核率的影响。电流脉冲直接降低了金属凝固形核势垒,提高了晶核的形核...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1.文献综述
    1.1 引言
    1.2 车轮钢介绍
    1.3 钢液结晶特点
        1.3.1 结晶温度范围
        1.3.2 成分过冷
        1.3.3 化学成分偏析
        1.3.4 夹杂物和气体的产生
        1.3.5 凝固收缩
    1.4 电流对金属凝固的影响
        1.4.1 直流电和交流电对金属凝固的影响
        1.4.2 电脉冲简介
        1.4.3 脉冲电流对有色金属凝固过程影响
        1.4.4 脉冲电流对钢铁凝固过程影响
    1.5 研究内容
2.热态模拟凝固实验
    2.1 热态模拟凝固实验方案
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验主要设备与分析仪器
        2.1.3 实验内容
        2.1.4 实验步骤
    2.2 电流脉冲对车轮钢中C元素分布的影响
        2.2.1 不同脉冲电流大小对碳元素偏析的影响
        2.2.2 不同脉冲频率对碳元素偏析的影响
        2.2.3 偏析程度处理分析
    2.3 电流脉冲对枝晶的影响
        2.3.1 不同电流大小对枝晶的影响
        2.3.2 不同脉冲频率对枝晶的影响
    2.4 影响机理讨论
        2.4.1 电流脉冲对碳偏析作用机理
        2.4.2 电流脉冲对枝晶作用机理
    2.5 本章小结
3.冷态模拟凝固实验
    3.1 冷态模拟凝固实验方案
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 实验设备连接图
        3.1.3 实验原理
        3.1.4 实验步骤
    3.2 冷态模拟凝固实验下电流脉冲对枝晶的影响
    3.3 影响机理讨论
    3.4 本章小结
4.电流脉冲对均匀形核的影响
    4.1 结晶的条件与形核率计算
        4.1.1 结晶的热力学条件
        4.1.2 结晶的动力学条件
        4.1.3 均匀形核形核率
    4.2 电流脉冲作用下形核率模型的建立
    4.3 电流脉冲对均匀形核的影响
        4.3.1 电流大小对形核率的影响
        4.3.2 脉冲频率对均匀形核率的影响
    4.4 本章小结
5.现场工业试验
    5.1 实验目的
    5.2 实验设备及工艺参数
    5.3 工业试验方案
    5.4 实验结果
        5.4.1 低倍组织
        5.4.2 等轴晶比例
    5.5 本章小结
6.结论
参考文献
致谢



本文编号：3812017