电渣熔铸大型水轮机导叶内部缺陷研究

论文摘要

电渣熔铸将金属的精炼提纯和结晶凝固成形集于一体，使成形铸件有良好的冶金质量和凝固质量。但是，随着电渣熔铸技术的不断推广应用，尤其在生产大型铸件时，也会出现内部铸造缺陷，最终导致铸件报废。因此，解决当前电渣熔铸生产中存在的一些技术问题，成为电渣熔铸生产的关键所在。本文通过对大型水轮机导叶内部缺陷的解剖分析，来研究大型电渣熔铸件内部缺陷的性质、形成机理及其预防措施。通过分析得出内部缺陷是由疏松、气孔、夹杂物偏聚、裂纹等几种缺陷构成的结合体，在氢、相变应力的作用下，宏观上表现为细小的蜘蛛网状裂纹。在电渣熔铸过程中，当金属熔池的体积和深度过大，结晶器的纵向冷却速度相对减弱，结晶前沿液相的温度梯度降低，液—固二相凝固区变宽，恶化金属熔池前沿的结晶条件，金属补缩通道被隔断，使铸件最后凝固部分产生内部缺陷。生产实践证明，通过调整熔渣化学成分来改变其性质，可以提高熔渣精炼、提纯、净化效果，调整水冷结晶器的冷却强度和熔铸电压、电流大小的匹配关系，可使金属熔池达到预期的形状和深度，保证铸件的生长速度适宜，从而可以避免内部缺陷的产生。进一步发挥电渣熔铸技术在生产大型铸件方面的优势，提高大型铸件的内在质量，对满足国家重点工程用优质大型铸件具有重要的现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图清单
• 表格清单
• 符号清单
• 第一章 绪论
• 1.1 电渣熔铸（ESC）技术的基本原理与特点
• 1.1.1 前言
• 1.1.2 电渣熔铸技术的基本原理
• 1.1.3 电渣熔铸的特点
• 1.2 电渣熔铸技术发展状况及应用
• 1.2.1 国际电渣熔铸技术发展状况
• 1.2.2 我国电渣熔铸技术发展概况
• 1.2.3 电渣熔铸技术的应用状况
• 1.3 电渣冶金内部质量研究状况
• 1.3.1 常规低倍缺陷种类
• 1.3.2 各类低倍缺陷的特征
• 1.3.3 产生原因
• 1.4 电渣熔铸水轮机导叶发展概况
• 1.4.1 水轮机导叶简介
• 1.4.2 电渣熔铸水轮机导叶发展概况
• 1.5 课题背景
• 1.5.1 课题来源及背景
• 1.5.2 研究的主要内容
• 1.5.3 研究的意义
• 第二章 大型水轮机导叶内部缺陷性质
• 2.1 实验方案
• 2.2 无损探伤检测
• 2.3 解剖流程及试样制备
• 2.4 实验结果及分析
• 2.4.1 化学成分
• 2.4.2 着色探伤
• 2.4.3 低倍酸浸
• 2.4.4 金相
• 2.4.5 断口形貌
• 2.5 小结
• 第三章 内部缺陷形成机理
• 3.1 疏松
• 3.2 气孔和夹杂物
• 3.3 裂纹
• 3.3.1 氢
• 3.3.2 相变应力
• 3.3.3 缺陷
• 3.4 小结
• 第四章 内部缺陷产生因素分析
• 4.1 合金性质
• 4.2 铸件结构
• 4.3 自耗电极
• 4.4 工艺参数
• 4.4.1 供电参数
• 4.4.2 炉渣性质与厚度
• 4.4.3 冷却条件
• 4.4.4 电极插入深度
• 4.5 小结
• 第五章 内部缺陷预防措施及其验证
• 5.1 预防措施
• 5.2 试验验证
• 5.2.1 试验方案
• 5.2.2 试验工艺
• 5.2.3 试验结果与分析
• 5.3 生产验证
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文