电脉冲改善连铸坯凝固组织的工业化试验研究

论文摘要

近年来，一种绿色凝固细晶新技术日益受到人们的关注，即利用电脉冲来改善金属的凝固组织，该技术已经在实验室及半工业化研究上取得了显著的效果,因此，研究如何使电脉冲技术能够成熟地应用于工业化生产具有很重要的意义。本文研究了在工业连铸机中间包内分别对HRB400、HRB335和HPB235三个钢种进行了大量利用电脉冲处理的试验，在对每一钢种进行试验时，采用不同的脉冲电压、脉冲电容以及脉冲频率，并割取铸坯样进行低倍分析、金相分析和光谱分析等，来考察施加不同参数电脉冲对钢坯组织性能的影响。试验研究发现，电脉冲处理均能使这三种钢坯的凝固组织得到改善，晶粒得到较为明显的细化，柱状晶减少、等轴晶增加，微观组织也发生显著改变，魏氏组织减少，珠光体增加；同时，电脉冲处理对钢坯中C、S、P等元素的偏析均有一定程度的改善，对钢坯宏观组织缺陷也有明显改善。结果还表明钢种对电脉冲处理效果影响不大，即验证了电脉冲在其他钢种中的适应性和可行性，并且合理选择电脉冲参数才能使得HRB400、HRB335和HPB235钢坯凝固组织得到更为明显的改善。通过大量试验也验证了电脉冲设备在连铸机上的实用性，为大规模连铸工业生产应用电脉冲技术奠定了一定基础。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 细化晶粒的主要方法
• 1.2.1 微合金化细化晶粒技术
• 1.2.2 大塑性变形细化晶粒技术
• 1.2.3 控轧控冷细化晶粒技术
• 1.2.4 物理场细化晶粒技术
• 1.3 电脉冲改善金属凝固组织的国内外发展
• 1.3.1 国外发展状况
• 1.3.2 国内发展状况
• 1.3.3 半工业实验研究现状
• 1.4 电脉冲处理技术的作用机理讨论
• 1.4.1 电脉冲影响形核率的机理
• 1.4.2 电脉冲对电磁作用力的影响
• 1.4.3 电脉冲对凝固过冷度的影响
• 1.4.4 电脉冲影响液态金属结构的团簇理论
• 1.4.5 电脉冲破坏枝晶的机制
• 1.4.6 Jouler 热效应和Peltier 热效应
• 1.5 本课题主要研究内容
• 1.5.1 实验的主要内容
• 2 龙钢铸坯中间裂纹现状的多元回归研究
• 2.1 概述
• 2.2 多元线性回归分析
• 2.2.1 多元线性回归方程的导出
• 2.2.2 回归方程的显著性检验
• 2.2.3 回归系数的显著性检验
• 2.3 影响因素分析
• 2.3.1 元素的影响
• 2.3.2 拉速的影响
• 2.4 小结
• 3 脉冲电源发生器及试验用电极的改进
• 3.1 概述
• 3.2 脉冲电源发生器
• 3.2.1 MD1 型脉冲电源发生器
• 3.2.2 MD2 型脉冲电源发生器
• 3.3 电极的改进
• 3.3.1 脉冲电极的设计
• 3.3.2 脉冲电极的安装位置
• 3.3.3 脉冲电极的连接
• 3.4 小结
• 4 对HRB400 钢进行电脉冲处理的工业性试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 工业试验
• 4.2.1 试验设备
• 4.2.2 试验方法
• 4.2.3 试验内容
• 4.3 试验结果及分析讨论
• 4.3.1 脉冲电压对HRB400 钢凝固组织的影响
• 4.3.2 脉冲电容对HRB400 钢凝固组织的影响
• 4.3.3 脉冲频率对HRB400 钢凝固组织的影响
• 4.3.4 电脉冲处理对HRB400 铸坯表面缺陷的影响
• 4.3.5 电脉冲处理对HRB400 铸坯成分偏析的影响
• 4.4 小结
• 5 对HRB335 钢进行电脉冲处理的工业性试验研究
• 5.1 概述
• 5.2 工业试验
• 5.2.1 试验设备
• 5.2.2 试验方法
• 5.2.3 试验内容
• 5.3 试验结果及分析讨论
• 5.3.1 脉冲电压对HRB335 钢凝固组织的影响
• 5.3.2 脉冲电容对HRB335 钢凝固组织的影响
• 5.3.3 脉冲频率对HRB335 钢凝固组织的影响
• 5.3.4 电脉冲处理对HRB335 铸坯表面缺陷的影响
• 5.4 小结
• 6 对HPB235 钢进行电脉冲处理的工业性试验研究
• 6.1 工业试验设备及方法
• 6.2 试验结果及分析讨论
• 6.2.1 脉冲电压对HPB235 钢凝固组织的影响
• 6.2.2 脉冲电容对HPB235 钢凝固组织的影响
• 6.2.3 脉冲频率对HPB235 钢凝固组织的影响
• 6.2.4 电脉冲处理对HPB235 铸坯表面缺陷的影响
• 6.2.5 电脉冲处理对HPB235 铸坯成分偏析的影响
• 6.3 小结
• 7 结论与有待后续研究的工作
• 7.1 结论
• 7.2 有待后续研究的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录