八钢电炉厂弹簧钢洁净化生产工艺研究

论文题目: 八钢电炉厂弹簧钢洁净化生产工艺研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 冶金工程

作者: 王宇峰

导师: 文光华

关键词: 弹簧钢,洁净度,非金属夹杂物,极值统计,连铸中间包,数值模拟

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 弹簧是十分重要的机械零件,在各种机械中弹簧起着缓冲、减震、储能、连接、支撑、密封、传动等作用。工作中须承受拉、弯、压、扭和冲击等载荷周期性交变应力作用,有时还要承受极高的短时突加载荷。为生产出优质弹簧钢,必须在冶金质量上加以控制,减少钢中大颗粒脆性夹杂物和点状不变形夹杂物的含量,提高产品洁净度。本论文以新疆八钢电炉厂“电炉—LF炉—小方坯连铸”工艺生产60Si2Mn弹簧钢为基础,对弹簧钢洁净化生产工艺进行了研究。①采用系统取样,结合金相观测、全氧分析、大样电解、电子探针和稀土氧化物示踪等手段,对八钢电炉厂电炉—LF炉—小方坯连铸生产60Si2Mn的洁净度进行了系统研究,精炼后钢液T[O]为95×10-6,中间包内T[O]为94×10-6,铸坯中T[O]为54×10-6,了解了各阶段钢中夹杂物的数量,尺寸分布和类型,找出了大型夹杂物来源,根据影响钢质量的主要因素,提出了有针对性的改进方案,优化设置了控流装置。改进后,钢中有害夹杂物数量大大减少,质量明显提高,铸坯T[O]由54×10-6下降到28×10-6。②运用极值统计理论,对实验数据进行分析,估计出某炉铸坯中的最大夹杂物特征尺寸值,其值与大样电解实际测得夹杂物尺寸分布较吻合。运用该法可对钢中夹杂物最大尺寸进行判断,为冶炼过程中降低夹杂物尺寸提供参考。③采用FLUENT商业软件,对八钢四流方坯连铸中间包内钢液的流动行为进行了分析。计算表明,使用合理的控流装置,能够形成有利的流动形态。挡墙的存在使钢液流出挡墙后流向自由液面,而且由于流动路线的延长,夹杂物上浮的机会增多,且出口上方比无控流装置时平稳。安装控流装置后也使得中间包内温度分布均匀,近流和远流之间温度差明显减少,数值模拟结果表明,安装V型控流装置后中间包内的最大温差值减少了4.8K,有利于现场实际操作。此外,还制作了夹杂物粒子在三维中间包内的动态过程,更好地揭示了该运动过程。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 弹簧钢概述

1.2 弹簧钢冶炼技术

1.3 弹簧钢中非金属夹杂物的去除

1.4 国内外弹簧钢生产技术进展

1.5 课题研究的背景、目的及意义

2 八钢电炉厂弹簧钢钢水洁净度的研究方法

2.1 生产工艺流程简介

2.2 研究分析方法

2.3 本章小结

3 冶炼过程中钢水洁净度的演变

3.1 各阶段钢中氧、氮含量变化分析

3.2 钢液中夹杂物的演变规律

3.3 大型夹杂物来源分析

3.4 渣样分析结果

3.5 本章小结

4 中间包内钢液流动数值模拟原理

4.1 流场数值计算的基本原理

4.2 有限体积法及其网格简介

4.3 流场数值计算方法

4.4 FLUENT 软件介绍

4.5 中间包三维流场、温度场模型建立

4.6 本章小结

5 中间包钢液流动行为研究

5.1 八钢中间包计算区域的建立

5.2 钢液流动形式分析

5.3 温度场模拟结果

5.4 不同结构中间包对夹杂物的去除效果

5.5 本章小结

6 现场试验及结果评估

6.1 工艺改进试验

6.2 试验结果比较

7 结论

致谢

主要符号表

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表的论文

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2006-12-05

参考文献

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