多功能真空感应电炉熔体净化技术的研究

论文摘要

本文主要研究了500Kg多功能真空感应炉的熔体净化技术,主要包括了两个方面的内容:一是模拟顶吹氧,通过改变顶吹氧压力、枪位等不同参数来优化顶吹氧工艺;二是通过模拟底吹氩来分析底吹氩条件下,对金属熔池的搅拌状态,来优化底吹氩工艺参数。研究500kg多功能真空感应炉,具有增加其冶炼功能,使其使用范围更广。我们根据该炉子的使用参数情况,进而推广到容量更大的炉子上去。从小炉子模拟探索推广到工业大生产当中,以后对大炉子的参数选择有一定的指导作用。采用不同压力、不同枪位进行顶吹氧。枪位小于50mm,顶吹氧冲击面积随枪位升高而增大,枪位大于50mm而小于70 mm时,高氧枪压力会有一个冲击面积极大值,低氧枪压力冲击面积增加。当枪位大于70mm,随着枪位增加,高氧枪压力射流冲击面积降低。单孔氧枪理论模型说明,冲击深度随喷嘴前气体压力的增加而成线性增加趋势,本试验结论与其符合的较好。建立顶吹炼过程模型,通过该模型可以计算钢液各成分浓度随吹炼时间的变化规律。考察了底吹氩气泡形成规律和夹杂物去除效率。通过改变底吹氩流量、压力等不同条件,来优化底吹氩工艺。底部吹氩时,在不同氩气流量下,气泡行为主要有三种:小气泡群、气泡束和气泡袋。获得小直径气泡,有利于吸附夹杂物;吹氩流量小有利于获得小尺寸气泡并去除夹杂物;吹氩总量越大,夹杂物去除越好,透气砖孔小有利于获得小气泡。建立底部吹氩流量区域耦合模型,通过该模型可以计算出喷出区域液面高度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 多功能真空感应炉的研究目的与意义
• 1.2 多功能真空感应炉
• 1.2.1 国内外发展现状
• 1.2.2 多功能真空感应炉的技术要素
• 1.3 真空感应熔炼及相关领域的研究方法
• 1.3.1 真空感应加热熔炼特点及主要用途
• 1.3.2 真空电弧重熔
• 1.3.3 电磁冷坩埚熔炼
• 1.3.4 真空电渣重熔
• 1.3.5 其它几种方法
• 1.4 实际应用分析－不锈钢的冶炼
• 1.5 本文研究的内容及研究方法
• 第2章 试验材料与试验方法
• 2.1 研究方案
• 2.2 试验合金成分的选择
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 水模拟试验吹炼过程
• 2.3.2 气体压力的制定
• 2.3.3 溶液的稳定性测定及其分析方法
• 第3章 氧枪的设计制造及喷头射流特性试验研究
• 3.1 氧枪技术
• 3.1.1 亚音速与超音速气流
• 3.1.2 获得超音速射流的条件
• 3.1.3 拉瓦尔喷管马赫数的测定
• 3.2 真空感应炉吹氧供气系统
• 3.3 氧气射流与熔池的作用
• 3.3.1 喷头的射流特性
• 3.3.2 氧枪射流的冲击面积
• 3.3.3 氧枪射流冲击深度
• 3.4 顶吹氧吹炼过程模型
• 3.5 本章小结
• 第4章 底部吹氩搅拌及其耦合模型的建立
• 4.1 底部吹氩试验
• 4.1.1 底部吹氩试验模型
• 4.1.2 吹氩搅拌去除夹杂物原理
• 4.1.3 夹杂物的去除效率
• 4.2 底部吹氩循环流量区域耦合模型的建立
• 4.3 本章小结
• 第5章 工艺参数的优化和展望
• 5.1 吹氧溅射和稳定性
• 5.1.1 吹氧溅射情况
• 5.1.2 吹氧稳定时间
• 5.2 吹氧工艺参数的优化
• 5.3 吹氩工艺参数的优化
• 5.4 钢锭、钢锭模及其附件参数的确定钢锭模的设计
• 5.4.1 钢锭模材质和使用寿命
• 5.4.2 钢锭模的高宽比
• 5.4.3 钢锭模的锥度
• 5.4.4 钢锭模壁厚及重量
• 5.4.5 保温帽、发热帽
• 5.4.6 底板和中注管
• 5.5 今后的工作及展望
• 5.5.1 氧枪和计算机模拟
• 5.5.2 在顶喷粉方面
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历