冶金学院侯晓光0710112-博士学位论文公示材料.PDFVIP

博士学位论文公示材料 学生姓名 侯晓光 学号 0710112 二级学科 热能工程 导师姓名 王恩刚 论文题目 基于弯月面附加热力行为的振痕控制技术研究 论文关键词 连铸；结晶器；弯月面；热力行为；振痕；振痕控制技术；热障涂层；附加热 阻；附加外场力； 论文摘要(中文) 振痕是现代连铸面临的一个重大课题和挑战，而连铸振痕问题的解决，首先要弄清楚 振痕的形成机理，然后才能根据振痕形成的机理研究开发有效的振痕控制技术。目前，关 于振痕形成的机理还缺乏统一的结论，但以 Eakeuchi 等为代表的基于弯月面渣道动态压力 变化的振痕形成机理，以及 Badri 等为代表的基于弯月面温度波动和热流突变的振痕形成 机理，被学术界和冶金界广泛接受和引用。 本课题分别从弯月面的力作用行为和热作用行为两个层面，结合已有的振痕形成理论，提 出了基于弯月面附加热力行为的振痕控制技术。首先，基于弯月面温度波动和热流突变的 振痕形成机理，提出了一种在结晶器弯月面上方涂敷热障涂层，来抑制弯月面传热，进而 控制铸坯振痕形成的新方法，称为弯月面热障涂层方法(TBCMM) 。并利用模拟结晶器弯 月面一维传热的测试装置，研究了热障涂层在结晶器弯月面的不同位置对传热的影响规 律，分析了热障涂层抑制振痕形成的机理；在浸铸式连铸模拟机上，分别进行了结晶器有、 无热障涂层的低熔点 Sn-12.5%Pb 合金的模拟连铸实验，获得了实测的弯月面温度波动曲 线和铸坯试样，对比分析了弯月面热流和铸坯表面振痕形貌，证实了提出的 TBCMM 的有 效性。进而建立了结晶器振动条件下，结晶器弯月面附加热阻的传热数学模型，并与 SnPb 合金的浸铸实验结果对比，验证了数学模型。利用该数学模型进行钢连铸热障涂层结晶器 的优化设计计算。通过钢连铸的中试实验充分证实了提出的热障涂层结晶器振痕控制新方 法的可行性和有效性。 基于连铸结晶器弯月面渣道动态压力变化，根据受力平衡方程，推导出外场力作用下 的连铸弯月面形状方程，再根据Eakeuchi 等的结晶器渣道动态压力方程，分别计算了结晶 器弯月面有、无附加外场力作用下的弯月面渣道压力的变化规律，分析了弯月面附加外场 力对振痕形成的抑制机理。 在控制技术，不锈钢软接触电磁连铸。通过不锈钢与碳钢材质的关键电磁特性参数的对比 分析，以及 Ф100mm 圆坯不锈钢软接触电磁连铸的中试拉坯实验，证实了不锈钢软接触 电磁连铸的可行性；进而宝钢分别开发了 Ф182mm 圆坯和 160 mm 方坯不锈钢的软接触电 磁连铸的工业应用系统，并在国内首次成功开展了工业性生产实验。结果表明，圆方坯不 —1— 锈钢软接触电磁连铸在额定频率 20kHz ，电源功率在 120～150kW 条件下，均可获得表面 无振痕的连铸坯，且在软接触电磁连铸过程中，结晶器液位波动和铸坯低倍组织等未见异 常；对获得的不锈钢铸坯进行免修磨轧制成 Φ8mm 线材，并经过固溶热处理以及酸洗等工 序，使线材成品的综合成材率提高 3% 以上。多次生产实验证明，所设计的软接触电磁连 铸设备系统生产稳定可靠，为该技术的推广应用奠定了重要的理论基础和技术基础。 最后，，采用电磁场数值模拟的方法对板坯电磁软接触连铸技术进行了预研。结果表明， 在板坯和方坯软接触电磁连铸结晶器的侧边磁感应强度基本一致的条件下，估计出板坯软 接触电磁连铸的励磁功率需增大约 5-6 倍，并展望了随着逆变电源技术的发展，软接触电 磁连铸技术拓展至板坯连铸的发展前景。 —2— 论文摘要（英文） Oscillation mark is an important topic and challenge to the modern continuous casting technology.If wanting to solve the problem, the formation mechanism of oscillation marks should b