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1、 分类号：_ 密 级：_ ：_ 单位代码：_ 硕士学位论文硕士学位论文 论文题目： 铁素体转变对 316 不锈钢连铸凝固规律的影响 学 号：_ 作 者：_ 专 业 名 称：_ 2011 年 04 月 28 日 白 亮 公开 1 0 1 2 7 材料加工工程 200802141 TG3 内蒙古科技大学硕士学位论内蒙古科技大学硕士学位论文文 论文题目：论文题目：铁素体转变对 316 不锈钢连铸凝固规律的影响 作者：作者：_ 指指 导导 教教 师：师： 单位：单位： 论文提交日期：论文提交日期：2011 年 04 月 28 日 学位授予单位：内学位授予单位：内 蒙蒙 古古 科科 技技 大大 学学 邢
2、淑清邢淑清 副教授副教授 内蒙古科技大学内蒙古科技大学 白 亮 铁素体转变对 316 不锈钢连铸凝固规律的影响 Influence of Ferrite Transformation on Solidification of 316 Stainless Steel in Continuous Casting 研 究 生 姓 名：白亮 指导教师姓名：邢淑清 内蒙古科技大学材料与冶金学院 包头 014010，中国 Candidate： Bai Liang Supervisor： Xing Shuqing School of Material and Metallurgy Inner Mongoli
3、a University of Science and Technology Baotou 014010，P.R.CHINA 独独 创创 性性 说说 明明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为 获得内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确 的说明并表示了谢意。 签名：_ 日期：_ 关于论文使用授权的说明关于论文使用授权的说明 本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文的
4、规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校 可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文。 （保密的论文在解密后应遵循此规定）（保密的论文在解密后应遵循此规定） 签名：_ 导师签名：_ 日期：_ 内蒙古科技大学硕士学位论文 - I - 摘摘 要要 钢铁材料的使用性能决定了多数钢种具有包晶反应,这类钢的一个重要特点是包晶反应(L+)过程会产生体积收缩，在坯壳与铜板间不可避免会产生气隙，这是使铸坯在结晶器内凝固传热不稳定的重要因素，同时也是铸坯各种缺陷的源头。因此对于控制包晶反应的初生 铁素体量影响的研究是至关重要的。 作者为研究连铸过程中 铁
5、素体量及考查拉速和过热度对结晶器内坯壳凝固传热的影响，采用商业有限元软件 ANSYS，并利用项目合作方瑞典皇家工学院所测漏钢坯壳数据，对 316 不锈钢板坯厚度生长情况进行了模拟。 采用 2-D 模型， 分别计算了 铁素体转变量为 0%、 25%、50%、75%、100%，拉速为 0.4m/min、0.5m/min、0.6m/min 及过热度为 30、40、50时坯壳出口温度、 坯壳厚度及表面温度的变化， 探讨了坯壳生长及厚度变化规律。同时对国内某公司提供的漏钢坯壳进行了切割和厚度测量，验证了计算结果的可靠性。 计算结果表明： 铁素体转变是造成结晶器内钢水凝固不规律的主要原因，它的存在能够使得
6、表面温度的温差在纵向 100mm 内达到 200以上，这是诱发铸坯表面缺陷的重要因素。随着 铁素体转变量的提高，使得坯壳表面温度不均匀性加剧，同时也使得坯壳总体厚度变薄，厚度变化率在 8.6-30%间变化，造成较薄坯壳上厚度相对变化很大，极大的提高了产生裂纹及漏钢的可能性。提高拉速虽然能够一定程度上降低坯壳表面温度波动，提高坯壳的均匀性，但其影响有限，而过热度对于坯壳厚度的不均匀性则没有贡献。而实验所测坯壳边部厚度要明显厚于中心，而边部厚度波动也明显的比中心要剧烈一些，厚度波动不只出现在纵向上，横向上厚度波动也比较剧烈，波动较为规律，呈周期性波浪形，实验与模拟结果相一致。 模拟显示 铁素体含量
7、、拉速及过热度对坯壳厚度的生长均有不同程度的影响，这为研究结晶器内坯壳厚度生长及改善传热条件提供了线索和依据。 关关键词：模拟；连铸；键词：模拟；连铸； 铁素体含量；铁素体含量；拉速拉速；过热度过热度 内蒙古科技大学硕士学位论文 - II - Abstract The usability performance of the iron and steel materials decides that most of them possess peritectic reaction. Special characteristic of this kind of steel is the shri
8、nkage of volume in peritectic reaction which will inevitably bring the air gap between the shell and mould wall. This is the important factor of unstable thermal conductivity, and will generate some defects. So it is very important to investigate the influence of the primary ferrite content which co
9、ntrolls the peritectic reaction. The commercial software-ANSYS was used, and the thickness data of the breakout slab shell from Royal Institute of Technology, Sweden, was employed to calculate the heat transfer coefficient to investigate the influence of ferrite content, the casting speed and the su
10、perheat on the thickness growth of shell in mould in 316 austenite stainless steel. Two dimension model was established, outlet temperature, surface temperature change and thickness change of the solidified shell were simulated as five different ferrite content, 0%, 25%, 50%, 75% and 100%, and three
11、 types of casting speed, 0.4 m/min, 0.5 m/min and 0.6m/min, and three different superheat, 30, 40 and 50. Then the law of shell thickness evolution was discussed. The thickness of the breakouting of slab shell in the mould which was offered by a CSP continuous casting plant, was also meatured and co
12、mpared with the result of simulation to demonstrate the correctness of the simulation. The results show that ferrite transformation is root of the causes for the irregular solidification of steel in mould in continuous casting process, which resulted in the difference of the surface temperature is a
13、bout 200 within 100mm at vertical direction, maybe this will lead to crack on surface. The difference of surface temperature is increased as the amount of transformation of ferrite increaced, and all of the shell thickness in the mould will become thinner. The ratio of thickness difference vary in a
14、 range, 8.6-30%, and lead to thickness of thin solidified shell have great changes. This phenomenon will increase the possibility of crack and breakout apperance in the shell. Although the difference of surface temperature will become smaller and improve the uniformity of the solidified shell as inc
15、reased casting rate, it has not large influence. The superheat has not influence on non-uniformity of the shell thickness. The experimental data display that thickness of shell at edge was thicker than thickness of shell at center, and has larger thickness change. Thickness fluctuation not only occurs at vertical direction but also appears at horizontal 内蒙古科技大学硕士学位论文 - III - direction. The thickness of shell change periodically like wave-shape, this is coincided very well with simula
