本文關(guān)鍵詞：超大型鋼錠凝固過(guò)程宏觀偏析與應(yīng)力場(chǎng)的模擬計(jì)算，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái)，核電和船舶等重型裝備行業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)大型鍛件的需求量逐漸增多，對(duì)其性能要求也不斷提高。在實(shí)際生產(chǎn)中，大型鍛件是經(jīng)過(guò)大型鋼錠鍛造而成，因此大型鍛件的質(zhì)量與大型鋼錠的質(zhì)量直接相關(guān)。宏觀偏析、裂紋以及變形等缺陷是大型鋼錠中常見(jiàn)的缺陷，嚴(yán)重影響鋼錠的使用性能以及使用壽命，而且難以通過(guò)后續(xù)的鍛造等工序去除，因此必須在鋼錠的鑄造階段預(yù)測(cè)并控制這些缺陷，以獲得質(zhì)量合格的大型鋼錠，進(jìn)而得到高性能的優(yōu)質(zhì)鍛件。 本文以中國(guó)一重鍛造用600噸超大型鋼錠為研究對(duì)象，利用鑄造工藝仿真軟件ProCAST對(duì)其凝固過(guò)程中溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了模擬計(jì)算，并以溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)為已知條件，根據(jù)超大型鋼錠凝固過(guò)程中的溶質(zhì)元素再分配規(guī)律以及晶體的沉降理論，利用C++程序語(yǔ)言編制了包含負(fù)偏析沉積錐的宏觀偏析計(jì)算程序，并利用該程序?qū)︿撳V凝固過(guò)程中形成的宏觀偏析和負(fù)偏析沉積錐進(jìn)行了預(yù)測(cè)計(jì)算，最后研究了鋼錠模的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)宏觀偏析和應(yīng)力場(chǎng)的影響規(guī)律，，并對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。主要的研究結(jié)果如下所示： ①對(duì)超大型鋼錠凝固過(guò)程中的溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬計(jì)算，結(jié)果表明：600t超大型鋼錠在目前的條件下完全凝固的時(shí)間為104.14小時(shí)，而且鋼錠在凝固初期的凝固速度要大于凝固后期的凝固速度。 ②利用編制的包含負(fù)偏析沉積錐的宏觀偏析計(jì)算程序，對(duì)超大型鋼錠凝固過(guò)程中的宏觀偏析以及負(fù)偏析沉積錐進(jìn)行了預(yù)測(cè)計(jì)算，結(jié)果表明：在模擬鋼錠中出現(xiàn)了明顯的宏觀偏析且在鋼錠底部中心位置出現(xiàn)了負(fù)偏析沉積錐，證明該算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)宏觀偏析以及負(fù)偏析沉積錐的模擬計(jì)算。 ③對(duì)超大型鋼錠凝固過(guò)程中應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了模擬計(jì)算，結(jié)果表明：在鋼錠凝固初期，鋼錠的外壁受拉應(yīng)力作用而鋼錠內(nèi)部受到壓應(yīng)力作用，隨著凝固過(guò)程的進(jìn)行，出現(xiàn)了應(yīng)力反向，在凝固后期的應(yīng)力狀態(tài)為鋼錠內(nèi)部受拉應(yīng)力作用鋼錠外壁受到壓應(yīng)力作用，鋼錠中容易出現(xiàn)裂紋的位置在鋼錠的外壁位置。 ④研究了鋼錠模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)超大型鋼錠宏觀偏析和應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果的影響，結(jié)果表明：隨著鋼錠模高徑比的增大，鋼錠的凝固時(shí)間逐漸減少，鋼錠內(nèi)碳元素的分布更均勻，鋼錠底部的負(fù)偏析沉積錐的高度也有所降低，其高度從高徑比為0.85時(shí)的2300mm減小到了高徑比為1.6時(shí)的1200mm，鋼錠模高徑比的值在1.15附近，鋼錠內(nèi)出現(xiàn)裂紋的可能性相對(duì)較低；鋼錠模的錐度對(duì)鋼錠凝固過(guò)程中溫度場(chǎng)、宏觀偏析的影響不明顯，在鋼錠模錐度的值4.1%附近，鋼錠內(nèi)出現(xiàn)裂紋的可能性相對(duì)較低；從減少宏觀偏析和裂紋缺陷的角度考慮，600t鋼錠鋼錠模相對(duì)合理的高徑比的值為1.3，相對(duì)合理的鋼錠模錐度的值為4.25%。
【關(guān)鍵詞】：超大型鋼錠 宏觀偏析 溫度場(chǎng) 應(yīng)力場(chǎng) 鋼錠模
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TG244.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 鋼錠中的宏觀偏析10-11
• 1.3 鋼錠中的應(yīng)力相關(guān)理論11-12
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4.1 鋼錠中的宏觀偏析模擬現(xiàn)狀12-13
• 1.4.2 鋼錠中的應(yīng)力場(chǎng)的模擬現(xiàn)狀13-14
• 1.5 研究目的及意義14-15
• 1.6 研究?jī)?nèi)容15-17
• 2 超大型鋼錠凝固過(guò)程溫度場(chǎng)的模擬計(jì)算17-29
• 2.1 研究對(duì)象以及特點(diǎn)17-18
• 2.2 模擬軟件 ProCAST 簡(jiǎn)介18-19
• 2.3 超大型鋼錠凝固過(guò)程中溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型19-23
• 2.3.1 基本假設(shè)與幾何模型19
• 2.3.2 凝固傳熱模型控制方程19-20
• 2.3.3 初始條件及邊界條件20
• 2.3.4 熱物性參數(shù)20-23
• 2.4 溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果與分析23-26
• 2.5 計(jì)算結(jié)果的導(dǎo)出26-27
• 2.6 本章小結(jié)27-29
• 3 超大型鋼錠中宏觀偏析模擬計(jì)算29-43
• 3.1 合金凝固過(guò)程29-33
• 3.1.1 合金凝固的平衡凝固狀態(tài)30-31
• 3.1.2. 合金凝固的近平衡凝固狀態(tài)31-32
• 3.1.3 合金凝固的非平衡凝固狀態(tài)32-33
• 3.2 超大鋼錠中宏觀偏析預(yù)測(cè)算法的計(jì)算原理33-36
• 3.2.1 超大型鋼錠凝固過(guò)程中固相體積的計(jì)算33-35
• 3.2.2 超大型鋼錠中溶質(zhì)濃度的計(jì)算35-36
• 3.3 超大型鋼錠宏觀偏析預(yù)測(cè)算法的計(jì)算流程圖36-38
• 3.4 鋼錠中宏觀偏析以及負(fù)偏析沉積錐的計(jì)算38-41
• 3.5 本章小結(jié)41-43
• 4 超大型鋼錠凝固過(guò)程應(yīng)力場(chǎng)模擬43-53
• 4.1 熱應(yīng)力模擬的相關(guān)理論43-44
• 4.2 應(yīng)力場(chǎng)模擬數(shù)學(xué)模型的建立44-47
• 4.2.1 基本假設(shè)與幾何模型44
• 4.2.2 熱彈塑性應(yīng)力—應(yīng)變本構(gòu)方程44-45
• 4.2.3 初始條件與邊界條件45
• 4.2.4 材料力學(xué)性能參數(shù)的確定45-47
• 4.3 應(yīng)力場(chǎng)模擬軟件設(shè)置47
• 4.4 應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果討論與分析47-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5 鍛造用鋼錠模的設(shè)計(jì)53-79
• 5.1 鍛造用鋼錠模的設(shè)計(jì)要求53
• 5.2 鋼錠模的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)53-56
• 5.3 600 噸超大型鋼錠鋼錠模設(shè)計(jì)實(shí)踐56-58
• 5.3.1 鋼錠模結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算56-57
• 5.3.2 鋼錠模的設(shè)計(jì)方案57-58
• 5.4 鋼錠模設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)鋼錠質(zhì)量的影響58-77
• 5.4.1 鋼錠模設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)鋼錠凝固過(guò)程溫度場(chǎng)的影響58-63
• 5.4.2 鋼錠模設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)鋼錠凝固過(guò)程宏觀偏析的影響63-68
• 5.4.3 鋼錠模的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)鋼錠凝固過(guò)程應(yīng)力場(chǎng)的影響68-76
• 5.4.4 關(guān)于鋼錠模設(shè)計(jì)參數(shù)的改進(jìn)76-77
• 5.5 本章小結(jié)77-79
• 6 結(jié)論79-81
• 致謝81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 附錄87

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王玲;董建新;;宏觀偏析“黑斑”形成的Rayleigh判據(jù)及應(yīng)用[J];兵器材料科學(xué)與工程;2006年04期

2 徐彥和;;大型鋼錠及鍛件的解剖[J];大型鑄鍛件;1982年04期

3 曾祖良;;國(guó)外大型鍛件用的鋼錠的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展概況[J];大型鑄鍛件;1986年03期

4 盧燕;煉鋼用鋼錠模設(shè)計(jì)的實(shí)踐(一)[J];大型鑄鍛件;1988年01期

5 劉曉光;;大型鋼錠的生產(chǎn)技術(shù)及其發(fā)展[J];大型鑄鍛件;1993年02期

6 沈厚發(fā),方大成;大型鋼錠中通道(A、V)偏析的預(yù)測(cè)及防止[J];大型鑄鍛件;1995年03期

7 亓俊杰;梁小平;姚雁文;任宏晉;;大型鋼錠A偏析的形成機(jī)理及影響因素[J];大型鑄鍛件;2010年03期

8 于功利;傅作寶;鄭賢淑;金俊澤;;鋼錠模熱應(yīng)力的熱彈塑性有限元分析[J];鋼鐵研究;1993年02期

9 丁雨田;大型鋼錠底部沉積錐形成的計(jì)算機(jī)模擬[J];甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1991年01期

10 黃鸝;大型鑄鍛件和重型容器國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求與產(chǎn)能分析[J];中國(guó)機(jī)電工業(yè);2004年05期

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本文編號(hào)：309799