發(fā)布時間：2020-04-21 02:51

【摘要】：鎳基合金因其具有良好的抗氧化、抗腐蝕等方面的優(yōu)異性能,被廣泛的運用于海洋、環(huán)保、能源、化工和食品等領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展,電力、石油、化工和船舶等行業(yè)不斷向大型化發(fā)展,對其中所應(yīng)用的鎳基合金部件提出了大型化的需求。而鎳基合金的兩相區(qū)溫度區(qū)間很大,成分很容易出現(xiàn)偏析。單電源雙回路導(dǎo)電結(jié)晶器電渣重熔具有兩條電流回路,可以調(diào)節(jié)渣池的流場分布,改善渣池的溫度場分布,有利于得到淺平狀的金屬熔池,改善鋼錠的凝固質(zhì)量。本文進(jìn)行了單電源雙回路導(dǎo)電結(jié)晶器的物理模擬和數(shù)值模擬。物理模擬利用相似原理,對不同自耗電極直徑和電極插入深度時單電源雙回路導(dǎo)電結(jié)晶器的電流分配進(jìn)行了研究。研究表明當(dāng)充填比為0.6,電極插入深度為14mm、17mm、20mm時,I自耗電極/I導(dǎo)電結(jié)晶器幾乎保持在1.13左右。當(dāng)電極插入深度為20 mm時,隨著充填比從0.5增加到0.6,再增加至0.7,I自耗電極/I導(dǎo)電結(jié)晶器從1.683增加到1.741,再增加至2.227。數(shù)值模擬建立了單電源雙回路導(dǎo)電結(jié)晶器和傳統(tǒng)電渣重熔鎳基合金的數(shù)學(xué)模型,對重熔體系的電磁場、流場、溫度場進(jìn)行了對比。并分析了電極插入深度、渣池深度、供電制度、導(dǎo)電結(jié)晶器浸入深度、電極直徑等工藝參數(shù)對單電源雙回路導(dǎo)電結(jié)晶器電渣重熔鎳基合金的影響。由單電源雙回路導(dǎo)電結(jié)晶器和傳統(tǒng)電渣重熔對比知,單電源雙回路導(dǎo)電結(jié)晶器電渣重熔導(dǎo)電結(jié)晶器下端部具有較大的電位梯度、電流密度、焦耳熱和電磁力,而且均比傳統(tǒng)電渣重熔要大得多:雙回路的最大電流密度可達(dá)到1.05×106 A·m-2;其他部位焦耳熱的梯度很小;電磁力最大值可達(dá)5960N·m-3且方向是向上;渣池中存在3個明顯的漩渦,靠近導(dǎo)電結(jié)晶器下側(cè)的漩渦成順時針方向旋轉(zhuǎn),靠近中心軸線和自耗電極側(cè)面的漩渦成逆時針方向旋轉(zhuǎn)。流場的最大值出現(xiàn)在導(dǎo)電體結(jié)晶器端部區(qū)域,最大值為0.0432m·s-1;渣池的高溫區(qū)在渣金界面中心處,溫度的最大值為2300 K。金屬熔池最大深度為66 mm,兩相區(qū)的寬度為17 mm,作出渣金界面1/4處與金屬熔池交點的切線,與水平面的夾角為 32°。不同工藝參數(shù)的結(jié)果表明:隨著電極插入深度的增加,渣池的最大流速逐漸減小,渣池的最高溫度逐漸增加,金屬熔池逐漸變深;隨著渣池深度的增加,渣池的最大流速逐漸減小,渣池的最高溫度逐漸減小,金屬熔池逐漸變淺;隨著電壓的升高,金屬熔池逐漸變深;隨著電極直徑的增加,渣池的最大流速逐漸減小,金屬熔池形狀變的平緩。
【圖文】：

較高強度和良好抗氧化、抗腐蝕等綜合性能的一類、石油、化工、能源等極端苛刻環(huán)境中［“３］。近年來鎳基合金，石油行業(yè)的發(fā)展需要較長的耐蝕鉆探管大量的鎳基合金。中國現(xiàn)已成為鎳基合金消費較多展，國內(nèi)對鎳基合金的需求仍將日漸增大。尤其是生產(chǎn)規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足鎳及鎳基合金消費市場的技術(shù)出現(xiàn)后，由于其對易氧化元素?zé)龘p及合金中氣了廣泛的運用，，成為了冶煉鎳基合金的一種重要的真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔工藝，電渣重熔在鎳基合￣逡逑

２．１．１基本原理逡逑電渣重熔［４］是把通過普通冶煉方法冶煉而成的鋼進(jìn)行再次精煉的冶煉工藝。其結(jié)構(gòu)逡逑示意圖如圖２．１所示，包括以下幾部分：逡逑Ｆｕｍｅ邋Ｅｚｈｓｕａｌ邐？邐？邋ＡＣ逡逑Ｒ＊ｍ邐Ｐｏｗ？ｒ逡逑叫＇（ｇ）邋｜邐弘州逡逑ｉＩ邐ｉ邋曗？逡逑ｉ邋ｓ一逡逑；ＨＨ邋；逡逑Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ邋＿逡逑Ｃｏｐｐｅｒ邋Ｃｒｖｃ？ｂｌ？邐＾邋＼逡逑Ｗｆｒ邋Ｊａｃ＊ｔｅｔ逡逑Ｍｏｌｔｅｎ邋Ｓｌａｇ邋＿逡逑Ｍｏｔｔｅｎ邋Ｐｏｃ＜邋＇邋一逡逑洲響ｔ邋：邐ＳｔＨＫ，ＯｌｆＰ．，Ｕ逡逑邐邐１邐／邋Ｗａｔｅｒ邋Ｃｏｏｌｅｄ逡逑Ｗａｔ＊ｒ邋Ｉｎ邐／邋Ｐａ—邋Ｐ？ａｔｅ逡逑■邋ｑ邋？邋－邐＇邋＇邐＇邋＇邋＂邐■逡逑圖２．１電渣重熔原理圖逡
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TF142

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2635273