连铸过程铸坯表面氧化铁皮生成特性及其对残余元素Cu富集影响的研究
发布时间：2024-02-27 00:32
氧化铁皮是在连铸和轧制工序中铸坯表面所生成的铁氧化物层。氧化铁皮的生成不仅会造成钢铁料损耗和设备维护难度增加,同时还会导致包括铁皮坑、红锈、铁皮压入、酸洗残留等表面缺陷。而连铸坯的“热脆裂纹”是因Cu等残余元素在氧化铁皮层／金属基体界面富集并向晶界进一步渗透所生成的表面网状裂纹所至。因此,开展连铸坯表面氧化铁皮生成特性的深入研究,对于实现连铸坯表面氧化铁皮减量化和铸坯表面质量提高具有重要理论和实际意义。 本文采用高温实验方法并结合金相显微镜,扫描电镜和能谱分析等检测手段,对两种含铜钢及铁素体不锈钢连铸坯氧化铁皮表观形貌、微观结构及物相组成进行了研究,考察了不同铸坯表面温度和连续冷却条件下铸坯表面温度、环境氧势以及合金元素对连铸坯氧化铁皮生成特性的影响,研究了氧化铁皮生成对钢中Cu富集行为的影响。 研究结果表明,铸坯表面温度对氧化铁皮生成速率影响显著,本实验条件下20CrMnTi、45号钢以及TTS443M连铸坯的氧化活化能分别为226.5kJ/mol、221.0kJ/mol以及412.2kJ/mol。 TTS443M钢连铸坯所生成氧化铁皮厚度远小于20CrMnTi和45号铸坯的氧化铁皮...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 连铸工艺
1.3 研究背景
1.4 连铸过程铸还表面氧化铁皮形成特点
1.5 研究目的及意义
1.6 研究内容
第2章 文献综述
2.1 氧化铁皮生成原理
2.2 金属氧化的基本理论
2.3 金属高温氧化热力学及动力学
2.3.1 金属高温氧化热力学
2.3.2 金属高温氧化动力学
2.4 合金元素对铸坯氧化铁皮形成的影响
2.5 残余元素Cu等的富集行为的研究
2.5.1 残余元素的富集行为
2.5.2 残余元素在氧化铁皮层的富集对钢表面质量影响的研究
2.5.3 残余元素在连铸坯氧化铁皮层中的咬合机制
2.6 国内外关于氧化铁皮的研究现状
2.6.1 碳素钢氧化铁皮生成规律的研究
2.6.2 合金钢氧化铁皮生成规律的研究
2.7 本章小结
第3章 连铸二冷区不同铸坯表面温度条件下氧化铁皮生成特性的高温实验研究
3.1 实验内容和目的
3.2 实验材料及实验装置
3.2.1 实验用连铸坯
3.2.2 实验装置
3.3 高温氧化用连铸坯试样的准备
3.4 连铸二冷区温度条件下铸坯表面氧化铁皮生成实验
3.4.1 实验温度
3.4.2 实验气氛
3.4.3 氧化时间
3.4.4 实验步骤
3.5 连铸坯氧化试样的检测分析
3.5.1 检测试样的制备
3.5.2 氧化铁皮形貌及微观结构
3.6 实验结果与讨论
3.6.1 不同钢种铸坯氧化铁皮生成动力学研究
3.6.2 连铸二冷区条件下典型钢种铸坯表面氧化铁皮表观形貌、微观结构及物相组成的研究
3.7 本章小结
第4章 连续冷却条件下连铸坯表面氧化铁皮生成特性及其对残余元素Cu富集行为的影响
4.1 实验用铸坯
4.2 连续冷却条件下连铸坯氧化铁皮生成实验
4.2.1 实验温度
4.2.2 实验气氛
4.2.3 实验步骤
4.3 氧化试样的检测分析
4.3.1 检测试样的制备
4.3.2 氧化铁皮检测
4.4 实验结果与讨论
4.4.1 56%H2O-9%O2-N2气氛+空气中连续冷却氧化条件下连铸坯氧化铁皮微观结构及其与基体结合状态
4.4.2 56%H2O-9%O2-N2气氛+空气中连续冷却氧化条件下连铸坯氧化铁皮层物相组成
4.4.3 56%H2O-9%O2-N2气氛+空气中连续冷却氧化条件下连铸坯氧化铁皮生成对Cu富集影响
4.4.4 100%H2O气氛+空气中连续冷却氧化条件下连铸坯氧化铁皮微观结构及其与基体结合状态
4.4.5 100%H2O气氛+空气连续冷却条件下连铸坯氧化铁皮层物相组成
4.4.6 100%H2O气氛+空气连续冷却条件下连铸坯氧化铁皮形成对Cu富集的影响
4.4.7 现场连铸条件下高铜海洋钢连铸坯氧化铁皮微观结构及铸坯中Cu的富集行为
第5章 结论
参考文献
致谢
本文编号：3912098
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 连铸工艺
1.3 研究背景
1.4 连铸过程铸还表面氧化铁皮形成特点
1.5 研究目的及意义
1.6 研究内容
第2章 文献综述
2.1 氧化铁皮生成原理
2.2 金属氧化的基本理论
2.3 金属高温氧化热力学及动力学
2.3.1 金属高温氧化热力学
2.3.2 金属高温氧化动力学
2.4 合金元素对铸坯氧化铁皮形成的影响
2.5 残余元素Cu等的富集行为的研究
2.5.1 残余元素的富集行为
2.5.2 残余元素在氧化铁皮层的富集对钢表面质量影响的研究
2.5.3 残余元素在连铸坯氧化铁皮层中的咬合机制
2.6 国内外关于氧化铁皮的研究现状
2.6.1 碳素钢氧化铁皮生成规律的研究
2.6.2 合金钢氧化铁皮生成规律的研究
2.7 本章小结
第3章 连铸二冷区不同铸坯表面温度条件下氧化铁皮生成特性的高温实验研究
3.1 实验内容和目的
3.2 实验材料及实验装置
3.2.1 实验用连铸坯
3.2.2 实验装置
3.3 高温氧化用连铸坯试样的准备
3.4 连铸二冷区温度条件下铸坯表面氧化铁皮生成实验
3.4.1 实验温度
3.4.2 实验气氛
3.4.3 氧化时间
3.4.4 实验步骤
3.5 连铸坯氧化试样的检测分析
3.5.1 检测试样的制备
3.5.2 氧化铁皮形貌及微观结构
3.6 实验结果与讨论
3.6.1 不同钢种铸坯氧化铁皮生成动力学研究
3.6.2 连铸二冷区条件下典型钢种铸坯表面氧化铁皮表观形貌、微观结构及物相组成的研究
3.7 本章小结
第4章 连续冷却条件下连铸坯表面氧化铁皮生成特性及其对残余元素Cu富集行为的影响
4.1 实验用铸坯
4.2 连续冷却条件下连铸坯氧化铁皮生成实验
4.2.1 实验温度
4.2.2 实验气氛
4.2.3 实验步骤
4.3 氧化试样的检测分析
4.3.1 检测试样的制备
4.3.2 氧化铁皮检测
4.4 实验结果与讨论
4.4.1 56%H2O-9%O2-N2气氛+空气中连续冷却氧化条件下连铸坯氧化铁皮微观结构及其与基体结合状态
4.4.2 56%H2O-9%O2-N2气氛+空气中连续冷却氧化条件下连铸坯氧化铁皮层物相组成
4.4.3 56%H2O-9%O2-N2气氛+空气中连续冷却氧化条件下连铸坯氧化铁皮生成对Cu富集影响
4.4.4 100%H2O气氛+空气中连续冷却氧化条件下连铸坯氧化铁皮微观结构及其与基体结合状态
4.4.5 100%H2O气氛+空气连续冷却条件下连铸坯氧化铁皮层物相组成
4.4.6 100%H2O气氛+空气连续冷却条件下连铸坯氧化铁皮形成对Cu富集的影响
4.4.7 现场连铸条件下高铜海洋钢连铸坯氧化铁皮微观结构及铸坯中Cu的富集行为
第5章 结论
参考文献
致谢
本文编号：3912098
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