高品質(zhì)曲軸用鋼夾雜物控制及ESR渣系的研究.pdf

1、摘要I論文題目：論文題目：高品質(zhì)曲軸用鋼夾雜物控制及高品質(zhì)曲軸用鋼夾雜物控制及ESRESR渣系的研究渣系的研究學(xué)科學(xué)科名稱名稱：材料：材料科學(xué)與工程科學(xué)與工程研究生：巨建濤生：巨建濤簽名：名：指導(dǎo)教師：呂振林指導(dǎo)教師：呂振林教授教授簽名：名：摘要曲軸是發(fā)動機最重要的零件之一，由于長時間高速運轉(zhuǎn)，需承受較大的轉(zhuǎn)矩、交變的彎曲應(yīng)力，條件十分惡劣，容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)、彎曲變形、甚至疲勞斷裂。目前，國產(chǎn)曲軸完全可以滿足轎車、卡車以及輪船等低速、中速低

2、功率曲軸的質(zhì)量要求，而高品質(zhì)大功率機車曲軸仍需要大量進口，高速、重載機車則需要整車進口。曲軸材料中存在大尺寸脆性非金屬夾雜物是導(dǎo)致曲軸疲勞斷裂的主要原因之一。夾雜物的存在，嚴重破壞了金屬基體的連續(xù)性，大大降低了材料的強度和塑性。因此，研究曲軸鋼冶煉過程夾雜物的演變行為，以及去除和控制的機理和方法，從而提高曲軸的性能和壽命，對指導(dǎo)我國高附加值、高品質(zhì)曲軸鋼的生產(chǎn)具有重要意義。論文采用三種高堿度、高氧化鋁含量的精煉渣對42CrMoA曲軸鋼L

3、FVD過程進行工業(yè)脫硫試驗，通過連續(xù)取樣并利用光學(xué)顯微鏡、SEMEDS對鋼樣中夾雜物進行測定和系統(tǒng)分析，研究了夾雜物的演變規(guī)律。借助FLUENT軟件，利用CFD流體力學(xué)軟件，對底吹氬過程夾雜物去除進行三維數(shù)學(xué)模擬，優(yōu)化了精煉工藝。對透氣磚狹縫結(jié)構(gòu)去除夾雜物的機理進行了研究，提出了有利于夾雜物去除的臨界流量概念。同時，運用冶金學(xué)基本原理，借助先進的熱力學(xué)軟件FactSage，對精煉過程中，由SiO2、Al2O3、CaO、MgO以及MnO組

4、成的三元、四元和五元典型夾雜物，在鋼液夾雜物達到局部平衡時的熱力學(xué)條件進行計算，探討了高品質(zhì)機車曲軸鋼獲得無害化夾雜物控制的條件。并進行了工業(yè)優(yōu)化試驗，取得了創(chuàng)新性的成果。結(jié)果表明：（1）高堿度、高氧化鋁精煉渣在堿度為6.68，CaOAl2O3為1.23，爐渣的熔融溫度較低，渣鋼間具有較高的硫分配比，脫硫效率最佳。（2）隨著精煉的進行，夾雜物尺寸整體上趨于減?。粖A雜物的數(shù)量和尺寸主要由鋼中氧含量控制。精煉渣成分對夾雜物的數(shù)量、尺寸和分布

5、影響不大，對夾雜物的去除效果也不明顯。但精煉渣成分對夾雜物的成分影響很大，可以通過控制精煉渣成分來控制夾雜物成分。（3）精煉初期夾雜物以SiO2Al2O3MnO為主，精煉過程以CaOAl2O3SiO2、SiO2CaOAl2O3MnO和SiO2CaOAl2O3MnOMgO系為主，VD結(jié)束時，幾乎全部演變?yōu)锳l2O3SiO2CaOMgO系夾雜物，且含有少量的硫化物。（4）當吹氬位置距包底中心0.50R時，底吹氬去除夾雜物的最優(yōu)條件為：臨界吹