連鑄凝固過程中，因溶質元素在固液相溶解度差異和固液相間相對流動，導致連鑄坯宏觀偏析缺陷普遍存在。宏觀偏析缺陷在后續(xù)均熱過程基本無法消除，將軋制遺傳至軋材形成帶狀組織缺陷，顯著惡化軋材機械性能和產品穩(wěn)定性。本書針對連鑄坯宏觀偏析缺陷，首先介紹連鑄坯偏析缺陷分布特征及表征方法，分析連鑄坯宏觀偏析的形成機理，闡述國內外通用的控制措施及相關進展；其次根據(jù)連鑄坯宏觀偏析缺陷，建立多相多尺度凝固模型，分析不同因素條件下連鑄坯宏觀偏析分布特征及形成機理；進一耦合坯殼變形模型，分析連鑄機輥縫偏差和機械壓下作用下兩相區(qū)熔體流動和溶質傳輸行為，詳細探究關鍵參數(shù)對連鑄坯偏析的演變規(guī)律；最后對當前連鑄坯工業(yè)實驗開展討論，通過調整機械壓下參數(shù)，控制連鑄坯中心偏析缺陷。
姜東濱，男，主要從事連鑄坯宏觀偏析與控制研究，能夠耦合微觀晶粒形核生長與宏觀熔體流動傳熱，建立多相—多尺度—多外場凝固模型，模擬研究連鑄凝固過程凝固組織轉變與溶質偏析分布特征，分析連鑄電磁攪拌、機械壓下、二次冷卻等外場作用下宏觀偏析演變規(guī)律。目前已發(fā)表學術論文20余篇，獲批國家自然科學基金面上項目、青年項目、博士后項目資助。朱苗勇，男，主要從事高效潔凈鋼冶煉理論與技術，高效連鑄理論與技術，冶金過程模擬仿真與智能控制。近年研究開發(fā)的高效潔凈鋼冶煉、表面無缺陷微合金鋼板坯連鑄、連鑄凝固末端重壓下等新技術在國內外得到了廣泛推廣應用，引起了國內外鋼鐵界的高度關注。獲國家科技進步二等獎1項、省部級科技一等獎5項，獲批了“十四五”國家重點研發(fā)項目1項、國家自然科學基金重點項目2項、面上項目；主持完成了國家首批新工科教改項目，獲遼寧省教學成果一等獎，主編出版的國家級規(guī)劃教材《現(xiàn)代冶金工藝學—鋼鐵冶金卷》獲遼寧省首批優(yōu)秀教材獎，負責的《冶金學》和《連鑄關鍵工藝技術及過程控制虛擬仿真實驗》課程被評為遼寧省一流課程。張立峰，男，1993年于重慶大學獲得冶金工程本科學位，1998年于北京科技大學獲得冶金工程博士學位。而后在日本、德國、挪威、美國五所大學從事教學科研工作。主要從事潔凈鋼和鋼中非金屬夾雜物及冶金過程模擬仿真研究。曾任挪威科技大學材料科學與工程系教授、密蘇里科技大學材料科學與工程系副教授。2012年回國任北京科技大學冶金與生態(tài)工程學院教授、院長，2019年任燕山大學副校長。入選第四批國家“萬人計劃”創(chuàng)新領軍人才、教育部“長江學者”特聘教授、國家杰出青年科學基金、中組部“青年千人”、科技部中青年科技創(chuàng)新領軍人才、教育部首批“全國高校黃大年式教師團隊”負責人。獲光華工程科技獎青年獎、魏壽昆冶金青年獎，北京市、教育部、河北省、冶金學科技一等獎6項。獲美國鋼鐵協(xié)會RichardJ. Fruehan獎，英國皇家工程院杰出訪問學者（Royal Academy of Engineering Distinguished Visiting Fellow）。出版與鋼中非金屬夾雜物相關的專著10本、學術論文500 余篇。獲授權4項國際專利、35 項中國專利和10 項軟件專利權。擔任過國內外18個刊物編委或審稿委員會成員，受邀為120 多個刊物審理稿件。擔任教育部高校教學指導委員會材料類專業(yè)教學指導委員會委員、中國科學技術協(xié)會第九第九次全國代表大會代表、中國金屬學會煉鋼分會副主任委員。
目錄 1 連鑄坯宏觀偏析缺陷... 1 1.1 宏觀偏析分布特征及表征方法... 2 1.1.1 宏觀偏析分布特征... 2 1.1.2 宏觀偏析表征方法... 3 1.2 宏觀偏析形成理論... 7 1.2.1 熱溶質浮力理論... 7 1.2.2 枝晶搭橋與凝固收縮理論... 8 1.2.3 鼓肚變形理論... 9 1.2.4 熱收縮理論... 10 1.3 宏觀偏析模型研究進展... 11 1.3.1 理論解析模型... 11 1.3.2 數(shù)值計算模型... 14 1.4 宏觀偏析控制研究... 21 1.4.1 電磁攪拌應用現(xiàn)狀... 22 1.4.2 電磁攪拌技術研究進展... 24 1.4.3 機械壓下應用現(xiàn)狀... 30 1.4.4 機械壓下技術研究進展... 31 1.5 小結... 35 參考文獻... 35 2 連鑄坯宏觀偏析數(shù)值模擬... 43 2.1 多相凝固模型建立... 43 2.1.1 質量傳輸... 44 2.1.2 動量傳輸... 46 2.1.3 凝固傳熱... 47 2.1.4 溶質傳輸... 48 2.1.5 柱狀晶尖端跟蹤... 49 2.1.6 等軸晶粒形核... 50 2.2 邊界條件... 51 2.2.1 入口邊界條件... 52 2.2.2 自由液面邊界條件... 52 2.2.3 出口邊界條件... 52 2.2.4 鑄坯表面邊界條件... 52 2.3 多物理場相互耦合... 54 2.4 連鑄坯宏觀偏析的影響因素... 55 2.4.1 凝固收縮的影響... 57 2.4.2 熱收縮的影響... 60 2.4.3 鼓肚變形的影響... 67 2.4.4 熱浮力流動與晶粒沉淀的影響... 72 2.4.5 多因素的綜合影響... 78 2.5 小結... 83 參考文獻... 83 3 連鑄機輥縫對宏觀偏析的影響... 85 3.1 輥縫偏差模型與多相凝固模型耦合... 86 3.2 三維連鑄坯凝固宏觀偏析行為... 88 3.3 寬面中心凝固前期輥縫偏差的影響... 96 3.4 寬面中心凝固后期輥縫偏差的影響... 101 3.5 輥縫偏差位置的影響... 106 3.6 小結... 110 參考文獻... 110 4 連鑄機械壓下對宏觀偏析的影響... 113 4.1 機械壓下模型與多相凝固模型耦合... 113 4.2 壓下量的影響... 116 4.3 壓下區(qū)間的影響... 122 4.4 小結... 126 參考文獻... 127 5 連鑄坯宏觀偏析控制實踐... 129 5.1 連鑄生產參數(shù)... 129 5.2 凝固末端位置確定... 130 5.3 連鑄坯中心偏析改善... 133 5.4 小結... 135 參考文獻... 136
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