钢锭设计原理PDF电子书下载

1 钢锭的用途 1

1.1 电力用钢 1

1.2 机械制造用钢 3

1.3 高层建筑用钢 3

1.4 高速铁路用钢 4

1.5 模具用钢 4

1.6 军工用钢 5

1.7 造船和海洋用钢 5

1.8 重化工用钢 6

1.9 轴承和齿轮用钢 7

1.10 刀具、工具、量具用钢 7

1.11 高压容器用钢 7

1.12 特种合金 8

2 传统钢锭的生产工艺与设备 9

2.1 传统钢锭的生产工艺 9

2.2 钢锭铸造的设备及工具 12

2.2.1 钢水包 12

2.2.2 钢包吊车和铸锭车 14

2.2.3 模铸工具 14

2.2.4 整、脱模设备 15

2.2.5 其他设施 15

2.3 铸锭车间的平面布置 16

3 钢液冶炼基础 17

3.1 钢液冶炼的工艺过程 17

3.1.1 氧气顶吹转炉炼钢工艺过程 17

3.1.2 电弧炉炼钢工艺过程 19

3.1.3 感应炉炼钢工艺过程 20

3.2 炼钢的热力学基础 21

3.3 炼钢的动力学基础 22

3.4 钢液的结构及钢中化学元素的影响 24

3.4.1 钢液的结构 24

3.4.2 钢内各化学元素的作用 25

3.5 钢液与炉渣的物理化学性质 28

3.5.1 钢的物理性质 28

3.5.2 炉渣的成分和物理化学性质 30

3.6 钢液冶炼过程的基本反应 35

3.6.1 脱碳反应 35

3.6.2 硅、锰的氧化还原反应 36

3.6.3 脱硫反应 36

3.6.4 脱磷反应 37

3.7 钢液中氧的来源和脱氧反应 37

3.7.1 钢中氧的来源 37

3.7.2 钢中氧的作用和危害 38

3.7.3 脱氧方法 38

3.8 钢的脱氮和脱氢 42

3.8.1 钢的脱氮 42

3.8.2 钢的脱氢 44

3.9 钢中夹杂物 45

3.9.1 夹杂物的分类 45

3.9.2 硫化物夹杂 45

3.9.3 氧化物夹杂 46

3.9.4 碳酸盐夹杂 47

3.9.5 铝酸盐夹杂 47

3.9.6 尖晶石类夹杂 48

3.9.7 氮化物夹杂 48

3.10 炉外精炼 49

3.10.1 LF炉 49

3.10.2 VOD炉 50

3.10.3 RH炉 51

4 钢锭凝固理论基础 52

4.1 凝固形核和晶体生长 52

4.2 相图和结晶的关系 55

4.3 共晶合金、偏晶合金和包晶合金的凝固 56

4.3.1 共晶合金的凝固 56

4.3.2 偏晶合金的凝固 56

4.3.3 包晶合金的凝固 57

4.4 凝固过程中的传热 58

4.5 凝固过程中的溶质“再分配”和偏析的产生 60

4.6 凝固过程中液体的流动 61

4.7 钢锭中的气泡和夹杂 63

4.8 钢液在凝固过程中的体积收缩 64

4.8.1 钢的液态体积收缩 65

4.8.2 钢的凝固收缩率 65

4.9 钢锭缩孔和疏松的产生 66

4.10 钢锭的实际组织结构 66

4.10.1 镇静钢锭的组织结构 66

4.10.2 沸腾钢锭的组织结构 68

4.11 钢锭在凝固过程中所受的各种应力 69

4.12 模铸和连铸的比较 70

4.12.1 流场和温度场的比较 70

4.12.2 铸造组织的比较 72

4.12.3 钢液质量控制方法的比较 72

4.12.4 应力的比较 72

4.12.5 热装热送、液芯轧制的比较 73

4.12.6 应用电磁搅拌的比较 74

5 钢锭压力加工理论基础 76

5.1 钢锭的压力加工方法 76

5.2 压力加工中的应力和应力状态 76

5.2.1 原子间的作用力和能 76

5.2.2 应力状态图示 77

5.3 钢的弹塑性变形和拉伸曲线 78

5.3.1 钢的弹塑性变形和拉伸曲线 78

5.3.2 塑性变形表示方法 79

5.3.3 塑性变形速率 80

5.3.4 金属塑性加工时的热力学条件 81

5.4 影响钢的塑性的因素 81

5.4.1 晶格结构和变形机制对塑性的影响 81

5.4.2 钢的化学成分对塑性的影响 83

5.4.3 钢的组织对塑性的影响 83

5.4.4 压力加工中的加工硬化和回复再结晶的影响 84

5.4.5 温度对塑性的影响 84

5.4.6 应力状态对塑性的影响 85

5.5 压力加工时的变形深透条件 86

5.5.1 锻造时的变形深透条件 86

5.5.2 轧制时的变形深透条件 88

5.6 压力加工时的变形规律 89

5.6.1 “体积不变法则”和不均匀变形的作用 89

5.6.2 “最小阻力法则”的作用 90

5.6.3 “外端”的作用 90

5.6.4 不均匀压下的作用 91

5.6.5 “翻平”的作用 91

5.6.6 变形工具形状的作用 91

5.7 钢的压力加工变形抗力 92

5.7.1 变形抗力 92

5.7.2 影响变形抗力的因素 93

5.8 屈服条件 95

5.9 平均单位压力 95

5.9.1 斋藤好弘公式 95

5.9.2 艾克隆德公式 96

5.10 总轧制力和锻压力 96

5.10.1 总轧制力 96

5.10.2 锻压力 97

5.11 锻造的变形功和轧制时的轧制力矩 97

5.11.1 锻造时的变形功 97

5.11.2 轧制时的轧制力矩及功率 97

5.12 压力加工时的压下量的确定和压下规程 98

5.12.1 道次压下量的确定 98

5.12.2 翻钢道次的确定 100

5.13 压力加工过程中钢锭的组织性能变化 100

6 锭型设计 102

6.1 锭型设计的一般原则 102

6.2 锭重的确定 103

6.2.1 有定尺要求的锭重 103

6.2.2 无定尺要求的锭重 103

6.2.3 锭重与压力加工设备的关系 104

6.3 沸腾钢锭的锭型设计 104

6.3.1 锭型选择 104

6.3.2 沸腾钢方锭本体尺寸的确定 105

6.4 镇静钢锭的锭型设计 107

6.4.1 镇静钢的锭型 107

6.4.2 镇静钢锭本体断面尺寸 108

6.4.3 帽容比和帽部形状设计 110

6.4.4 钢锭尾部的设计 111

6.4.5 钢锭断面转角圆弧半径的确定 112

6.4.6 扁钢锭的肩部设计 112

6.4.7 锭型设计的计算机数值模拟优化 112

7 钢锭模的设计与制造 114

7.1 模耗 114

7.2 钢锭模的应力分析 114

7.3 钢锭模壁厚的确定 115

7.4 钢锭模的坡口、定位台、拉断台和预起拱 116

7.4.1 坡口 116

7.4.2 定位台 116

7.4.3 拉断台 117

7.4.4 钢锭模预起拱 117

7.5 钢锭模耳轴 117

7.6 钢锭模的材质 118

7.7 钢锭模的制造和维护 119

7.8 整体模和分体模 120

8 模铸辅件设计 123

8.1 中心铸管设计 123

8.2 大底盘设计 124

8.3 小底盘设计 126

8.4 保温帽壳设计 127

8.5 小渣罐 128

9 模铸用耐火材料 129

9.1 模铸用耐火砖 129

9.1.1 钢包用耐火砖 129

9.1.2 开浇系统用耐火砖 129

9.1.3 中心铸管和汤道用耐火砖 129

9.2 绝热板 131

9.3 发热剂 134

9.4 模铸用保护渣 134

9.5 保温帽的覆盖剂 135

9.6 钢锭模涂料和钢锭表面防氧化涂料 136

9.7 滑动水口引流砂 136

9.8 汤道和中心铸管砂 137

10 钢锭的浇注工艺 138

10.1 钢液的洁净化处理 138

10.2 浇注温度的控制 139

10.3 浇注速度的控制 140

10.3.1 压盖沸腾钢的铸速控制 140

10.3.2 镇静钢的铸速控制 141

10.4 一些特殊情况下的铸温铸速控制 141

10.4.1 大细长比小锥度电极坯的铸速控制 141

10.4.2 大截面积、小浇高的水平定向凝固钢锭的铸温、铸速控制 142

10.4.3 大吨位多边形锻造锭的铸速控制 142

10.4.4 电渣重熔锭的铸速控制 142

10.4.5 VC真空浇注的铸速控制 142

11 钢锭的脱模、热装热送和加热制度 143

11.1 钢锭脱模时间的确定 143

11.2 钢锭脱模后的处理 143

11.3 钢锭的热送热装 144

11.4 钢锭加热 144

11.4.1 加热设备 145

11.4.2 钢锭的最高加热温度 146

11.4.3 钢锭热加工温度范围 146

11.4.4 钢锭加热速度和保温时间 149

11.4.5 钢锭加热制度 150

11.5 沸腾钢的液芯加热 151

12 钢锭的模拟实验技术和检验技术 152

12.1 钢锭的模拟浇注和流场模拟试验 152

12.2 用化学试剂模拟钢的凝固过程 152

12.3 用铅锭模拟钢锭轧制变形 154

12.4 用锡芯铅锭模拟钢锭的液芯轧制 154

12.5 用热光弹结合有限元法模拟钢锭模的热应力 155

12.6 用导热仪测定绝热板的保温性能 156

12.7 各种振动、搅拌条件下的钢锭组织、结构变化的模拟实验 157

12.8 钢液内电磁场分布的模拟实验 158

12.9 钢锭浇注和凝固的模拟实验 158

12.10 钢锭热加工组织和性能实验研究 159

13 模铸钢锭的现场测试和检测 160

13.1 钢锭凝固时间测定实验 160

13.1.1 钢锭模倾倒法 160

13.1.2 同位素测定法 160

13.1.3 钢锭热电偶测温法 160

13.1.4 钢锭模外测温 161

13.1.5 射钉法 162

13.2 钢锭的解剖 162

13.3 超声波探伤 163

13.4 金相检验和力学性能测试 165

13.4.1 高倍金相检验 165

13.4.2 力学性能测试 165

13.4.3 化学性能和物理性能测试 165

13.5 钢锭浇注凝固的计算机数值模拟 166

参考文献 168