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基本信息

項(xiàng)目名稱：
雙輥鑄軋不銹鋼薄帶開(kāi)裂的金屬學(xué)分析
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本課題采用SEM和TEM對(duì)雙輥鑄軋不銹鋼薄帶表面與內(nèi)部裂紋進(jìn)行金屬學(xué)分析，闡明其裂紋生成機(jī)理，提出預(yù)防雙輥鑄軋不銹鋼薄帶開(kāi)裂的措施。此項(xiàng)研究不僅為提高雙輥鑄軋不銹鋼薄帶抗開(kāi)裂性能奠定基礎(chǔ)，而且也為其它鋼鐵材料進(jìn)行雙輥鑄軋薄帶提供新思路和理論依據(jù)。
詳細(xì)介紹：
雙輥鑄軋不銹鋼薄帶技術(shù)是目前冶金及材料領(lǐng)域的前沿技術(shù)之一，是直接用鋼水制成2-5mm厚薄帶的工藝過(guò)程。該技術(shù)可以大大簡(jiǎn)化薄帶鋼的生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)成本，并形成低偏析、超細(xì)化的凝固組織，從而使帶材具有良好的性能，被公認(rèn)為鋼鐵工業(yè)的革命性技術(shù)。為此，寶鋼在“十五”期間把雙輥鑄軋不銹鋼薄帶作為重大產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目進(jìn)行研究。但是，不銹鋼經(jīng)鑄軋后，薄帶表面會(huì)形成宏觀的裂紋，從而降低不銹鋼薄帶的力學(xué)性能，影響其質(zhì)量。 國(guó)外在雙輥鑄軋不銹鋼薄帶技術(shù)上已經(jīng)開(kāi)展了一些研究工作。但是，缺少對(duì)鑄軋不銹鋼薄帶表面與內(nèi)部裂紋的生成機(jī)理、演變規(guī)律以及預(yù)防措施方面的研究。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)東北大學(xué)、重慶大學(xué)等單位在不銹鋼薄帶鑄軋方面開(kāi)展了大量的研究工作。 在鑄軋過(guò)程中，液態(tài)金屬與軋輥之間的熱交換、金屬的結(jié)晶及固體金屬的軋制變形都在短時(shí)間內(nèi)完成，這些過(guò)程的研究很難實(shí)時(shí)進(jìn)行。那么，不銹鋼薄帶裂紋生成是否存在新的機(jī)理，其演變規(guī)律是否有特殊性？ 為此，本文對(duì)雙輥鑄軋不銹鋼薄帶裂紋進(jìn)行金屬學(xué)分析，揭示其萌生及擴(kuò)展機(jī)理，為進(jìn)一步研究其裂紋演變規(guī)律以及預(yù)防措施提供理論基礎(chǔ)。本課題采用SEM和TEM對(duì)雙輥鑄軋不銹鋼薄帶表面與內(nèi)部裂紋進(jìn)行金屬學(xué)分析，闡明其裂紋生成機(jī)理，提出預(yù)防雙輥鑄軋不銹鋼薄帶開(kāi)裂的措施。此項(xiàng)研究不僅為提高雙輥鑄軋不銹鋼薄帶抗開(kāi)裂性能奠定基礎(chǔ)，而且也為其它鋼鐵材料進(jìn)行雙輥鑄軋薄帶提供新思路和理論依據(jù)。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

課題的目的是為我國(guó)雙輥鑄軋不銹鋼薄帶的產(chǎn)業(yè)化提供理論依據(jù)?；舅悸窞橥ㄟ^(guò)分析實(shí)際雙輥鑄軋不銹鋼薄帶裂紋，闡明其裂紋生成機(jī)理，提出預(yù)防雙輥鑄軋不銹鋼薄帶開(kāi)裂的措施。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

雙輥鑄軋不銹鋼薄帶技術(shù)是目前冶金及材料領(lǐng)域的前沿技術(shù)之一，被公認(rèn)為鋼鐵工業(yè)的革命性技術(shù)。為此，寶鋼在“十五”期間把雙輥鑄軋不銹鋼薄帶作為重大產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目進(jìn)行研究。采用SEM對(duì)雙輥鑄軋不銹鋼薄帶表面與內(nèi)部裂紋進(jìn)行金屬學(xué)分析，未見(jiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道，具有獨(dú)特之處。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

本課題密切結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，研究涉及多學(xué)科交叉融合，不僅在理論上有所創(chuàng)新，而且應(yīng)用上具有重要的價(jià)值。本研究屬于國(guó)際前沿技術(shù)，對(duì)加速雙輥鑄軋不銹鋼薄帶產(chǎn)業(yè)化將會(huì)產(chǎn)生重要的影響。

學(xué)術(shù)論文摘要

雙輥鑄軋薄帶技術(shù)具有工藝流程短、近終形、低污染、低能耗和低成本等優(yōu)點(diǎn)，是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)國(guó)內(nèi)外鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的前沿技術(shù)之一，因而受到各國(guó)鋼鐵行業(yè)的高度重視。但是，在雙輥鑄軋薄帶鋼的過(guò)程中，其內(nèi)部和表面通常會(huì)出現(xiàn)孔隙和裂紋，這些缺陷將使鑄坯的力學(xué)性能急劇下降，不利于后續(xù)的加工和使用。因此，本文以AISI304奧氏體不銹鋼為研究對(duì)象，對(duì)其鑄軋開(kāi)裂機(jī)制進(jìn)行了研究。 本文首先采用金相顯微鏡和SEM對(duì)雙輥鑄軋304不銹鋼薄帶表面裂紋及內(nèi)部組織特征進(jìn)行了觀察，并結(jié)合能譜對(duì)微區(qū)成分和夾雜物進(jìn)行了分析；采用DSC和XRD測(cè)定了304不銹鋼的組織轉(zhuǎn)變過(guò)程及室溫下的相結(jié)構(gòu)，結(jié)合平衡相圖分析了凝固過(guò)程、晶界狀態(tài)和夾雜物對(duì)304不銹鋼鑄軋過(guò)程中熱裂紋形成的影響。

獲獎(jiǎng)情況

本作品在2008年在我校舉辦的第十三屆“世紀(jì)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中榮獲特等獎(jiǎng)，目前，本論文已經(jīng)投到《××大學(xué)學(xué)報(bào)》，正在審稿過(guò)程中。本作品的相關(guān)內(nèi)容撰寫的論文已經(jīng)被《材料熱處理學(xué)報(bào)》接受，將在2009年紀(jì)念中國(guó)熱處理學(xué)會(huì)前任理事長(zhǎng)雷廷權(quán)院士特輯上發(fā)表。

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

Y. K. Shin, T. Keng. Development of twin strip caster for sheet steels. Ironmaking and Stelingmaking, 1995, 22(1): 35-44 2. T. Saitoh, H. Hojio, H. Yaguchi. Two-dimensional model of twin-roll continuous casting. Metallurgical transaction, 1989, 20B(3): 381-390.

同類課題研究水平概述

雙輥鑄軋不銹鋼薄帶技術(shù)是目前冶金及材料領(lǐng)域的前沿技術(shù)之一[1]，是直接用鋼水制成2-5mm厚薄帶的工藝過(guò)程，見(jiàn)圖1。該技術(shù)可以大大簡(jiǎn)化薄帶鋼的生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)成本，并形成低偏析、超細(xì)化的凝固組織，從而使帶材具有良好的性能，被公認(rèn)為鋼鐵工業(yè)的革命性技術(shù)[2]。為此，寶鋼在“十五”期間把雙輥鑄軋不銹鋼薄帶作為重大產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目進(jìn)行研究。但是，不銹鋼經(jīng)鑄軋后，薄帶表面會(huì)形成宏觀的裂紋，從而降低不銹鋼薄帶的力學(xué)性能，影響其質(zhì)量[3]。 國(guó)外在雙輥鑄軋不銹鋼薄帶技術(shù)上已經(jīng)開(kāi)展了一些研究工作。文獻(xiàn)[4]對(duì)比了鑄軋鐵素體和奧氏體不銹鋼薄帶；文獻(xiàn)[5]對(duì)鑄軋304不銹鋼薄帶過(guò)程中高溫鐵素體的溶解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[6]對(duì)不銹鋼薄帶鑄軋過(guò)程中凝固熱參數(shù)和組織進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[7]對(duì)不銹鋼薄帶鑄軋過(guò)程中的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬；文獻(xiàn)[8]對(duì)鑄軋304不銹鋼薄帶的力學(xué)性能進(jìn)行了研究。但是，缺少對(duì)鑄軋不銹鋼薄帶表面與內(nèi)部裂紋的生成機(jī)理、演變規(guī)律以及預(yù)防措施方面的研究。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)東北大學(xué)、重慶大學(xué)等單位在不銹鋼薄帶鑄軋方面開(kāi)展了大量的研究工作。文獻(xiàn)[9]對(duì)304不銹鋼在加熱過(guò)程中的高溫鐵素體形核與長(zhǎng)大和夾雜物在固－液界面的聚集進(jìn)行了原位觀察；文獻(xiàn)[10]對(duì)薄帶鑄軋溶池液面進(jìn)行了物理模擬；文獻(xiàn)[11]對(duì)鑄軋不銹鋼薄帶過(guò)程的凝固組織、流場(chǎng)、溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。 在鑄軋過(guò)程中，液態(tài)金屬與軋輥之間的熱交換、金屬的結(jié)晶及固體金屬的軋制變形都在短時(shí)間內(nèi)完成，這些過(guò)程的研究很難實(shí)時(shí)進(jìn)行。那么，不銹鋼薄帶裂紋生成是否存在新的機(jī)理，其演變規(guī)律是否有特殊性？為此，我們查閱了大量的資料，發(fā)現(xiàn)較少有此類報(bào)道。為此，首先對(duì)雙輥鑄軋不銹鋼薄帶裂紋進(jìn)行金屬學(xué)分析，揭示其生成機(jī)理，為進(jìn)一步研究其裂紋演變規(guī)律以及預(yù)防措施提供理論基礎(chǔ)。 本課題密切結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，研究涉及多學(xué)科交叉融合，不僅在理論上有所創(chuàng)新，而且應(yīng)用上具有重要的價(jià)值。本研究屬于國(guó)際前沿技術(shù)，對(duì)加速雙輥鑄軋不銹鋼薄帶產(chǎn)業(yè)化將會(huì)產(chǎn)生重要的影響。
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