学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

热型连铸单晶铜杆装置及其工艺的研究

作　者: 安桂焕
导　师: 赵鸿金
学　校: 江西理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 热型连铸技术单晶铜实验装置数值模拟工艺参数
分类号: TG291
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 35次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

近年来众多研究表明：单晶铜线材具有优异的力学和导电性能，在电子、通信、网络、音视频装置及国防等领域越来越受到人们的关注，具有非常广泛的应用前景。本文根据热型连铸技术的基本原理，初步设计制造出一套横引式连续定向凝固装置，通过计算机数值分析法研究不同进、出流口设置的炉体结构对连铸平稳性的影响；同时，建立了单晶连铸凝固过程中铸杆连铸模型，通过与实验相结合的方式分析连铸工艺参数对凝固过程固/液界面及铸杆表面质量的影响，综合给出本实验条件下的合理工艺参数，并探讨了单晶组织演化规律。主要结论如下：（1）自行设计制造了一套横引式单晶连铸实验装置，构造简单，运行可靠，初步达到了设计要求。（2）对初步设计制造的实验装置炉体部分进行了数值模拟分析，结果表明：炉体进、出流口结构对后续连铸凝固过程的稳定性有较大影响，得到了本实验装置条件下的优化结构。（3）单晶连铸凝固过程中，铸型温度、连铸速度、冷却距离、冷却水量等主要工艺参数对固/液界面有较大影响，其中铸型型口温度提高、连铸速度增大、冷却能力减弱均会使固/液界面位置向铸型出口处外移，且其凸向铜液的趋势减小。（4）模拟和试验结果表明：在本实验装置下，获得表面质量光滑单晶铜杆的工艺参数选择范围为：炉膛液位高度为6～10mm，熔体温度为1373～1423K，铸型温度为1363～1373K，连铸速度为80～100mm/min，冷却距离为40～50mm，冷却水量为800～900ml/min。（5）结合本文模拟结果和现场反复试验，成功制得直径为8mm表面质量光滑的铜杆，并得出单晶组织生长经历了等轴晶、柱状晶和单晶体三个阶段，且经检测对比分析表明其力学和电学等性能均满足单晶要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
第一章绪论  9-19
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 导体铜的发展史  10
  1.3 单晶铜的特点及其应用  10-12
    1.3.1 单晶铜的性能特点  10-11
    1.3.2 单晶铜的应用概况  11-12
  1.4 单晶材料的制备方法概述  12-13
    1.4.1 传统制备法  12
    1.4.2 热型连铸法  12-13
  1.5 热型连铸实验装置的种类  13-15
  1.6 热型连铸技术的研究状况  15-16
    1.6.1 国外研究状况  15-16
    1.6.2 国内研究状况  16
  1.7 数值模拟在热型连铸技术中的研究与应用  16-17
    1.7.1 凝固过程数值模拟的研究进展  16-17
    1.7.2 数值模拟在热型连铸技术中的应用状况  17
  1.8 课题研究目的及内容  17-19
    1.8.1 研究目的  17-18
    1.8.2 研究内容  18-19
第二章研究方案和研究方法  19-22
  2.1 研究方案  19-20
  2.2 研究方法  20-22
    2.2.1 实验装置及材料  20
    2.2.2 实验工艺过程  20-22
第三章实验装置的初步设计与制造  22-32
  3.1 横引式单晶连铸实验装置的基本构成  22-26
    3.1.1 熔体系统  23-24
    3.1.2 铸型加热系统  24-25
    3.1.3 冷却系统  25
    3.1.4 牵引系统  25-26
    3.1.5 气氛保护系统  26
  3.2 单晶铜杆连铸工艺装置关键材质的选择  26-29
    3.2.1 熔体相关材质的选择  27-28
    3.2.2 铸型系统相关材质的选择  28-29
    3.2.3 引锭材质选择  29
    3.2.4 其他  29
  3.3 单晶连铸实验装置特点  29-31
  3.4 本章小结  31-32
第四章炉体结构对连铸平稳性影响的研究  32-43
  4.1 炉体连铸出流口位置对连铸平稳性的影响  32-36
    4.1.1 实验方案  32-33
    4.1.2 实验方法  33-34
    4.1.3 出流口位置对流场分布的影响  34-35
    4.1.4 出流口位置对温度分布的影响  35-36
  4.2 炉体连铸进流口位置对连铸平稳性的影响  36-42
    4.2.1 实验方案与方法  37
    4.2.2 垂直方向位置对流场分布的影响  37-38
    4.2.3 垂直方向位置温度场分布的影响  38-39
    4.2.4 水平方向位置对流场分布的影响  39-40
    4.2.5 水平方向位置对温度场分布的影响  40-42
  4.3 本章小结  42-43
第五章工艺参数对凝固过程固/液界面影响的研究  43-51
  5.1 实验方案  43-44
  5.2 实验方法  44-45
  5.3 铸型温度对固/液界面的影响  45-46
  5.4 连铸速度对固/液界面的影响  46-47
  5.5 冷却距离对固/液界面的影响  47-48
  5.6 冷却水量对固/液界面的影响  48-49
  5.7 本章小结  49-51
第六章工艺参数对铸杆表面质量影响及单晶组织演化过程的研究  51-59
  6.1 工艺参数对铸杆表面质量的影响  51-54
    6.1.1 铸型温度对铸杆表面质量的影响  52
    6.1.2 连铸速度对铸杆表面质量的影响  52-53
    6.1.3 冷却距离对铸杆表面质量的影响  53-54
  6.2 单晶组织演化过程  54-56
  6.3 单晶铜杆连铸过程中易出现的问题及解决措施  56-58
    6.3.1 拉漏现象及解决措施  56-57
    6.3.2 拉不动、拉断现象及解决措施  57
    6.3.3 漏水现象及解决措施  57-58
  6.4 本章小结  58-59
第七章结论与展望  59-61
  7.1 结论  59-60
  7.2 展望  60-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
发表论文与获奖情况  65
  发表论文  65
  获奖情况  65

热型连铸单晶铜杆装置及其工艺的研究

内容摘要

全文目录

相似论文