基本信息
- 项目名称：
- 双辊铸轧不锈钢薄带开裂的金属学分析
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本课题采用SEM和TEM对双辊铸轧不锈钢薄带表面与内部裂纹进行金属学分析，阐明其裂纹生成机理，提出预防双辊铸轧不锈钢薄带开裂的措施。此项研究不仅为提高双辊铸轧不锈钢薄带抗开裂性能奠定基础，而且也为其它钢铁材料进行双辊铸轧薄带提供新思路和理论依据。
- 详细介绍：
- 双辊铸轧不锈钢薄带技术是目前冶金及材料领域的前沿技术之一，是直接用钢水制成2-5mm厚薄带的工艺过程。该技术可以大大简化薄带钢的生产流程，降低生产成本，并形成低偏析、超细化的凝固组织，从而使带材具有良好的性能，被公认为钢铁工业的革命性技术。为此，宝钢在“十五”期间把双辊铸轧不锈钢薄带作为重大产业化项目进行研究。但是，不锈钢经铸轧后，薄带表面会形成宏观的裂纹，从而降低不锈钢薄带的力学性能，影响其质量。 国外在双辊铸轧不锈钢薄带技术上已经开展了一些研究工作。但是，缺少对铸轧不锈钢薄带表面与内部裂纹的生成机理、演变规律以及预防措施方面的研究。近年来，国内东北大学、重庆大学等单位在不锈钢薄带铸轧方面开展了大量的研究工作。 在铸轧过程中，液态金属与轧辊之间的热交换、金属的结晶及固体金属的轧制变形都在短时间内完成，这些过程的研究很难实时进行。那么，不锈钢薄带裂纹生成是否存在新的机理，其演变规律是否有特殊性？ 为此，本文对双辊铸轧不锈钢薄带裂纹进行金属学分析，揭示其萌生及扩展机理，为进一步研究其裂纹演变规律以及预防措施提供理论基础。本课题采用SEM和TEM对双辊铸轧不锈钢薄带表面与内部裂纹进行金属学分析，阐明其裂纹生成机理，提出预防双辊铸轧不锈钢薄带开裂的措施。此项研究不仅为提高双辊铸轧不锈钢薄带抗开裂性能奠定基础，而且也为其它钢铁材料进行双辊铸轧薄带提供新思路和理论依据。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 课题的目的是为我国双辊铸轧不锈钢薄带的产业化提供理论依据。基本思路为通过分析实际双辊铸轧不锈钢薄带裂纹，阐明其裂纹生成机理，提出预防双辊铸轧不锈钢薄带开裂的措施。
科学性、先进性及独特之处
- 双辊铸轧不锈钢薄带技术是目前冶金及材料领域的前沿技术之一，被公认为钢铁工业的革命性技术。为此，宝钢在“十五”期间把双辊铸轧不锈钢薄带作为重大产业化项目进行研究。采用SEM对双辊铸轧不锈钢薄带表面与内部裂纹进行金属学分析，未见有文献报道，具有独特之处。
应用价值和现实意义
- 本课题密切结合生产实际，研究涉及多学科交叉融合，不仅在理论上有所创新，而且应用上具有重要的价值。本研究属于国际前沿技术，对加速双辊铸轧不锈钢薄带产业化将会产生重要的影响。
学术论文摘要
- 双辊铸轧薄带技术具有工艺流程短、近终形、低污染、低能耗和低成本等优点，是进入21世纪以来国内外钢铁工业领域内的前沿技术之一，因而受到各国钢铁行业的高度重视。但是，在双辊铸轧薄带钢的过程中，其内部和表面通常会出现孔隙和裂纹，这些缺陷将使铸坯的力学性能急剧下降，不利于后续的加工和使用。因此，本文以AISI304奥氏体不锈钢为研究对象，对其铸轧开裂机制进行了研究。 本文首先采用金相显微镜和SEM对双辊铸轧304不锈钢薄带表面裂纹及内部组织特征进行了观察，并结合能谱对微区成分和夹杂物进行了分析；采用DSC和XRD测定了304不锈钢的组织转变过程及室温下的相结构，结合平衡相图分析了凝固过程、晶界状态和夹杂物对304不锈钢铸轧过程中热裂纹形成的影响。
获奖情况
- 本作品在2008年在我校举办的第十三届“世纪杯”大学生课外学术科技作品竞赛中荣获特等奖，目前，本论文已经投到《××大学学报》，正在审稿过程中。本作品的相关内容撰写的论文已经被《材料热处理学报》接受，将在2009年纪念中国热处理学会前任理事长雷廷权院士特辑上发表。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 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.
同类课题研究水平概述
- 双辊铸轧不锈钢薄带技术是目前冶金及材料领域的前沿技术之一[1]，是直接用钢水制成2-5mm厚薄带的工艺过程，见图1。该技术可以大大简化薄带钢的生产流程，降低生产成本，并形成低偏析、超细化的凝固组织，从而使带材具有良好的性能，被公认为钢铁工业的革命性技术[2]。为此，宝钢在“十五”期间把双辊铸轧不锈钢薄带作为重大产业化项目进行研究。但是，不锈钢经铸轧后，薄带表面会形成宏观的裂纹，从而降低不锈钢薄带的力学性能，影响其质量[3]。 国外在双辊铸轧不锈钢薄带技术上已经开展了一些研究工作。文献[4]对比了铸轧铁素体和奥氏体不锈钢薄带；文献[5]对铸轧304不锈钢薄带过程中高温铁素体的溶解动力学进行了研究；文献[6]对不锈钢薄带铸轧过程中凝固热参数和组织进行了研究；文献[7]对不锈钢薄带铸轧过程中的流场和温度场进行了数值模拟；文献[8]对铸轧304不锈钢薄带的力学性能进行了研究。但是，缺少对铸轧不锈钢薄带表面与内部裂纹的生成机理、演变规律以及预防措施方面的研究。 近年来，国内东北大学、重庆大学等单位在不锈钢薄带铸轧方面开展了大量的研究工作。文献[9]对304不锈钢在加热过程中的高温铁素体形核与长大和夹杂物在固－液界面的聚集进行了原位观察；文献[10]对薄带铸轧溶池液面进行了物理模拟；文献[11]对铸轧不锈钢薄带过程的凝固组织、流场、温度场及热应力场进行了数值模拟。 在铸轧过程中，液态金属与轧辊之间的热交换、金属的结晶及固体金属的轧制变形都在短时间内完成，这些过程的研究很难实时进行。那么，不锈钢薄带裂纹生成是否存在新的机理，其演变规律是否有特殊性？为此，我们查阅了大量的资料，发现较少有此类报道。为此，首先对双辊铸轧不锈钢薄带裂纹进行金属学分析，揭示其生成机理，为进一步研究其裂纹演变规律以及预防措施提供理论基础。 本课题密切结合生产实际，研究涉及多学科交叉融合，不仅在理论上有所创新，而且应用上具有重要的价值。本研究属于国际前沿技术，对加速双辊铸轧不锈钢薄带产业化将会产生重要的影响。
