铸坯固液界面畸变条件下非均质形核与枝晶生长的机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1760108
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    50.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E04.矿业与冶金工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

It is a hot research topic in field of continuous casting that decrease center segregation and center porosity by soft or heavy reduction technology. But the micro-mechanism of solidification under the pressure is indefinite, which restricted the development of soft or heavy reduction in continuous casting. In this project, bearing steel GCr15 was used as research object in which usually found center segregation defect. Several research methods were used in the project such as theory analysis of dendritic growth kinetic, mathematical modeling and hot reduction test based on microscopic analysis and mechanical properties test. On the one hand, the distortion mechanism of solid-liquid surface under pressure during solidification was explored, relevance of factors and distortion was parsed based on thermal physical experimental system of bloom reduction exploited and designed by applicant. On the other hand, distortion of solid-liquid surface was introduced to non-equilibrium solidification of bloom, nonhomogeneous nucleation and dendritic growth kinetic were researched under distortion, the effects of distortion on solute distribution of solidification structure of bloom was discussed. Finally, mechanism model of reduction and center segregation would be constructed, strong correlation factors of center segregation would be parsed for optimizing manufacturing process of continuous casting. Research results of the project will provide scientific basis and technical guidance for soft reduction or heavy reduction technology to restraint defects of center segregation.
如何通过连铸轻压下或重压下技术改善铸坯中心偏析及中心疏松等缺陷,是连续铸钢领域研究的热点课题之一,但铸坯在压力作用下的微观凝固机理仍不明晰,制约了连铸压下技术的发展。本项目以易产生中心偏析的轴承钢GCr15钢种为研究对象,拟采用枝晶生长动力学理论分析、数学建模与高温物理压下试验等研究手段,结合微观分析及力学性能测试等方法开展研究,一方面基于自行开发设计的热态物理压下试验系统,探索外压力作用下铸坯凝固过程中固液界面畸变的形成机制,解析其与各影响因素之间的关联性;另一方面,通过在铸坯非平衡凝固过程中引入固液界面畸变,开展基于畸变条件下非均质形核及枝晶生长动力学研究,探讨畸变对于铸坯凝固组织溶质分布的影响。最终,构建压下与中心偏析的机制模型,解析中心偏析形成的强关联因素,从而对连铸生产过程进行优化。项目研究成果将为开发连铸轻压下或重压下技术抑制铸坯中心偏析等缺陷提供科学依据和技术指导。

结项摘要

连铸是目前钢铁工业生产的重要环节,是整个钢铁生产中的重要相变过程,围绕钢从钢水到连铸坯凝固过程的研究一直是行业热点,特别是近年来无缺陷铸坯概念的提出,更为连铸研究提供了一个明确方向。铸坯凝固组织的中心疏松、中心偏析等一直是影响铸坯质量的关键性因素之一,本项目从铸坯初始凝固界面、初生晶粒到枝晶生长过程进行研究,研究凝固过程参数对最终凝固组织的影响,具有良好的理论和实际意义。本项目从压力作用下固液界面发生畸变后,形核与枝晶生长行为及其对凝固组织及中心疏松、中心偏析等缺陷的影响,主要进行了三个方面的研究:开展连铸坯凝固过冷条件下非均质形核及枝晶生长动力学理论分析,并进行相关试验研究,探究过冷条件下铸坯非平衡凝固的机理;通过建立连铸坯压力作用下凝固过程热态物理试验系统,研究铸坯在压力作用下坯壳畸变及调控机制;以铸坯固液界面沿畸变区枝晶生长动力学为基础,研究坯壳畸变作用下铸坯溶质分布特征,分析压下对中心偏析的内在影响,探寻坯壳形变过程中液相形核与枝晶生长机理及对中心偏析等缺陷影响的内在机制。研究发现,当对凝固过程的试样施加外力时,促进了钢液在试样芯部流动,实现铸坯中心补缩;同时,使枝晶破碎进入液相区域为凝固过程提供新相形核,改善铸坯疏松和偏析缺陷。在中心固相率小于0.7时,试样坯壳畸变量为1mm,2mm,4mm均对试验试样的凝固过程有一定程度的影响。坯壳畸变对试样中心凝固过程及最终组织有较为明显的影响,通过试样CT结果分析,实施压下后试样中心孔隙率降低了1个数量级,表明对中心疏松具有明显消除作用,该指标对连铸坯的单位长度重量具有重要的影响。通过上述研究,其结果对连铸坯生产过程具有实际指导意义,将项目部分研究成果在宝武集团5台连铸机进行了工业验证,并在行业进行了初步推广应用。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(4)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
The Online Research of B2O3 on Crystal Behavior of High
B2O3对高晶态晶体行为的在线研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Hindawi
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林银河;郑斌;罗林根;贾玉龙;张立强
  • 通讯作者:
    张立强
四机四流中间包内型结构及流场优化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    金属世界
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐和平;张立强;赵傲南;张超杰;褚昌悦;ALINaqash
  • 通讯作者:
    ALINaqash
Analysis and Control of Surface Reticular Cracks in Medium Carbon Continuous Casting Round Billet
中碳连铸圆坯表面网状裂纹分析与控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Research Studies in Science, Engineering and Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    金友林;张立强;赵傲南;Naqash Ali;张超杰
  • 通讯作者:
    张超杰
1100 MPa级高强钢的低周疲劳行为
  • DOI:
    10.11900/0412.1961.2019.00291
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周红伟;白凤梅;杨磊;陈艳;方俊飞;张立强;衣海龙;何宜柱
  • 通讯作者:
    何宜柱
易切削1215MS钢精炼工艺优化及实践
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-6826.2020.06.016
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    金属世界
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张炜;邹虎;赵文渊;陈永峰;张立强;张超杰;赵傲南
  • 通讯作者:
    赵傲南

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其他文献

敲减ALPL基因对人牙髓干细胞凋亡的影响
  • DOI:
    10.15956/j.cnki.chin.j.conserv.dent.2016.04.006
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    陈琦;王红;刘文佳;杨振华;张立强;杨倩娟;金钫
  • 通讯作者:
    金钫
复合增湿方式下CFB-FGD塔内液固相浓度分布及其对脱硫过程的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔琳;张立强;李林;董勇;马春元
  • 通讯作者:
    马春元
应用支持向量机处理岩土材料的细观图像
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    重庆大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘延保;李勇;张立强;王军;曹树刚;刘玉成
  • 通讯作者:
    刘玉成
可信计算的研究与发展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国科学:信息科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈昌祥;张焕国;王怀民;王戟;赵波;严飞;余发江;张立强;徐明迪
  • 通讯作者:
    徐明迪
核磁共振技术定量表征致密砂岩气储层孔隙结构——以临清坳陷东部石炭系—二叠系致密砂岩储层为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    石油学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    房涛;张立宽;刘乃贵;张立强;王为民;于岚;李超;雷裕红
  • 通讯作者:
    雷裕红

其他文献

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张立强的其他基金

基于流变过程的高温铸坯内部裂纹形成机理及动态行为
  • 批准号:
    51874001
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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