1、毕业设计（论文）开题报告学 院 材料科学与工程学院专 业 冶金工程学 号 姓 名 指导教师 日 期 1课题名称 电工钢连铸坯中夹杂物（析出物）的研究及相关热力学计算课题来源 与地方企业合作项目一、课题背景及意义（课题的立题依据及研究意义）冷轧无取向硅钢具有良好的磁性和加工性能，是制造发电机、马达的铁芯主要材料，是电力工业不可缺少的磁性材料。而对于无取向硅钢的磁性能影响最深的是钢中的夹杂物，它们的存在会严重影响到钢的磁性能，从而降低产品的质量。存在于钢中的非金属夹杂物都呈独立相，破坏了钢基体的连续性，造成钢组织的不均匀，从而影响了钢的性能。主要是降低材料的塑性，韧性和疲劳性能，尤其当夹杂物以不利
2、的形状分布特征存在时，对材料机械性能影响更加严重。同时，非金属夹杂物还可能使钢在轧制过程中容易形成裂纹，这些裂纹就是钢材的断裂源，严重影响到钢材的性能。非金属夹杂存在的另一危害就是钢材在受力过程中形成应力集中降低钢材强度。此外，钢中非金属夹杂物还会提高钢的脆性转变温度，使钢材有变脆的倾向。因此，在工业生产过程中，夹杂物应尽可能出去，或使其无害化。目前所生产的钢材的质量已经越来越难以跟上现代工程技术的发展的要求。所以，对于钢中夹杂物的研究受到越来越普遍的重视。2二、课题研究现状及发展趋势（课题研究领域的发展现状及可能的发展方向）相对于其他钢种，硅钢的生产工艺更加复杂，要求更加严格。全球只有少数企
3、业能够稳定生产高牌号的硅钢。他们掌握了生产硅钢的核心技术，手握大部分技术专利。但在我国，能够稳定生产高牌号硅钢的企业少之又少。所以开发高牌号硅钢的生产技术是现在最重要的研究方向之一。从目前的发展状况我们可以了解到硅钢铸坯中的夹杂物多为MnS、 AlN、 CuxS，并且多以复合夹杂物的形态出现。板坯凝固过程中，Mn、S 开始偏析、富集，并在结晶前沿生成微细 MnS 析出物，Al、N 浓度积超出平衡之后，也会以微细 AlN 析出物形式出现。板坯再加热过程中，当温度过高时，夹杂物会进行固溶，并在随后的轧制、冷却过程中弥散析出，不利于生产高牌号硅钢。所以实际生产过程中要降低再加热温度。关于夹杂物的分布
4、方面，铸坯中的夹杂物面积百分比和夹杂物个数分布具有一定的规律性，在铸坯厚度方向距离内弧 1/4 处，夹杂物分布比较集中，而在宽度方向，夹杂物的分布比较均匀。为满足节能、环保、高效以及用电器件多元化的需求，随着电工钢用途的不断增加，开发更高效的无取向硅钢刻不容缓。生产无取向硅钢原则为：高磁感、低铁损；优良的冲裁加工性；生产成本低。JFE开发的新型高效硅钢材料，在相同铁损的条件下具有较高的磁感；在相同磁感的条件下具有较低的铁损。同时，在相同铁损的条件下具有合适的硬度，以保证材料具有良好的冲片性能。为了降低因工作频率提高后造成的涡流损耗增加，近年来新日本制铁公司（NSC） 、JFE 等还开发了高频薄
5、带用钢。与普通 35H250 和0H310 牌号相比，新日铁生产的 20HTH1200 牌号产品的铁损 W10/400 达到了 11W/kg，较前者降低 1/21/3。为了降低高频变压器设备噪音，节约大功率输电能耗，新日铁、浦项等开发了 6.5%Si 硅钢。该产品最薄可达 0.2 mm，磁感 B8 达到1.27T，铁损 W15/50、W 5/1000、W 1/10,000 分别达到 0.55、8.4 和 16.7W/kg3三、研究内容及研究目标（对研究的内容进行说明，并阐明要达到的目标）研究内容：1、 对实际生产连铸坯采用实验分析的方法检测分析其中夹杂物的组织结构。2、 使用 Theam-ca
6、lk 热力学计算模拟软件对不同夹杂物在固相中的析出温度进行模拟计算。3、 将检测所得数据与模拟计算所得数据进行比较分析。研究目标：在目前的生产条件下，我国的硅钢性能与国际最高水平还有着不小的差距。通过对硅钢连铸坯中夹杂物的检测分析，结合不同夹杂物在不同温度下析出的规律，以此改进现有的硅钢连铸过程的生产工艺，对我国硅钢产品的质量提升具有十分重要的现实意义。四、预计的研究难点（课题研究过程中可能遇到的理论难题或技术难点）1、 在不同的温度条件下，连铸坯中夹杂物的析出量不同且夹杂物种类较多，需进行多次实验及计算。2、 学习并熟练运用 Theam-calk 热力学计算模拟软件以达到预期计算结果。3、
7、连铸过程中夹杂物的状态易受影响，可能导致难以找到最终连铸坯中夹杂物状态以及析出的规律。五、创新点（选题、观点、理论、材料、方法等创新点）1、 本课题脱胎于与本地企业研究项目。具有一定的实际应用价值。2、 在已有的文献中，对于钢中夹杂物的研究对象多数为成品钢，鲜有对连铸坯的研究。4六、进度计划（根据研究内容及研究目标所预计的进度安排）2014. 1.2014.12. 阅读相关文献，了解课程设计的研究背景及现状；2014.12.2015. 1. 确定课题研究方向，明确论文标题，并进一步阅读中外文文献；2015. 2.2015. 4. 在师长的帮助下完成既定实验任务及计算结果；2014. 4.201
8、5. 5. 处理实验所得数据以及计算结果，两者结合确定课题研究目标是否达成；2015. 5.2015. 6. 撰写毕业设计论文，完成最后修改，并提交论文。七、资料来源 （指能够支持“课题背景” 、 “课题研究现状及发展趋势”所论述内容的主要文献资料）1陈凌峰，赵志毅，无取向硅钢磁性能提升技术进步及其发展动向A，电工材料， No.3，41-47 ，20132吕学钧，张峰，硅钢铸坯再加热过程中夹杂物的析出行为A，电工材料，No.2，23-27，20133樊立峰，许学勇，岳尔斌，高牌号无取向硅钢铸坯夹杂物浅析M，宽厚板，第 13 卷第 4 期，21-23，2007 年 8 月4吕学钧，张峰，王波，夹
9、杂物对无取向硅钢磁性能的影响M，特殊钢，第 33 卷第 4 期，22-25，20125余其红，钢水及其铸坯非金属夹杂研究D ，武汉，武汉科技大学，2007.5.6薄凤华，邢阳，张金利，宋义昭，鞠新华，无取向电工钢中夹杂物的分析J ，冶金设备，第 199 期，2012，24-257卢凤喜译 ，詹东方校对，电工钢中的析出物J，Journal of Magnetism and MagneticMaterials，2008，320，2423-24298Kunok Chang，Weiming Feng，Long-Qing Chen，Effect of second-phase particle morphology on grain growth kineticsJ，Acta Materialia 57 (2009) 522952369Hiroki OHTA and Hideaki SUITO，Precipitation and Dispersion Control of MnS by Deoxidation Products of ZrO2，Al 2O3，MgO and MnOSiO2 Particles in Fe10mass%Ni AlloyJ，ISIJ International，Vol. 46 (2006) ，No. 4，pp. 4804895
