连铸凝固过程中，因溶质元素在固液相溶解度差异和固液相间相对流动，导致连铸坯宏观偏析缺陷普遍存在。宏观偏析缺陷在后续均热过程基本无法消除，将轧制遗传至轧材形成带状组织缺陷，显著恶化轧材机械性能和产品稳定性。本书针对连铸坯宏观偏析缺陷，首先介绍连铸坯偏析缺陷分布特征及表征方法，分析连铸坯宏观偏析的形成机理，阐述国内外通用的控制措施及相关进展；其次根据连铸坯宏观偏析缺陷，建立多相多尺度凝固模型，分析不同因素条件下连铸坯宏观偏析分布特征及形成机理；进一耦合坯壳变形模型，分析连铸机辊缝偏差和机械压下作用下两相区熔体流动和溶质传输行为，详细探究关键参数对连铸坯偏析的演变规律；最后对当前连铸坯工业实验开展讨论，通过调整机械压下参数，控制连铸坯中心偏析缺陷。
姜东滨，男，主要从事连铸坯宏观偏析与控制研究，能够耦合微观晶粒形核生长与宏观熔体流动传热，建立多相—多尺度—多外场凝固模型，模拟研究连铸凝固过程凝固组织转变与溶质偏析分布特征，分析连铸电磁搅拌、机械压下、二次冷却等外场作用下宏观偏析演变规律。目前已发表学术论文20余篇，获批国家自然科学基金面上项目、青年项目、博士后项目资助。朱苗勇，男，主要从事高效洁净钢冶炼理论与技术，高效连铸理论与技术，冶金过程模拟仿真与智能控制。近年研究开发的高效洁净钢冶炼、表面无缺陷微合金钢板坯连铸、连铸凝固末端重压下等新技术在国内外得到了广泛推广应用，引起了国内外钢铁界的高度关注。获国家科技进步二等奖1项、省部级科技一等奖5项，获批了“十四五”国家重点研发项目1项、国家自然科学基金重点项目2项、面上项目；主持完成了国家首批新工科教改项目，获辽宁省教学成果一等奖，主编出版的国家级规划教材《现代冶金工艺学—钢铁冶金卷》获辽宁省首批优秀教材奖，负责的《冶金学》和《连铸关键工艺技术及过程控制虚拟仿真实验》课程被评为辽宁省一流课程。张立峰，男，1993年于重庆大学获得冶金工程本科学位，1998年于北京科技大学获得冶金工程博士学位。而后在日本、德国、挪威、美国五所大学从事教学科研工作。主要从事洁净钢和钢中非金属夹杂物及冶金过程模拟仿真研究。曾任挪威科技大学材料科学与工程系教授、密苏里科技大学材料科学与工程系副教授。2012年回国任北京科技大学冶金与生态工程学院教授、院长，2019年任燕山大学副校长。入选第四批国家“万人计划”创新领军人才、教育部“长江学者”特聘教授、国家杰出青年科学基金、中组部“青年千人”、科技部中青年科技创新领军人才、教育部首批“全国高校黄大年式教师团队”负责人。获光华工程科技奖青年奖、魏寿昆冶金青年奖，北京市、教育部、河北省、冶金学科技一等奖6项。获美国钢铁协会RichardJ. Fruehan奖，英国皇家工程院杰出访问学者（Royal Academy of Engineering Distinguished Visiting Fellow）。出版与钢中非金属夹杂物相关的专著10本、学术论文500 余篇。获授权4项国际专利、35 项中国专利和10 项软件专利权。担任过国内外18个刊物编委或审稿委员会成员，受邀为120 多个刊物审理稿件。担任教育部高校教学指导委员会材料类专业教学指导委员会委员、中国科学技术协会第九第九次全国代表大会代表、中国金属学会炼钢分会副主任委员。
目录 1 连铸坯宏观偏析缺陷... 1 1.1 宏观偏析分布特征及表征方法... 2 1.1.1 宏观偏析分布特征... 2 1.1.2 宏观偏析表征方法... 3 1.2 宏观偏析形成理论... 7 1.2.1 热溶质浮力理论... 7 1.2.2 枝晶搭桥与凝固收缩理论... 8 1.2.3 鼓肚变形理论... 9 1.2.4 热收缩理论... 10 1.3 宏观偏析模型研究进展... 11 1.3.1 理论解析模型... 11 1.3.2 数值计算模型... 14 1.4 宏观偏析控制研究... 21 1.4.1 电磁搅拌应用现状... 22 1.4.2 电磁搅拌技术研究进展... 24 1.4.3 机械压下应用现状... 30 1.4.4 机械压下技术研究进展... 31 1.5 小结... 35 参考文献... 35 2 连铸坯宏观偏析数值模拟... 43 2.1 多相凝固模型建立... 43 2.1.1 质量传输... 44 2.1.2 动量传输... 46 2.1.3 凝固传热... 47 2.1.4 溶质传输... 48 2.1.5 柱状晶尖端跟踪... 49 2.1.6 等轴晶粒形核... 50 2.2 边界条件... 51 2.2.1 入口边界条件... 52 2.2.2 自由液面边界条件... 52 2.2.3 出口边界条件... 52 2.2.4 铸坯表面边界条件... 52 2.3 多物理场相互耦合... 54 2.4 连铸坯宏观偏析的影响因素... 55 2.4.1 凝固收缩的影响... 57 2.4.2 热收缩的影响... 60 2.4.3 鼓肚变形的影响... 67 2.4.4 热浮力流动与晶粒沉淀的影响... 72 2.4.5 多因素的综合影响... 78 2.5 小结... 83 参考文献... 83 3 连铸机辊缝对宏观偏析的影响... 85 3.1 辊缝偏差模型与多相凝固模型耦合... 86 3.2 三维连铸坯凝固宏观偏析行为... 88 3.3 宽面中心凝固前期辊缝偏差的影响... 96 3.4 宽面中心凝固后期辊缝偏差的影响... 101 3.5 辊缝偏差位置的影响... 106 3.6 小结... 110 参考文献... 110 4 连铸机械压下对宏观偏析的影响... 113 4.1 机械压下模型与多相凝固模型耦合... 113 4.2 压下量的影响... 116 4.3 压下区间的影响... 122 4.4 小结... 126 参考文献... 127 5 连铸坯宏观偏析控制实践... 129 5.1 连铸生产参数... 129 5.2 凝固末端位置确定... 130 5.3 连铸坯中心偏析改善... 133 5.4 小结... 135 参考文献... 136
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