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1 液态金属的结构和性质1

1.1 金属的膨胀和熔化1

1.1.1 金属的膨胀1

1.1.2 金属的熔化2

1.2 液态金属的结构3

1.2.1 液态金属的结构理论3

1.2.2 液态金属的X射线衍射分析4

1.2.3 液态金属的实际结构5

1.2.4 对液态金属结构研究的新进展6

1.3 液态金属的性质7

1.3.1 液态金属的黏滞性（黏度）及其意义7

1.3.2 液态金属的表面张力10

1.3.3 金属的性质与液态合金流动性的关系14

参考文献16

2 铸坯的结晶与凝固17

2.1 凝固的热力学17

2.1.1 纯金属的凝固17

2.1.2 二元合金的稳定相平衡19

2.1.3 溶质平衡分配系数21

2.1.4 液—固界面成分23

2.2 形核和界面动力学过程24

2.2.1 均质形核24

2.2.2 非均质形核26

2.2.3 固—液相界面结构27

2.2.4 晶体的长大28

2.3 液态金属的结晶过程31

2.3.1 晶核形成32

2.3.2 晶核长大33

2.4 铸坯的凝固方式36

2.4.1 铸坯的凝固特点36

2.4.2 钢水在结晶器中的凝固过程38

2.4.3 铸坯的凝固结构42

2.4.4 常见连铸机型铸坯的凝固特点43

2.4.5 近终形连铸技术与电磁连铸技术的凝固特点44

2.5 铸坯的凝固时间48

参考文献50

3 铸坯凝固传热及数学模型51

3.1 铸坯凝固传热的特点51

3.1.1 铸坯凝固过程的特点51

3.1.2 铸坯凝固过程传热的特点52

3.1.3 铸坯凝固过程热平衡52

3.2 钢液在结晶器内的传热55

3.2.1 凝固坯壳的形成55

3.2.2 结晶器传热机构59

3.2.3 结晶器内钢水热量的传出63

3.2.4 影响结晶器传热的因素68

3.3 二次冷却区传热73

3.3.1 二冷区热平衡73

3.3.2 影响二冷区传热的因素74

3.3.3 二次冷却制度的制订原则80

3.3.4 二次冷却的控制方法85

3.4 铸坯凝固传热数学模型86

3.4.1 铸坯凝固传热方程描述87

3.4.2 差分方程的建立90

3.4.3 计算程序94

3.4.4 数学模型的验证与应用96

3.5 近终形连铸的凝固传热特点97

3.5.1 薄板坯连铸的主要特点98

3.5.2 薄带连铸的主要特点99

3.5.3 异型坯连铸的特点100

3.6 非晶合金连铸凝固传热的特点101

参考文献102

4 铸坯组织及控制104

4.1 铸坯典型宏观组织104

4.1.1 铸坯典型宏观组织的形成105

4.1.2 铸坯宏观组织结构凝固的特点105

4.1.3 形成理论发展106

4.2 铸坯凝固组织的控制112

4.2.1 铸坯凝固组织对质量的影响112

4.2.2 影响铸坯宏观组织形成的因素113

4.2.3 凝固组织的控制115

参考文献122

5 铸坯的收缩124

5.1 金属凝固收缩124

5.2 铸坯中的缩孔和缩松125

5.3 防止铸坯产生缩孔和缩松的途径127

5.3.1 控制工艺参数129

5.3.2 电磁搅拌130

5.3.3 轻压下技术130

5.3.4 凝固末端强冷131

参考文献131

6 铸坯凝固过程中的气体132

6.1 炼钢过程中气体的溶解和排除132

6.1.1 气体在钢液中的溶解132

6.1.2 钢液中气体的排出134

6.2 铸坯凝固过程中气泡的析出条件136

6.2.1 凝固过程中气体浓度的富集136

6.2.2 铸坯凝固过程中气体的析出条件137

6.2.3 铸坯中气泡的形成138

6.3 气体对连铸坯质量的影响139

6.4 铸坯皮下气泡的特征142

6.5 铸坯中气泡的形成原因144

6.5.1 各因素对钢液二次氧化的影响145

6.5.2 水蒸气的影响149

6.6 铸坯皮下气泡的分布150

6.7 铸坯气泡的改进措施151

6.7.1 防止二次氧化151

6.7.2 保护浇注质量效果151

参考文献153

7 铸坯化学成分的不均匀性154

7.1 微观偏析154

7.1.1 枝晶偏析155

7.1.2 晶界偏析159

7.2 宏观偏析160

7.2.1 枝晶间液体的流动对宏观偏析的影响160

7.2.2 正常偏析162

7.2.3 逆偏析164

7.2.4 V形和逆V形偏析165

7.2.5 中心偏析166

7.2.6 带状偏析170

7.2.7 重力偏析171

7.3 偏析控制172

参考文献173

8 铸坯中的非金属夹杂物174

8.1 非金属夹杂物的分类、来源及对铸坯质量的影响174

8.1.1 非金属夹杂物的分类174

8.1.2 非金属夹杂物的来源175

8.1.3 非金属夹杂物对铸坯质量的影响176

8.2 连铸过程非金属夹杂物的生成177

8.2.1 非金属夹杂物生成的热力学条件177

8.2.2 浇注前形成的非金属夹杂物178

8.2.3 浇注时形成的非金属夹杂物180

8.2.4 凝固时形成的非金属夹杂物182

8.3 非金属夹杂物的长大、分布和形状184

8.3.1 非金属夹杂物的长大184

8.3.2 非金属夹杂物的分布185

8.3.3 非金属夹杂物的形状190

8.4 非金属夹杂物的评价191

8.4.1 非金属夹杂物的评级191

8.4.2 非金属夹杂物的鉴定192

8.5 连铸过程中非金属夹杂物的去除201

8.5.1 中间包中夹杂物的去除201

8.5.2 结晶器中夹杂物的去除206

8.6 非金属夹杂物的控制209

8.6.1 转炉操作过程非金属夹杂物的控制209

8.6.2 钢包精炼过程非金属夹杂物的控制210

8.6.3 连铸过程非金属夹杂物的控制210

参考文献213

9 铸坯裂纹及其他缺陷215

9.1 铸坯表面缺陷及其控制216

9.1.1 铸坯表面振痕及其控制216

9.1.2 铸坯表面裂纹及其控制219

9.1.3 表面夹渣及其解决方法230

9.2 铸坯的内部缺陷及其控制231

9.2.1 铸坯的中心裂纹232

9.2.2 内部裂纹产生的原因及预防措施232

9.3 铸坯的形状缺陷及其控制233

9.3.1 鼓肚变形234

9.3.2 菱形变形（脱方）235

9.3.3 圆铸坯缺陷236

参考文献237

10 铸坯成型新技术239

10.1 连铸技术的发展239

10.2 结晶器电磁制动技术239

10.2.1 电磁制动的原理及发展239

10.2.2 电磁制动条件下结晶器内钢液的冶金行为240

10.2.3 电磁制动的冶金效果243

10.2.4 电磁制动在国内的应用研究244

10.3 直浇道电磁搅拌技术245

10.3.1 直浇道电磁搅拌技术的原理245

10.3.2 直浇道电磁搅拌技术的冶金效果246

10.3.3 直浇道电磁搅拌对铸坯凝固的影响247

10.4 结晶器在线调宽技术247

10.4.1 结晶器在线热态调宽原则247

10.4.2 工艺原理及设备248

10.4.3 结晶器调宽过程中窄边坯壳受力249

10.4.4 宽边坯壳变形过程的受力249

10.5 液压非正弦振动技术250

10.5.1 非正弦振动技术研究现状250

10.5.2 非正弦振动及其参数251

10.5.3 非正弦振动基本参数的选择251

10.6 双结晶器法252

10.6.1 双结晶器的原理252

10.6.2 双结晶器在复合材料连铸中的应用253

10.7 INMO结晶器和OPTIMUM最优化扇形段的应用253

10.7.1 OPTIMUM扇形段的结构253

10.7.2 INMO结晶器（Integral Mould整体式结晶器）254

10.8 动态轻、重压下技术255

10.8.1 轻压下改善铸坯内部质量256

10.8.2 动态轻压下冶金效果257

10.8.3 动态轻压下设备的特点260

10.8.4 动态轻压下技术的应用260

10.8.5 重压下技术261

10.9 动态二冷控制技术261

10.9.1 二次冷却控制技术262

10.9.2 铸坯低倍试样分析262

10.9.3 连铸动态二冷配水技术263

10.9.4 工程应用实践263

10.10 电脉冲处理钢液改善铸坯凝固组织264

10.10.1 电脉冲孕育处理的原理264

10.10.2 电脉冲处理技术对方坯的冶金效果265

10.10.3 电脉冲处理技术对板坯的冶金效果266

10.11 连铸结晶器喂稀土处理266

10.11.1 连铸结晶器喂稀土处理266

10.11.2 连铸机结晶器喂稀土工艺的冶金效果267

10.12 缓冷型保护渣的应用268

10.12.1 缓冷型连铸保护渣268

10.12.2 缓冷型保护渣的冶金效果269

10.13 反向凝固技术270

10.13.1 反向凝固技术的原理270

10.13.2 反向凝固技术的冶金效果270

10.14 连续定向凝固技术271

10.14.1 定向凝固的原理271

10.14.2 连续定向凝固技术研究状况272

10.14.3 连续定向凝固技术的应用273

10.15 半固态金属成型技术274

10.15.1 半固态成型技术的特点274

10.15.2 半固态金属的几种新型流变铸造技术275

10.15.3 半固态成型技术的发展趋势278

10.16 金属喷射成型工艺278

10.16.1 金属喷射成型原理278

10.16.2 喷射成型在钢铁材料方面的应用279

10.16.3 喷射成型技术的产业化发展282

10.17 空心铜管坯水平电磁连铸法283

10.17.1 水平电磁连铸法的原理283

10.17.2 电磁场对空心管坯外表面的影响283

参考文献285