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弹簧是十分重要的机械零件,在各种机械中弹簧起着缓冲、减震、储能、连接、支撑、密封、传动等作用。工作中须承受拉、弯、压、扭和冲击等载荷周期性交变应力作用,有时还要承受极高的短时突加载荷。为生产出优质弹簧钢,必须在冶金质量上加以控制,减少钢中大颗粒脆性夹杂物和点状不变形夹杂物的含量,提高产品洁净度。本论文以新疆八钢电炉厂“电炉—LF炉—小方坯连铸”工艺生产60Si2Mn弹簧钢为基础,对弹簧钢洁净化生产工艺进行了研究。①采用系统取样,结合金相观测、全氧分析、大样电解、电子探针和稀土氧化物示踪等手段,对八钢电炉厂电炉—LF炉—小方坯连铸生产60Si2Mn的洁净度进行了系统研究,精炼后钢液T[O]为95×10-6,中间包内T[O]为94×10-6,铸坯中T[O]为54×10-6,了解了各阶段钢中夹杂物的数量,尺寸分布和类型,找出了大型夹杂物来源,根据影响钢质量的主要因素,提出了有针对性的改进方案,优化设置了控流装置。改进后,钢中有害夹杂物数量大大减少,质量明显提高,铸坯T[O]由54×10-6下降到28×10-6。②运用极值统计理论,对实验数据进行分析,估计出某炉铸坯中的最大夹杂物特征尺寸值,其值与大样电解实际测得夹杂物尺寸分布较吻合。运用该法可对钢中夹杂物最大尺寸进行判断,为冶炼过程中降低夹杂物尺寸提供参考。③采用FLUENT商业软件,对八钢四流方坯连铸中间包内钢液的流动行为进行了分析。计算表明,使用合理的控流装置,能够形成有利的流动形态。挡墙的存在使钢液流出挡墙后流向自由液面,而且由于流动路线的延长,夹杂物上浮的机会增多,且出口上方比无控流装置时平稳。安装控流装置后也使得中间包内温度分布均匀,近流和远流之间温度差明显减少,数值模拟结果表明,安装V型控流装置后中间包内的最大温差值减少了4.8K,有利于现场实际操作。此外,还制作了夹杂物粒子在三维中间包内的动态过程,更好地揭示了该运动过程。