中文摘要：

本项目以超声波多点引入钢液处理改善高碳钢质量为应用背景,研究将超声波耦合棒直接插入高碳钢液处理时，如何选择超声波耦合棒材料。模拟钢液研究超声波多点引入的条件下，超声波在液体中的作用体积和最佳引入工位。研究超声波的比功率（单位体积钢液输入的功率）、频率、处理时间和钢液过热度对高碳钢凝固组织和中心碳偏析及钢的力学性能的影响。研究超声波直接引入钢液处理后，高碳钢凝固时的形核率和晶粒细化的机理；研究超声波

结论摘要：

将超声波工具头直接插入钢液进行处理，研究了超声处理对高碳钢凝固组织的影响，分析了超声处理对高碳钢凝固组织的作用机理。结果表明Mo-ZrO2-Al2O3金属陶瓷管可以作为超声处理钢液的工具头。钢液凝固过程中引入超声，明显细化高碳钢凝固组织，随超声功率增加，凝固组织细化程度提高；凝固组织细化程度与处理温度密切相关，1570℃时处理，几乎完全为细小等轴晶组织。加稀土Ce的高碳钢液凝固前超声处理，然后在钢锭模中凝固，可得到明显细化的凝固组织；随超声波功率的增大、超声处理时间的延长，凝固组织细化程度明显提高。采用冷却速度较快的钢锭模空冷，可得到均匀细小的凝固组织。凝固组织细化是超声空化作用下钢液中稀土氧化物、稀土氧硫化物的破碎而尺寸减小、数量增多，增加了非均质形核核心的数量，进而提高了形核率。在1510℃较低温度的高碳钢液凝固前超声处理，凝固后的铸锭内产生大量气孔，增大超声波功率、提高超声处理温度、采用冷却速度相对较慢的随炉冷却均可以降低超声处理后铸锭中气孔率。高碳钢液中添加钛，在凝固前进行超声处理，可以明显细化铸锭的凝固组织；但是在高碳钢液中添加铝，超声处理对其凝固组织的细化作用不明显。