电磁铸造铝合金大板坯的变形研究

设计了电磁铸造模拟试验装置,研究了电磁铸造大板坯工艺参数,如浇注温度、冷却水量、喷水孔距等对板坯变形的影响,探索板坯的变形与其凝固阶段温度场的关系及其控制方法。实验结果表明：合理调整影响板坯凝固进程的电磁铸造工艺参数,能够有效地减小变形,提高板坯平直度。     

冷却条件对铝板坯变形影响的试验研究

设计了动态测量板坯温度场和变形过程的试验装置，通过采用不同冷却边界条件的水库，研究了边界条件对板坯温度场和变形的影响。探索了板坯的变形行为与温度场的关系及其控制方法，试验表明：板坯的凝固进程直接影响其成形及冷却后的外形轮廓，四周均匀的凝固进程有利于得到平直板坯。     

工艺参数对镁合金铸轧板坯凝固前沿影响规律的研究

通过镁合金铸轧工艺试验,分析了辊面线速度、轧辊直径、铸轧区长度以及铸轧板坯厚度对铸轧区凝固前沿位置及板坯宏观质量的影响。试验结果表明,在铸轧区长度、板坯厚度一定的条件下,铸轧速度显著影响凝固前沿位置,并进一步决定镁合金铸轧板坯表面质量及宏观缺陷形成特征。在其他工况条件不变的情况下,铸轧速度必须根据铸轧区长度、板坯厚度进行调整,并将铸轧区凝固前沿控制在优化区域,可稳定工艺、提高板坯的表面质量。     

中冶赛迪板坯连铸机二冷设计技术

针对板坯连铸机二次冷却系统的工艺设计,开发了相应的通用设计仿真软件平台CISDI_SCSD R2011,该软件耦合板坯连铸二冷凝固传热数学模型、多元合金凝固微观偏析数学模型和基于目标表面温度的水量反算迭代算法,可广泛应用于板坯连铸机二次冷却系统的工程设计及优化改造。     

板坯连铸结晶器内凝固壳的测定与分析

在实际拉速１．４２ｍ／ｍｉｎ的实际工况下,通过漏钢坯壳获得了板坯连铸结晶器中坯壳的立体形貌,且对其凝固壳厚度分布进行了仔细测定。根据测定结果,分析了板坯宽面和窄面上的凝固差别,且给出了沿宽面和窄面中心线凝固比例系数的变化。坯壳的立体形貌和详实的凝固壳厚度分布数据给连铸过程数值模拟提供了宝贵的验证依据。     

电磁铸造大板坯凝固过程中热裂纹萌生机理分析

依据电磁铸造大板坯凝固进程的数值模拟结果，建立了预测热裂纹萌生部位及应力的解析表达式。对板坯产生的裂纹及其材质的组织结构的评价表明：热裂纹的萌生与材料的力学性能及组织结构没有必然联系；控制凝固过程中板坯表面温度是减少热裂纹萌生的有效方法。所得结果与裂纹实际情况吻合。     

连铸薄板坯和传统连铸板坯的凝固质量对比研究

本研究结合连铸薄板坯和传统连铸板坯的凝固组织特征，并利用建立的二冷控制模型分别计算了两者在凝固过程中凝固前沿及凝固壳的温度梯度，对它们的凝固条件和凝固过程及其偏析情况进行了对比分析。研究表明，薄板坯的二冷强度大，凝固速度快，组织细小、均匀，其内部溶质元素的偏析程度远低于传统连铸板坯。     

宝钢板坯连铸凝固与传热模型的开发

根据宝钢3号板坯连铸机的具体条件,建立了板坯连铸凝固传热数学模型,模型不仅具备对辊列设备、喷嘴布置的仿真,而且可以根据各种不同工艺条件计算铸坯温度场和凝固终点,经过现场测温与射钉试验,以及与引进日方的在线模型对比,其结果与该模型结果相当吻合。     

2205双相不锈钢板坯连铸过程关键工艺问题研究

由于2205双相不锈钢的凝固特性和铝脱氧工艺,使得连铸过程中存在水口堵塞、板坯表面凹陷和等轴晶率低等问题。针对上述情况对该钢种凝固特点进行了研究,解决了2205钢种浇铸过程中的工艺问题,提高了板坯的质量。     

基于遗传算法的板坯连铸凝固模型表面喷雾冷却优化研究

目的对连续铸造过程中凝固模型表面喷雾冷却进行优化,实现表面温度的最优冷却。方法分析板坯的连铸工艺过程,推导板坯连铸的凝固模型,获得热传递方程式,对冷却过程的边界条件进行约束。对凝固模型进行仿真验证,与基准温度变化曲线进行比较。结合具体实例确定冷却过程中需要优化的目标对象,采取遗传算法搜索最优解,对相关参数进行仿真。结果和优化前相比,优化后板坯凝固过程中单位时间内温度变化波动较小,水流量密度最大值约为35 L/(m~2·s)。结论优化后的板坯连铸过程中单位时间内喷雾冷却温度变化均匀,喷水量较少,能避免板坯连铸凝固模型表面裂纹的产生,提高产品的质量,效果较好。     

超高速连铸结晶器内坯壳的传热行为

超高速连铸漏斗结晶器内坯壳的生长速率对铸坯表面质量有着显著的影响。基于节点温度继承算法(NTI),运用ANSYS有限元软件建立了结晶器内钢水凝固的三维瞬态导热模型,解析了浇注温度和拉速对薄板坯传热行为的影响。研究表明,随着拉速从4.0提高到6.0 m/min,结晶器出口坯壳最大厚度由26减小到12.8 mm,结晶器出口坯壳表面最高温度从1 209增加到1 305 ℃。而浇注温度从1 550 ℃提高到1 560 ℃对坯壳的表面温度和厚度影响不大。     

薄板坯连铸结晶器内钢水凝固传热数值模拟

为研究薄板坯连铸高拉速下结晶器内坯壳生长过程,利用ANSYS有限元模拟软件,建立了CSP薄板坯连铸结晶器内钢水凝固传热数学模型,并通过实际测量得到的凝固坯壳厚度验证了模型的合理性。对结构用钢Q235B钢种,1 500 mm×60 mm规格在结晶器内凝固过程进行了模拟,研究了不同拉速、不同结晶器冷却水量对凝固的影响。研究结果表明,随着拉速降低,坯壳厚度增加;随着结晶器水量增大,坯壳厚度增加,模拟结果与实测结果相符合,为实际生产优化工艺参数提供了理论参考。     

连铸工艺参数对板坯凝固终点的影响

以Q235钢为试验对象,利用射钉法在铸坯1/4位置处测量出230 mm×1 510 mm断面在1.05 m/min拉速下的坯壳厚度,以此为基础,优化凝固计算模型,确定液相穴长度及凝固终点,并验证了铸机预报结果;通过计算结果分析连铸拉速、浇铸过热度及二冷比水量等工艺参数对连铸板坯的凝固终点位置的影响,得到了液芯长度与拉速、比水量等工艺参数之间的拟合关系,从而获得铸坯的凝固规律,为铸坯凝固末端轻压下及电磁搅拌技术的应用提供了有效的依据。     

水口结构对薄板坯初始凝固行为的影响

以薄板坯连铸结晶器为研究对象,采用有限元法,建立了流动、传热、凝固的三维耦合数学模型。重点研究了拉速及双侧孔水口出口面积比对结晶器内自由液面流动情况、铸坯表面温度分布与凝固坯壳生长的影响。结果表明,当拉速由6 m/min减少到4 m/min时,液面波动由±10.5 mm降至±4.5 mm,而结晶器出口处的坯壳厚度将由7.1 mm增加到9.5 mm;当水口出口面积比由1.56增加到2.00时,液面波动由±9.1 mm降至±7.1 mm,出口处的坯壳厚度减薄了0.4 mm。     

二冷电磁搅拌下板坯连铸机内流动和凝固行为

二冷电磁搅拌(S-EMS)是板坯连铸生产中重要的电磁冶金技术。采用数值模拟方法研究了二冷电磁搅拌对板坯连铸机内钢液流动和凝固的影响。数值结果表明,二冷区电磁辊产生的磁场主要集中在电磁辊附近。二冷电磁搅拌对结晶器钢液的流场影响不明显,对二冷区凝固坯壳的厚度影响也不明显。当上下两对电磁辊的电流方向相反时,二冷区流场呈三环式;当上下两对电磁辊的电流方向相反时,二冷区流场呈双蝶式。     

连铸板坯凝固过程中夹杂物运动模拟研究

基于CFD建立了连铸过程中钢液流动、凝固及夹杂物运动三维数学模型。考虑铸坯弧形和水口形状,研究了连铸板坯凝固坯壳对钢液流动和夹杂物运动的影响,得出了夹杂物的上浮率及在凝固铸坯上的分布。研究结果表明,铸坯凝固对钢液流场有显著影响。凝固坯壳阻碍钢液向下流动,考虑凝固的钢液回流区更靠近弯月面,钢液流出回流区更趋于向铸坯中心运动;凝固的夹杂物上浮率相对于不考虑凝固的夹杂物上浮率高。     

平行板型薄板坯连铸结晶器中钢液流动、凝固及溶质分布的三维耦合数值模拟

针对薄板坯平行板型连铸结晶器，建立了Fe—C二元合金紊流流动、凝固及溶质传输的三维耦合数学模型；并与水口模拟计算相结合，计算、分析了薄板坯平行板型结晶器内钢液的紊流流动、凝固及溶质分布．计算结果表明，由于薄板坯厚度尺寸限制，钢液液流冲击深度相对传统板坯明显减小，出水口射流对窄壁的冲击减弱，而对铸坯宽面的冲刷加强．出结晶器后，钢液流动变为向下的均匀平推运动．在结晶器出口处，由于钢液流动、凝固及溶质传输的相互作用，使得铸坯宽面靠近窄壁处的凝固壳厚度最薄，并在此处产生溶质分布强烈变化，易导致拉漏缺陷．     

小方坯连铸机高速结晶器的研究与设计

本文建立了铸坯凝固传热数学模型,模拟计算了铸坯温度场、坯壳厚度、热流场、坯壳热收缩应力场、坯壳与铜壁间气隙厚度,计算坯壳厚度与实测坯壳厚度基本吻合;计算结果为连铸机生产、连铸机设计提供依据.并设计了高速结晶器,平均拉速达3.5m/min.     

连铸坯凝固传热数学模型的研究

建立连铸坯凝固传热数学模型，利用现场实测数据对所建模型进行了验证，并对影响铸坯温度和坯壳厚度的拉坯速度、浇注温度、二冷区水量等因素进行了分析。结果表明：模型的计算精度满足实际生产的需要，影响因素中，拉坯速度和二冷区水量对铸坯温度和坯壳厚度的影响最大。因此调节拉速，改善二冷区制度是铸坯生产工艺中的重要操作。     

首钢3号铸机凝固末端电磁搅拌技术应用研究

研究了3号方坯连铸机拉速和二冷比水量对铸坯中心偏析的影响;在恒定的拉速下,通过射钉试验测定铸坯在不同冷却强度下的坯壳厚度,为末端电磁搅拌器的安装位置和电磁搅拌参数的确定提供依据;确定了最佳的末端电磁搅拌参数,使连铸坯中心碳偏析程度降低,连铸坯内部质量提高。