某钢厂连铸机铸坯冷却系统优化改造与应用

主要针对某钢厂连铸机结晶器及铸坯冷却系统在优钢生产中所暴露出连铸坯表面裂纹以及中心偏析、内部疏松等质量缺陷,通过对结晶器、配水模式、二次冷却系统等设备进行实用性优化改造,改善了铸坯冷却效果,降低了维修量和劳动强度,使连铸机满足了优钢铸坯的生产需求,且铸坯质量优良稳定。     

基于结晶收缩特性的连铸矩形坯成形曲线研究

针对传统连铸结晶器效率低、拉坯速度慢、铸坯表面及形状缺陷等问题,设计并加工了一种高效、高速、高质（Efficient,speedy and quality,ESQ）连铸结晶器内腔形线。基于矩形坯结晶器内传热和结晶收缩行为特性,推导并建立了结晶器铜管内腔形线几何模型,运算得到形线曲线表达式和锥度表达式。根据连铸坯热交换收缩组成模型,针对高碳钢材料大矩形坯规格修正原模型及表达式,将优化结果与钢厂传统形线对比分析。依托Matlab/GUI二次开发了结晶器形线尺寸输出系统,为现有钢厂设计并加工了230 mm×170 mm断面U71Mn钢种结晶器芯棒和铜管,保持其他连铸条件基本不变,使现有连铸机拉坯速度从1.1 m/min提高至1.6～1.7 m/min。结果表明,得到的连铸坯产品表面质量与原产品相近,且并无形状缺陷,验证了模型计算的合理性和正确性。相比于传统连铸结晶器内腔形线,新形线曲线提高了结晶器的换热效率,且保证了铸坯质量,这为增加连铸坯产量提供了基础。     

提高连铸机结晶器振动伺服液压缸可靠性途径的初析

近年来,连续铸钢法在钢铁行业已得到了广泛的应用,其核心技术是连铸机的拉坯速度,而结晶器是影响连铸生产速度和质量的关键设备。该文简要介绍了连铸机及结晶器液压振动装置,分析了振动伺服液压缸的失效形式,并提出了如何提高连铸机结晶器振动伺服液压缸可靠性的方法。     

变距双滑块曲柄驱动结晶器非正弦波形及参数

针对现有液压驱动的连铸机结晶器非正弦振动技术同步性较差、伺服缸偷停和维修量大,以及机械驱动的连铸机结晶器振动装置非正弦振动振幅和特有的波形偏斜率在线不可调的问题,研究开发一种新型的变距双滑块曲柄驱动结晶器非正弦振动发生装置。该装置与以往机械式驱动的非正弦振动发生装置不同,随着变距δ的变化波形函数振幅A和偏斜率也随之变化,实现了结晶器非正弦振动的波形偏斜率、振幅和振动频率均能在线可调,为拉坯速度和振动参数的精确同步控制创造了条件。实现的波形更加符合连铸结晶器振动的机理,在上升期具有较小且较恒定的上升速度,在下降期具有较大的负滑脱速度和较小的负滑脱时间,有利于提高铸坯质量和拉坯速度。驱动装置尺寸小、波形调节简单,投资少,特别便于现有连铸机改造,是一种较理想的连铸机结晶器振动发生装置。     

CSP结晶器在线调宽调锥液压故障分析与排除

马钢CSP薄板坯连铸连轧生产线上的连铸机使用漏斗型板式结晶器,其宽度和锥度可在连续浇注中不降低拉坯速度的前提下在线连续调节。重点介绍结晶器在线调宽的原理、方法以及液压控制故障的分析与排除。     

结晶器断面尺寸及锥度设计

结晶器是连铸机中一个非常关键的设备,结晶器的断面尺寸和锥度是结晶器设计中最重要的参数.它直接影响结晶器的结构尺寸、铸坯的形状和铸坯质量,甚至直接影响铸机能否顺利生产.     

方坯连铸机结晶器振动装置的机构分析

结晶器振动装置的作用是防止初凝坯壳和结晶器壁发生粘结而被拉破.对方坯连铸机结晶器振动装置机构进行分析,同时为该机构的进一步改进提供了必要的分析依据.     

结晶器非正弦高频振动电液伺服控制系统的研究

开发了非正弦振动波形和计算机控制的电液伺服系统,用于提高拉坯速度和铸坯的表面质量,利用C语言和汇编语言编制了界面友好的计算机控制软件,推导了液压伺 服控制系统的数学模型。在半板簧结晶器振动试验装置上,模拟了小方坯连铸机的非正弦振动,研制的液压伺服控制系统响应速度快、控制精度高,完全满足了工业生产的要求。     

铯源钢水液面控制系统的原理与故障分析

该系统可连续测量结晶器的钢水液面,并能在线切换不同钢坯断面参数,输出随液面高度线性变化的电压或电流模拟量,送给液位调节系统,从而实现自动控制拉坯或浇钢速度,并且使钢水液面稳定地保持在预定的高度上。因此可提高连铸机作业率,保持钢锭质量,并且减轻浇铸工人的劳动强度,同时大大减轻了维护人员的工作强度。     

基于高温铸坯黏弹塑性的坯壳动态鼓肚研究

基于高温铸坯材料黏弹塑性本构方程,建立了坯壳动态鼓肚数学模型。根据坯壳不同的初始状态与变形历史确定了两种边界条件。利用模型计算坯壳鼓肚变形,并与实测数据进行对比,验证了理论解的正确性以及模型的有效性。根据鞍钢工业板坯连铸机的设备工艺参数,分别计算了刚出结晶器的坯壳和远离结晶器的坯壳的鼓肚变形曲线,以及坯壳在固液交界面处的应变与应变速率。分析了铸坯坯壳在铸机扇形段内的鼓肚变形与应变变化规律,并讨论了辊间距、     

结晶器振动方式解析与连铸机非正弦振动技术

本文从结晶器振动参数和保护渣耗量对振痕深度及结晶器润滑影响等方面分析了高速浇铸条件下正弦振动方式和非正弦振动方式的开发和运用及其某钢厂3#连铸机非正弦振动技术。     

Cooling of a cylindrical crystallizer in a mold continuous-casting machine

The results of structural calculations for the cooling of a cylindrical crystallizer in a continuous casting machine for steel molds are given. The material for crystallizer walls has been replaced. The novelty of this study has been validated with an invention patent.     

铸铁冷却壁套管钻铁水现象的工艺研究

在铸造生产过程中,高炉冷却壁经常出现套管钻铁水现象,严重影响铸件质量并导致产品报废。文中从实际出发,系统分析了这一现象产生的原因,探索了几条有效解决该问题的工艺办法,取得了较为满意的效果。     

Wear behavior of natural diamond tool in cutting tungsten-based alloy

Natural diamond tool is quickly worn out while cutting a workpiece made of a tungsten-based alloy. This paper presents a new approach to reduce tool wear: ultrasonic vibration cutting of a workpiece made of a tungsten-based alloy based on gas–liquid atomization cooling. An atomizer is a device which mixes carbon dioxide gas with vegetable oil and changes the liquid into minute droplets, which are carried by a stream of gas. Atomizer is also a device that incorporates a venture device to translate liquid into a gas stream. The atomized minute droplets act as the cooling and lubricating medium to protect the tools. The system is designed to ensure that droplets can spread all over the surface of a work piece. At a constant spindle speed, feed rate, and cutting depth, the experiments were carried out for investigating the effects of the tool vibration parameters, carbon tetrachloride liquid flow rate, carbon dioxide gas flow, and gas–liquid mass ratio on the tool wear. The experiments showed that the technology of ultrasonic vibration with gas–liquid atomization cooling effectively prolongs the tool life in cutting tungsten-based alloy.     

强制风冷在大型铸钢件砂芯上的应用

通过活动横梁铸件简化模型研究了冷铁、自然风冷和强制风冷对厚壁回转体大型铸钢件凝固时间和砂芯温度场的影响。砂芯采用强制风冷铸件凝固时间最短,而采用冷铁不能缩短铸件凝固时间。通过对比不同冷却条件砂芯的温度场发现无强制冷却砂芯和冷铁砂芯分别在13 h和12 h出现热饱和现象,随后砂芯中心到铸件的温度梯度转为负值,砂芯向铸件输送热量;而砂芯采用自然风冷和强制风冷时从砂芯中心到铸件建立了正的温度梯度,能有效吸收铸件凝固期间释放的热量而改善其冷却条件;强制风冷对流换热系数高,冷却作用明显。对活动横梁铸件原始工艺改进,砂芯采用强制风冷;模拟结果与原始工艺相比缩孔位置上移,表明冒口补缩能力增强;同时砂芯实测温度场与模拟温度场相吻合,验证了模拟结果的可行性,由于砂芯在高温热作用下的时间短,经改进工艺所生产的活动横梁铸件中心孔表面无机械粘砂。     

基于电磁泵驱动的液态金属冷却系统研究

液态金属相比传统冷却液有较高的导热系数和较低的运动粘度,利用液态金属作为冷却液的散热系统具有散热能力强、系统压力损失小的特点。为了验证镓铟合金冷却液散热系统的散热能力,理论上分析了液态金属的优势,利用铸造工艺及填充工艺研制了一套一体式液态金属冷却系统。采用有限体积法对冷却系统进行仿真分析,得到了冷却系统的温度分布。同时利用热电偶和红外成像仪开展冷却系统的实验测试,测试结果验证了仿真分析的准确性。     

半固态铸造技术研究的进展

半固态铸造是一种新的材料成形技术 ,采用半固态铸造技术成形可以实现产品的低成本、高产出及高质量。本文着重介绍了半固态铸造合金的坯料制备和成形方法 ,同时分析了搅拌速度和金属液冷却速度对一次相的影响 ,还对半固态合金微观组织的形成和演化以及充型过程数值模拟等进行了分析 ,提出了发展半固态铸造技术值得重视的问题     

Microstructural characterization,defect and hardness of titanium femoral knee joint produced using vertical centrifugal investment casting

Centrifugal investment casting is an attractive method of producing orthopedic implants. This study investigated the effects of low rotational speed of vertical centrifugal investment casting on the microstructural characteristics, porosities and hardness of a titanium femoral knee. The centrifugal investment casting was conducted at 45-65 rpm. The microstructure, defects and microhardness of titanium resulting from centrifugal investment casting were discussed. Experimental results showed that centrifugal casting at a rotational speed of 45-65 rpm could obtain the casting without damaging the surface. The largest inner defect was typically the shrinkage because of the solidification process beneath the smallest parts. The microstructure transformed from a fine grain on the subsurface to a slightly coarse one in the inner region. Microhardness profiles on the cross section presented a decreasing tendency from the surface to the inner region because of the shift of the microstructure.     

凝固过程应力场模拟技术在大型铸钢件中的应用

基于FDM／FEM方法，对某水轮机下环铸件的整个铸造过程中的热应力进行了模拟计算。模拟中采用接触单元法处理铸件与砂芯之间力的作用，改进了传统的铸件／铸型边界条件处理方法。根据应力场模拟结果，分别采用不同的判据，对铸件整个凝固、冷却过程中的热裂和冷裂倾向性进行了预测。揭示了铸件从凝固到冷却至室温的变形规律，为控制铸件收缩尺寸提供了参考。实际生产结果与预测结果相吻合。     

Computational modeling and control system of continuous casting process

A finite difference model was developed and applied to calculate the temperature distribution and solid shell thickness profile of continuous cast in a steel plant and to control the process of continuous casting. In the developed model, the optimization module of the water distribution of secondary cooling zone was established according to the metallurgical criterion for billet and target temperature controlling principle. The quantitative relation expressions of casting speed and water amount can be regressed by the result data. Meanwhile, the non-linear material properties of specific heat and thermal conductivity as well as phase changes during solidification were considered in the model. The calculated results of the model were in good accordance with measured data in the steel plant. Finally, a continuous casting and control system was developed based on the model. The relations between technology parameters including casting speed, cooling intensity, superheat of melt, and the casting process were analyzed with the system. The system could also be used to predict the optimum process parameters and the water distribution of secondary cooling zone on the new steel grade continuous casting.