连铸三维宏观传输模型—枝晶凝固微观特性的耦合研究

根据所建立的连铸三维宏观传输数学模型中，对枝晶凝固微观结构参数的影响效果进行了充分地耦合研究，包括：枝晶臂间距，枝晶凝固模式和糊状区渗透特性．宏观模型中，采用微观偏析半解析模型来对浇铸钢种的非平衡凝固路径进行近似确定，其中枝晶臂间距是重要的影响参数，即所谓的一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距，必须考虑后者随凝固过程的变化情况；连铸凝固过程中，两相糊状区的渗透特性对于铸坯的流场以及温度场和溶质浓度场具有重要的影响作用，模型中采用复合理论方法来对其加以了描述，即根据临界的固相分数值将糊状区分别视为非牛顿半固相流体和多孔介质；在确定多孔介质的渗透率时，考虑了枝晶凝固模式的影响效果，等轴晶区对应于各向同性渗透率，柱状晶区则对应于各向异性渗透率．采用该连铸三维耦合模型，并结合早前建立的连铸二维传热模型，针对某钢厂1号方坯连铸机进行了复合数值模拟研究，且研究成果已投入到铸机的实际生产运行中．工厂现场的生产状况表明，数值仿真结果具有较好的合理性和实用性，说明该三维耦合模型具有良好的仿真精度， 可广泛应用于实际连铸过程的数值仿真研究中．     

连铸坯凝固组织均质化技术的研究现状及进展

造成连铸坯宏观偏析的最主要原因是连铸坯在外部强冷条件下形成发达的柱状晶组织,消除宏观偏析的根本途径是有效控制铸坯的凝固过程,减少铸坯中柱状晶比率,提高等轴晶率。文中对国内外提高铸坯等轴晶率的应用研究现状进行了系统的总结,在介绍各类提高铸坯等轴晶率应用研究的基础上,介绍了最新的提高铸坯等轴晶率的方法-振动激发金属液形核技术,对其在连铸中的应用进行了展望。     

连铸参数对高碳钢小方坯二次枝晶间距的影响

通过研究高碳钢小方坯连铸参数对铸坯二次枝晶臂间距的影响发现:采用结晶器电磁搅拌、加大二冷比水量,二次枝晶臂间距减小;过热度升高、拉速增大,二次枝晶臂间距增大.无M-EMS的铸坯接近中心的区域,仍然是枝晶臂发达的柱状晶组织;采用结晶器电磁搅拌,促使铸坯中心区域形成粒状等轴晶组织;随搅拌电流增大,二次枝晶间距明显减小.随二次枝晶臂间距增大,渗透率增加,造成铸坯中心碳偏析加重.     

连铸坯微观及宏观偏析数学模型的研究进展

对连铸坯微观和宏观偏析模型及树枝晶间液相流动的研究进展进行了评述，采用近平衡凝固过程溶质再分配理论并结合连铸传热数学模型对连铸坯微观及宏观偏析的定量解析方法进行了分析。     

铁素体不锈钢凝固组织的影响因素

 铁素体不锈钢凝固过程中形成的柱状晶会影响钢的成形性,减少甚至避免铸坯柱状晶的形成,促进等轴晶的形成,对铁素体不锈钢来说尤为重要。采用连铸和模铸的试验方法浇铸了铁素体不锈钢430,以分析影响其凝固结构的因素。结果表明,电磁搅拌对430不锈钢连铸坯等轴晶的形成作用显著。无论模铸试验还是连铸试验,冷却强度对430铸坯柱状晶的形成都有明显的影响。在模铸试验条件下,碳、氮含量越高,越有利于其凝固时等轴晶的形成;在连铸试验条件下,由于温度梯度大,碳、氮含量对凝固组织的影响被削弱,但如果对钢液进行搅拌,碳、氮含量的变化对凝固组织仍然有明显的影响。     

国内外2205双相钢连铸坯凝固组织及碳偏析分析

以国内外两家先进不锈钢生产企业的2205双相不锈钢连铸方坯为研究对象,对比分析了其相应的凝固组织特征和宏观碳偏析分布。研究发现,国外2205连铸坯凝固组织柱状晶较为发达,柱状晶比例为76%,宏观碳偏析总体较低;而国内2205连铸坯等轴晶占主要部分,等轴晶比例为58%,存在严重的中心碳偏析。通过进一步对比国外样品柱状晶区和等轴晶区的致密度得出,柱状晶区平均致密度为0.89,高于等轴晶的0.84,高致密度的凝固组织对降低宏观偏析有利。因此,为了获得较为均匀的连铸坯成分和较低的宏观偏析度,合理的柱状晶和等轴晶比例非常重要。     

连铸板坯宏观偏析特性

应用金属原位分析仪,对铸坯的成分偏析状况进行了分析.铸坯试样为120 mm中等厚度连铸坯.分析结果发现:铸坯中心偏析成岛状出现在中心线附近,且彼此孤立,中心成分起伏波动大,最大偏析一般在中心位置;正偏析元素(k＜1)在整个中心等轴枝晶区域内含量均比较高(即偏析值较大);柱状晶组织向等轴状晶的过渡区为严重偏析的高发区域.     

电磁搅拌改善板坯凝固组织的试验研究

采用正交设计方法,考查电磁搅拌工艺参数对铸坯质量的影响。并利用优化的电磁搅拌参数,进行大量的工业试验,研究了电磁搅拌对板坯凝固组织的等轴晶率和枝晶臂间距的影响。试验结果表明,铸坯的等轴晶率提高了9．48％,一、二次枝晶臂间距分别缩小了6％和11．7％,细化了组织,显著改善了铸坯的质量。     

连铸坯横向断裂影响因素的分析

 对含Si低碳钢连铸坯发生的横向断裂缺陷进行了金相、扫描电镜检验分析及加热工艺模拟试验;对铸坯从钢水凝固到轧前加热断裂的热历程中所受外力及其与裂纹形成的关系进行了分析。检验分析结果表明：引起铸坯横向断裂的主要原因是浇注时钢水过热度高,凝固组织冷却慢,晶粒发生了严重的粗化,柱状晶间界的强度大大降低,使铸坯在弯曲矫直过程中形成内部裂纹,当再加热时,其热应力使内部裂纹进一步扩展而开裂。所以,控制好铸坯的浇注温度,提高铸坯中心等轴晶率,是防止含硅低碳钢连铸坯横向断裂的有效途径。     

中等厚度连铸板坯中心宏观偏析特性研究

精确了解连铸板坯偏析分布的特征,对连铸的工艺控制以及提高连铸坯检测效率有很好的指导价值。本文采用金属原位分析仪对中等厚度连铸板坯的宏观偏析特征进行了系统地研究。结果表明:铸坯中心偏析成岛状出现在中心线附近,且彼此孤立,中心成分起伏波动大;最大偏析的出现位置有一定的偶然性,有时偏离中心线;正偏析元素在整个中心等轴状晶区域内平均含量比较高,波动剧烈,但偏析程度变化在该区域没有明显的趋势;柱状晶组织向等轴状晶的过渡区为严重偏析的高发区域,不同枝晶的生长方式使该区域出现重偏析带。     

结晶器内嵌套对连铸方坯凝固组织的影响

通过方坯结晶器上端内嵌石墨套改变结晶器内凝固坯壳层界面前沿的温度梯度，研究了给定的浇注温度下嵌石墨套对连铸坯凝固组织变化的影响。嵌石墨套结晶器显著改变其凝固壳前端钢液的温度分布，有效地抑制铸坯柱状晶的生长，扩大等轴晶区，减轻凝固偏析。     

连铸小方坯生产高质量特殊钢线材

综合论述了国际上用连铸小方坯生产高碳钢（包括轮胎钢）、弹簧钢、冷镦钢等特殊钢线材的工艺路线,比较了大、小方坯连铸的区别及用小方坯连铸生产这些钢种所采取的质量和工艺措施。     

连铸坯热送热装的生产与实践

连铸坯热装热送工艺,是一项国家产业政策鼓励发展的工艺技术。它利用了连铸坯的显热,节约能源消耗,缩短生产周期,改进产品质量,提高金属收集率,降低生产成本。陕西龙钢通过汽车运输、缓冷坑分类保温、计算机传输成份、计算机自动分类组批等的有效简便方式,有机地解决了连铸坯热送热装的各种矛盾,保证了高温钢坯热送热装物流有序,产生了可观的经济效益,为推广应用提供了经验。     

结晶器保护渣对超低碳钢连铸坯表面渗碳的影响

通过超低碳钢渗碳的理论解析和实验测定，研究连铸保护渣对超低碳钢铸坯表面渗碳的影响。在稳态浇注条件下，超低碳钢铸坯表面渗碳量和渗碳深度很小；在非稳态浇注时期，超低碳钢铸坯表面渗碳量和渗碳深度很大。保护渣中含石墨的连铸坯表面渗碳量和渗碳深度最大，碳黑次之，活性炭最小。     

高速连铸铸坯的润滑

通过分析连铸保护渣的物性及结晶器的振动方式对链涛坯的润滑影响，提出了适合于高速连铸的保护渣的物化性能及结晶器振动方式。     

连铸中间包内钢液流动特性及控流技术

中间包内钢液的流动状态对钢中夹杂物的去除效率影响较大。增加中间包容量可使铸坯内弧—侧Al2O3总量显著降低，在中间包使用挡墙和坝可减少内、外侧钢流温度差和拉漏发生率，去除钢中夹杂物。过滤器、湍流缓冲器和旋涡控制装置等相关技术的应用均提高了铸坯的清洁度。     

20CrMnTiH齿轮钢连铸坯表层纵裂的热模拟研究

通过Gleeble-1500热模拟机研究了20CrMnTiH齿轮钢(mm):150×150、180×220、220×300连铸坯600～1300℃的强度和塑性。试验结果表明,3种铸坯在650～950℃真实断裂强度S_k很低,在950～1200℃随温度升高S_k增加,超过1200℃时S_k降低;该钢的第2脆性区为950～700℃,增加连铸坯出结晶器坯壳厚度,降低950～700℃区间停留时间,有利于防止裂纹源扩展成纵裂纹。     

高效方坯连铸机结晶器技术的发展

综合论述了结晶器参数对高效连铸坯质量、成本和生产周期的影响及国内外高效方坯连铸机结晶器的开发现状。     

小方坯连铸中间包流场温度场的数值模拟研究

采用湍流理论,建立中间包温度场的数学模型,计算获得了昆钢7^#小方坯连铸中间包耦合的流场及温度场,并研究了中间包在设置挡墙前后钢液流动及传热行为的变化。流场计算表明,使用合适的挡墙,钢液在中间包的停留时间变长,各水口处钢液的流动模式趋于一致;温度计算表明,设置挡墙后,各流钢液温度差异明显缩小。