电磁制动技术在板坯连铸过程中的应用

考察了结晶器电磁制动技术在板坯连铸过程中的应用效果,比较了电磁制动对结晶器内钢液火焰状态和温度分布的影响,结果表明：合理的制动电流可使结晶器内钢液液面波动降低、火焰均匀分布,燃烧状态达到最佳,过大和过小都不利于火焰燃烧状态和传热的均匀性;施加电磁制动可显著提高结晶器内钢液温度分布的均匀性,平均温差由10℃降低到4℃;合理使用电磁制动有利于提高保护渣渣耗且使保护渣熔化更均匀,本研究条件下的吨钢渣耗提高了0.021kg;铸坯质量检验表明,使用电磁制动可降低铸坯中氧化夹杂物含量,对于试验条件下的低碳钢全氧质量分数降低了49%。     

板坯连铸结晶器电磁制动技术及其应用

叙述了板坯连铸结晶器中应用电磁制动技术的发展、研究状况。电磁制动技术可以控制结晶器内钢液的流动，减少结晶器保护渣的卷渣，有利于结晶器内夹杂物的去除，从而提高铸坯质量，并有利于提高铸坯拉速。研究结果表明电磁制动特性取决于板坯宽度、浇铸速度、氩气流速和浸入式水口(SEN)形状等浇铸参数，介绍了各种浇铸参数对电磁制动效果的影响。     

连铸结晶器电磁制动的使用效果分析

对梅钢2号连铸机采用的FC-Mold（Flow Control Mold）全幅2段电磁制动器使用效果进行了研究。结果表明，随着线圈电流强度的增加，磁场强度增大，结晶器内流动情况随之发生变化。当下部线圈电流为800～850A时，结晶器下部磁场强度在0．35～0．45T左右。上部线圈电流从100A增加到400A时，结晶器上部磁场强度随电流强度增加从0．2T增加到0．3T以上。采用电磁制动技术后，结晶器液面波动幅度明显降低，结晶器内钢液温度约上升10℃左右，钢中非金属夹杂物数量较少且尺寸较小，未发现直径大于20μm的夹杂物。但采用电磁制动后仍发生了卷渣现象，该技术还有待于进一步优化研究。     

全幅一段与全幅二段电磁制动对薄板坯连铸结晶器流场的影响

介绍了连铸结晶器流场电磁制动的有限差分数学模型.通过水力学模拟对计算程序首先进行了验证.随后分别计算了实际水口结构条件下全幅一段电磁制动与全幅二段电磁制动的结晶器流场,初步分析了电磁制动工艺对结晶器流场、液面波动的影响.结果表明,通过施加全幅一段电磁制动,能够有效地使结晶器内钢水流速平均化,减小对结晶器窄面凝固壳的撞击,降低液面波动.而全幅二段电磁制动对液面波动的效果更加明显.     

电磁制动对CSP漏斗型结晶器流场和液面波动的影响

针对铸坯断面为1 500 mm×90 mm的漏斗型结晶器,在拉速为5 m/min的条件下,通过耦合湍流模型、多相流模型以及电磁制动模型,计算了电磁场作用下结晶器内流体流动与液面波动特征.数值模拟结果表明,应用电磁制动能显著改变结晶器内钢液流动行为,使结晶器内流场分布更加均匀.此外,当施加的磁场强度为0.2和0.3T时,结晶器最大液面波动高度从未施加电磁制动时的15mm减小至9.2mm和2.33 mm.综合考虑到电磁制动效果与生产成本,合理的磁场强度应控制在0.2～0.3 T.     

电磁制动对CSP漏斗形结晶器开浇过程影响的数值模拟

 建立了描述电磁制动(EMBr)下CSP漏斗形结晶器开浇过程暂态流动现象的三维数学模型,研究不同磁场强度对开浇过程中结晶器内流场影响。利用流体体积方法(VOF)捕捉钢液-空气界面。采用动网格模型实现引锭杆的移动。研究结果表明：电磁场可显著抑制钢液湍流流动,降低引锭杆启动瞬间的弯月面波动;开浇过程电磁制动的使用可改善拉坯过程中结晶器内钢液流态;电磁制动的使用可将自由稳定时间提前约10s;使用电磁制动可明显减轻漏斗形结晶器内钢液偏流现象。     

立式电磁制动对不同水口角度下连铸结晶器内流场的控制

利用Fluent软件模拟计算了常规板坯连铸和立式电磁制动板坯连铸过程,详细研究了不同水口出口角度结晶器内三维流场,为评价立式电磁制动技术的冶金效果提供理论依据.研究表明:常规连铸过程水口出口角度增加时,不利于夹杂物的上浮,影响铸坯质量;不同水口出口角度连铸过程应用立式电磁制动技术后,自由表面钢液流速、钢液主射流的运动速度和下回流区的冲击深度显著减小,利于稳定液面波动、减少卷渣、防止漏钢和促进夹杂物的上浮,符合立式电磁制动技术的设计思想.     

CSP结晶器EMBr的冶金效果和流场理论分析

对邯郸钢铁股份有限公司CSP结晶器EMBr冶金效果分析表明,在其它工艺条件相近的条件下,使用EMBr后,薄板坯w(T[O])比未使用EMBr的薄板坯w(T[O])降低了40%,薄板坯中大型夹杂物降低了61%;无电磁制动时,结晶器液面波动为±7 mm,使用电磁制动时,结晶器液面波动为±4 mm,薄板坯内部质量明显改善.应用CFX软件数学模拟了电磁制动及无电磁制动情况下的CSP结晶器流场,模拟结果表明结晶器弯月面钢水中心线速率降低了4倍,湍动能降低了3倍左右.电磁制动可明显提高薄板坯洁净度水平.     

电磁搅拌作用下连铸结晶器内液面波动行为

电磁搅拌对连铸结晶器内钢液液面波动有重要的影响。以某钢厂直径为250 mm 连铸圆坯结晶器及电磁搅拌器的相关参数为原型,采用湍流模型与多相流模型相结合的方法对电磁搅拌作用下连铸结晶器内钢液液面波动行为进行研究,分析了电磁搅拌作用下钢液液面产生变化的成因。研究结果表明：电磁搅拌作用下钢液液面呈旋转抛物面,与无电磁搅拌作用下的液面截然不同;电磁搅拌作用下钢液液面波动实质上是电磁搅拌电磁力作用的结果。水口附近液面波动会随着电磁搅拌强度的增大而增强,达到一定值时出现卷渣现象。在实际生产过程中,为获得较好的搅拌效果,应考虑结晶器内的液面波动及卷渣行为。     

静磁场控制板坯连铸结晶器液面波动

 用Pb Sn Bi低熔点合金进行了热模拟实验,研究了在静磁场作用下板坯连铸结晶器内的液面波动行为。实验结果表明可应用静磁场控制结晶器内金属液面的波动,且磁场对表面波动的抑制作用有一最佳值,即磁感应强度为05 T时液面平均波动最小。为此,为了减少由于液面波动引起的连铸板坯中的卷渣缺陷,有必要在一定的浇铸条件下优化磁感应强度。吹入氩气加剧了表面波动,且随着氩气流量的增加扰动加大。施加电磁制动能够使吹入氩气引起的液面波动受到显著的抑制。     

Flow Control in the Thin Slab Mould at the Corus Direct Sheet Plant

Thin slab casting forms the most important development in continuous casting of the past two decades. Within a short period of time the technology developed into a serious alternative for conventional slab casting, both with respect to productivity and product quality. Corus implemented the technology in its Direct Sheet Plant (DSP) enabling the production of thin‐gauged coils. The development of thin slab casting technology has not come to an end yet. Further increase in productivity can be expected still respecting high quality standards. The control of the mould fluid flow is one of the key technologies for thin slab casting. Here not only the (complex) design of the submerged entry nozzle is important. A strong interaction exists with the shaping of the funnel mould and the layout of the electromagnetic brake (EMBR). Modern physical and numerical modelling techniques enable a detailed design study of all aspects of the process. This resulted in a new design of the EMBR for the DSP thin slab caster, based on a multi‐pole approach. One pole is controlling the symmetry of the flow, where another two poles control the speed of the liquid steel in the meniscus area. By using this technology the operational window can be enlarged significantly without deterioration of the situation in the mould.     

连铸结晶器内电磁制动过程的数值模拟

电磁制动的磁场分布与电磁制动的冶金效果密切相关，建立了描述连铸结晶器内电磁制动过程的三维数学模型，在交错网络下利用半隐式压力校正算法求解了动量方程和感生电流方程，研制了带形电磁制动结晶器内的磁场和流场，并将计算机结果与实测值进行了比较，结果表明，合理的电磁制动磁场强度为0.04～0.24T。     

低温度梯度结晶器的传热分析及工业应用试验

 结晶器内钢液凝固前沿温度梯度的降低可以阻碍柱状晶的生长、促进柱状晶向等轴晶的转变和提高等轴晶率,从而有利于铸坯组织的均质化。基于上述原理和结晶器传热计算,设计和制造了可用于降低钢液凝固前沿温度梯度的带隔热镀层的新型结晶器,并在方坯连铸机上进行了工业试验,分析了其对方坯凝固组织的影响。结果表明,低温度梯度结晶器可满足连铸生产要求;与传统结晶器相比,低温度梯度结晶器出口铸坯表面温度提高了108℃,相近拉速下该结晶器的平均热流密度相对更低,表明其减缓了钢液在凝固初期的传热,从而降低了凝固前沿的温度梯度;通过与低过热度、电磁搅拌技术相结合,低温度梯度结晶器生产的铸坯等轴晶率提高了8%～13%,中心偏析和缩孔严重程度明显降低。     

Physical Simulation of Nozzle Electromagnetic Brake in Twin‐Roll Strip Casting

This paper presents the Nozzle Electromagnetic Brake (N‐EMBR) technology for twin‐roll strip continuous casting. N‐EMBR consists of imposing a stationary magnetic field coupled with direct current inside the nozzle to control the flow and suppress the free surface fluctuation. A low melting point metal model was set up to examine the magnetic field and additional current effect on the velocity near the meniscus and free surface fluctuation. The experimental results showed that the velocity near the meniscus, the amplitude and main frequency of the free surface fluctuation were all decreased with the N‐EMBR technology. It was found that the N‐EMBR technique can be applied successfully in twin‐roll strip casting to suppress the flow near the meniscus and free fluctuation.     

连铸漏钢原因分析

通过对某厂连铸漏钢时结晶器内残留坯壳的剖析和工艺分析,查明漏钢的原因是结晶器内卷渣造成局部坯壳过薄,该处坯壳在拉出结晶器后被撕裂所致.采用预熔性保护渣并改善工艺操作后避免了漏钢事故的发生.     

结晶器锥度及其较好配合拉速的计算探讨

文中提出了通过钢液在结晶器中的收缩量计算结晶器锥度及其较好配合拉速的方法。建立了更为明确的计算公式,简化了以往的经验公式。钢液因液态收缩和凝固收缩引起的体积缩减（可以被认为是坯壳收缩量）应等于因结晶器外形尺寸缩小所造成的体积缩减。计算出的锥度与实际情况基本吻合。同时,也可通过给定的锥度计算出结晶器较好的配合拉速,应用效果较好。     

外加液态保护渣连铸生产实践与前景展望

 外加液态保护渣可以提高铸坯质量和可浇性。在某厂板坯连铸机上，分别采用液态保护渣和固态保护渣进行多钢种浇注试验，对比液态保护渣和固态保护渣消耗量、结晶器温度分布、拉坯摩擦力及铸坯质量，并对液态保护渣的应用前景进行展望。结果显示，液态保护渣比固态保护渣消耗量增加60%左右，结晶器温度分布更均匀，连铸拉坯摩擦力降低约15%，铸坯质量有所提高。这说明在连铸过程中，液态保护渣使结晶器和铸坯间传热更均匀；液态保护渣润滑效果更好，可以提高铸坯质量。同时，有望不添加F-、Na+等有害离子，改善环保问题。     

连铸结晶器检测控制技术的新发展

详尽介绍了到目前为止所开发及使用的各种传感器及其功能与应用范围，如：连铸机结晶器铜板温度的测量、检测结晶器中钢水液位所用仪表、结晶器振荡的监测，结晶器和板坯之间摩擦力的检测。测量结晶器铜板壁和铸坯之间缝隙中的渣膜厚度和结晶器内钢水池上熔融保护渣层深度的技术……等等。阐述了这些检测控制技术对连铸技术发展所起的重要作用。在建新连铸机或改造老连铸机时，必须采用各种行之有效的检测和控制方法，并不断开发新方     

方坯高效连铸新型结晶器传热分析与应用

提出了方坯高效连铸结晶器有效结构形式,并通过ansys有限元软件,建立高效连铸结晶器与传统结晶器铜管的传热模型,并对其凝固传热以及温度场进行计算对比,重点讨论不同结构形式的结晶器在传热效率及传热均匀性方面的差异,并讨论其对高拉速下坯壳凝固的影响。结果表明,高效结晶器可以使得结晶器的传热效率提高7.8%,并且使得结晶器铜管热面最高温度降低100℃,热面温差降低到5℃以下。作者根据该理论,通过有限元优化设计,设计制造出方坯高效连铸结晶器,并应用于某钢厂155mm方断面的铸机上,稳定生产拉速达到4m/min,最大拉速达到4.46m/min。