凝固过程数值模拟技术在铸钢轧辊中的应用

本文介绍了铸造过程模拟优化CASTsoft系统,并对铸钢轧辊凝固过程中的温度场和应力场进行了模拟计算,对铸件整个凝固、冷却过程中的热裂、冷裂倾向性进行预测。温度场计算表明轧辊凝固过程中补缩通道发生变化。轧辊应力场模拟包括铸件凝固、冷却及落砂后冷却整个过程。以凝固过程中准固相区的等效应力与强度的比值分布规律为依据,对该铸件的缩孔、缩松区域进行了预测,给出了危险区的位置。通过对模拟结果与实际铸钢轧辊检测数据对比,进一步优化了铸造工艺,提升了收得率。     

球墨铸铁件的凝固数值模拟

采用直接差分法对典型球铁件曲轴凝固过程中的温度场和体积变化进行了数值模拟。模拟计算中发现铸件内某处先于冒口颈凝固,并把整个铸件分成若干个互不连通的区域,进而提出对其凝固过程体积变化分区计算的方法。模拟中考虑了共晶前期的温度回升及二次收缩等球墨铸铁件的特有现象。以凝固过程中铸件的体积变化作为判断是否产生收缩缺陷的参数,并根据温度场判断收缩缺陷的位置。模拟计算结果与实际生产验证基本相符。利用球铁铸件凝固过程的计算机模拟,为优化球铁铸件的生产工艺,生产出致密无收缩缺陷的合格产品提供了科学依据。     

真空条件下锭模参数对铁镍合金缩孔分布的影响

为了减轻铸件顶部缩孔缺陷以降低冒头切除率提高铸锭成材率,基于ProCAST软件建立了铁镍合金真空下凝固数值仿真模型,通过解剖实验验证了模拟参数正确性,进而研究锭模参数对铁镍合金缩孔缩松分布的影响并得到最优锭型.研究表明:数值模拟中,关于真空条件下传热参数的设置较为合理,能较准确地模拟得到与实际生产一致的缩孔缺陷;在本研究条件下,冒口锥度对缩孔高度方向上位置的影响远大于锭身锥度和高径比对其的影响,缩孔位置随冒口锥度减小上移,中心疏松程度随锭身锥度增加而减弱,高径比对缩孔缩松影响不大;优化后的锭型能有效改善缩孔缺陷,将缩孔控制在冒口线以上提高铸锭成材率.      

钛合金异形薄壁壳体铸造工艺数值模拟及优化

为解决钛合金精密铸造产品合格率低、试验优化周期长的问题,以某钛合金异形薄壁件为研究对象,采用逆向工程手段优化浇注系统设计。结合ProCAST有限元分析软件确定铸件缺陷分布位置,依据铸件缩松分布情况对铸造方案进行迭代优化,解决铸件承力板区域缩孔问题。根据优化结果进行生产验证,结果表明,钛合金铸件采用真空熔模铸造方案,铸件上、下端分别设置3处浇/冒口时,模拟结果显示铸件凝固过程整体温度分布合理,铸件中的缩孔均被优化剔除。该工艺方案可行性高,试制件无损检测结果与数值模拟结果吻合度高,铸件成形质量、冶金质量均达到预期效果。     

钛合金异形薄壁壳体铸造工艺数值模拟及优化

为解决钛合金精密铸造产品合格率低、试验优化周期长的问题,以某钛合金异形薄壁件为研究对象,采用逆向工程手段优化浇注系统设计。结合ProCAST有限元分析软件确定铸件缺陷分布位置,依据铸件缩松分布情况对铸造方案进行迭代优化,解决铸件承力板区域缩孔问题。根据优化结果进行生产验证,结果表明,钛合金铸件采用真空熔模铸造方案,铸件上、下端分别设置3处浇/冒口时,模拟结果显示铸件凝固过程整体温度分布合理,铸件中的缩孔均被优化剔除。该工艺方案可行性高,试制件无损检测结果与数值模拟结果吻合度高,铸件成形质量、冶金质量均达到预期效果。     

空心微珠保温帽在铸钢轧辊上的应用

1.概述我厂生产的70锰铸钢轧辊属实心园柱体形铸件,体收缩较大。铸造工艺采用立式浇注冷型括砂(见图1)。过去采用砂型冒口,如果维护不良,会出现缩孔、缩松等铸造缺陷。为了获得合格铸件,必须在铸件的热节处安放较大的冒口,才能达到充分补缩的目的。这样不仅增加金属的消耗,又降低了工艺出品率。生产实践表明,使用保温冒口新工艺是提高经济效益的有效途径之一。     

铸铁轧辊凝固过程的计算机模拟及无冒口铸造

对铸铁轧辊凝固过程的温度场及体积变化规律进行了计算机模拟。经过大量的试验确认铸铁轧辊的无冒口铸造是可行的，并实际生产了无冒口铸铁轧辊。该工艺操作方便，适用性强，经济效益显著。     

铸钢轧辊下辊颈气缩孔缺陷的成因及预防

1.问题的提出我厂生产铸钢轧辊已有多年的历史,材质为ZG70Mn,ZGM70Mn_2,ZC75CrMo等。其浇注方法是通过耐火砖浇口杯和浇注砖管,由铸型下辊颈部沿切线注入钢液;当浇至冒口部位三分之一高度时,改由冒口顶部浇注至满;然后间断点注冒口2～3次。这种铸造方法也是大多数生产厂所采用的,其     

川崎制铁改进轧辊超声波探伤技术

川崎钢铁公司改进的轧辊超声波探伤仪,已在千叶钢铁厂和水岛钢铁厂采用。主要通过提高超声波的振动控制技术,提高了检出精度,对过去可检出缺陷仅1/3的小缺陷亦可检妯,从而十分有利于提高轧辊使用寿命。因此,两厂每年可降低成本1亿日元。对轧辊上探伤装置上附加的测头的检出器改进,并开发成功冲击电波型测头。当对检查材料施放超声波时,它便可以接受从缺陷处反射回的信号。过去只能探明长度为1mm的缺陷,采用改进后的新测头时,探伤精度提高到可探出0.3mm的缺陷,并防止了误检。为了保证轧制钢材的尺寸精确度和表面少缺陷,对由于使用磨耗的轧辊,…     

无冒口铸造技术在球铁轧辊生产中应用的研究

根据球墨铸铁在凝固过程中的膨胀特性，对铸铁凝固过程中的膨胀和收缩这一对矛盾因素的定量计算，提出了球铁轧辊无冒口铸造工艺，探讨了用该工艺生产的轧辊缩孔与缩松的特性，在此基础上重新设计了冒口尺寸并对性能进行了检验，试验结果表明；采用无冒口铸造工艺制造球铁轧辊是可行的，更经济，且轧辊性能好于传统工艺。     

Development of laboratory scale thin strip caster and investigation of direct casting of AISI 304 stainless steel

Abstract

An unequal diameter (1 : 3), two roll thin strip casting machine has been designed and fabricated for investigation of the direct casting of thin strip on a laboratory scale. The system consists of a preheatable shallow tundish with online heating facility, water cooled rotating rolls (chill and auxiliary) for solidification of the liquid metal, and a stripper assembly. The machine has a variable speed. Roll gap setting and roll pressure adjustment are two important features of the machine. It is also possible to vary the placement angle of the auxiliary roll with respect to the chill roll. A heat transfer model was developed, based on experimental casting results. Experiments were conducted using AISI 304 grade stainless steel. Up to 100 kg of steel was cast without interruption into strips of widths 100 and 200 mm and thickness varying between 1 and 2 mm. Some of the process parameters affecting the quality of the strip were identified.     

The key technologies of controlling low carbon steel as-cast strip surface quality

This article is try to explain or analyze the key technologies of controlling the surface quality of low carbon steel as cast strip through investigation of interface heat transfer between solidified shell and liquid steel.The one of the key technologies of controlling surface quality of low carbon steel as cast strip is through the casting roll surface texture in order to achieve the homogeneous solidification on the casting roll.Another is through forming a thin film on the casting roll surface in order to achieve a balance between rapid solidification and homogeneous solidification.This film formed between the twin roll and the molten steel can be controlled by adjusting the chemical composition and inclusion in liquid steel through controlling the amount of all[O]and free[O].     

350mm×470mm矩形坯连铸生产轴承钢的凝固末端

确定轴承钢在连铸坯凝固末端的位置,对于轴承钢轻压下工艺的合理制定、改善铸坯的中心疏松及中心偏析等缺陷具有至关重要的意义。首先,采用二维非稳态传热方程,结合本钢350mm×470mm矩形坯铸机自身特点,建立了矩形坯凝固模型。其次,通过射钉试验,取片做硫印,来标定生产状态下不同位置的坯壳厚度。最后,对铸坯的表面温度进行了实际测定。研究结果表明,射钉硫印测量的坯壳厚度、实测的铸坯表面温度都与凝固模型的计算结果相近,实际生产过程中,完全可以采用该模型来理论计算铸坯凝固末端,为轻压下工艺提供理论依据。     

轻压下对GCr15轴承钢大方坯内部质量的影响

轴承钢棒材中心致密性和碳化物缺陷与大方坯铸态内部质量控制水平密切相关。以GCr15 轴承钢为研究对象,建立了大方坯连铸过程二维纵向凝固传热模型,结合现场测温试验验证了凝固模型的准确性。基于凝固末端轻压下补偿当地凝固收缩、控制中心缩孔的理论,通过对大方坯凝固进程的准确预测,揭示出其糊状区内合理的轻压下范围。其中,浇铸试验条件下对应铸坯中心固相率为0.30~0.75的合理压下区间为16.4~22.5 m。生产试验表明,轻压下对铸坯凝固组织转变与形貌影响不大,但可明显消除中心缩孔,中心疏松也可由1.5级以上稳定降至0.5~1.5级,满足轧制要求; 合理的轻压下位置和适度的轻压下量可明显改善轴承钢大方坯中心缩孔和中心疏松程度,提高轧材探伤合格率。同时也发现,压下位置与压下量分配不合理或不稳定可能诱发铸坯内裂纹,从而不利于轧材质量的稳定性和一致性。当前生产条件下,稳定拉速并在3~6号压下辊合理分配压下量可达到有效改善内部质量的目的。     

电磁搅拌对石油管用圆坯内部质量的改善

针对P110级石油管用圆坯27Mn2Cr钢连铸坯凝固组织差、中心缩孔严重等缺陷,结合实际生产工艺进行分析,发现不适宜的电磁搅拌工艺及与拉速匹配性差是引起上述问题的主要原因。因此,对结晶器和末端电搅强度进行测量及优化,同时建立?220 mm规格圆坯凝固传热模型,以确定合理的连铸机拉速。通过分析表明,拉速由1.30 m/min提高至1.70 m/min并搭配合理的电搅工艺,铸坯中心等轴晶所占比例由16%提高至25%,中心缩孔消失;同时铸坯内部碳偏析指数范围由0.938~1.062缩小至0.951~1.038,改善了石油套管用圆坯的内部质量。     

双辊薄带连铸技术状况的调查分析

调查了双辊薄带铸轧生产线的运行状况。整理出其工业化应用所需要的基础数据,如用于相关设计和决策的连浇时间、作业率等。给出了生产能力的算例。利用经典的传热凝固理论和经验对双辊连铸的关键参数进行界定,导出了辊缝d(铸带厚度)和辊径D、液位h和最大浇铸速度Vcm的关系。分析了铁辊和铜辊的差异。总结分析了双辊铸带宏观偏析有别于连铸坯的现象和机制。     

GCr15轴承钢大方坯凝固过程微观偏析模型及应用研究

建立了考虑δ/γ相变的GCr15轴承钢大方坯连铸凝固两相区溶质微观偏析模型,并应用于220 mm ×260 mm铸坯的凝固传热。结果表明:通过模型可以获得高碳钢精确的固液相线温度,以及温度与固相率的关系;GCr15轴承钢大方坯凝固过程仅析出γ相,凝固末期S、P和C元素的偏析严重;固相率越大,冷却速率对偏析度的影响更明显;S和P元素含量以及冷却速率对零塑性温度（ZDT）影响较大;采用基于凝固传热模型优化的连铸工艺后,铸坯中心碳偏析指数控制在0.961.05,且铸坯未产生内裂纹。     

邯钢中碳微合金钢板坯轻压下位置优化

板坯连铸轻压下实施过程中,合理的压下参数是影响铸坯内部质量的决定性因素。根据邯钢中碳微合金钢板坯连铸生产条件,建立凝固传热模型,结合板坯射钉试验研究,预测其凝固进程和压下位置。在此基础上,开展轻压下工业试验,分析了压下位置对铸坯中心偏析的影响。结果表明,在拉速为0.85 m/min、过热度为20～30 ℃、二冷比水量为0.59 L/kg的条件下,邯钢中碳微合金钢板坯连铸压下区间中心固相率为0.2～0.7,对应位置为16.42～21.62 m,位于7～9号扇形段内。与采用6～8号扇形段压下相比,优化方案明显改善了板坯中心偏析和疏松,东西两侧不均匀偏析和横截面V型偏析显著减弱。     

Heat Transfer and Its Effect on Solidification in Combined Mould

SymbolList cp,cps,cpl———Specificheat,specificheatofsolidsteel andmoltensteel,(J·kg-1·K-1);C2———EmpiricalcoefficientoflowReynoldsκεturbu lencemodel;Dl———Darcyconstant;fl,fs———Fractionofmoltensteelandsolidsteel;f2———Empiricalcoefficientre     

板坯连铸过程凝固传热数值计算与工艺优化

连铸过程铸坯凝固传热规律与铸坯质量、连铸过程顺行密切相关.针对某厂连铸板坯凝固传热过程开展数值计算研究,结果表明,在二冷6～8区及空冷区开始阶段存在较明显的回温趋势,且坯壳温度较高,8区末铸坯宽面中心温度达到约1032℃.此外,轻压下系统热跟踪模型计算凝固终点位置较靠前,压下区间有待优化.针对上述问题,将二冷水量由0....