异钢种连浇的数学模拟

采用数学模拟的方法研究了异钢种连浇时,铸坯拉速、中间包内余钢量和稳定钢液量对铸坯质量的影响。结果表明:该模型可从理论上判定不同工艺条件下交接坯的位置及长度。     

连铸混浇坯成分变化规律及模型的研究

研究了实际生产中异钢种混浇坯的成分变化规律。混浇坯成分变化符合对数函数,相同出钢量下,随着中间包余钢量的增加,钢液的混合度降低。混浇坯横截面中心处成分变化比边部快,铸坯液芯冲击深度随拉速和铸坯宽度的增加而增加。根据实际的混浇坯成分数据,建立了不依赖数模或水模实验的混浇坯成分预测模型。现场应用结果显示混浇坯混合度变化的预测偏差在5%以下,平均为2.9%,铸坯中心部位冲击深度的预测偏差为6.14%,充分说明了预测模型的准确性。     

双流板坯连铸机中间包系统优化

为了提高铸坯质量与减少中间包铸余,对中间包内腔、包盖结构、连续测温位置、非稳态拉速控制等方面优化。通过工厂生产性验证,快换中间包浇次中间包内钢水平均铸余由17.5 t降低至15.5 t、单开停浇浇次中间包内钢水平均铸余由13.5 t降低至12.5 t,连铸成坯率提高0.12%;中间包IF钢增氮不高于0.000 5%的合格率由原来76.8%提高至82.3%;夹杂缺陷封闭率和改判率降幅分别达到36%和30%。有效提高了铸坯质量,并实现连铸生产成本的降低。     

连铸过程中小方坯中间包钢水液位控制的研究

钢液在中间包内液位直接影响到连铸生产过程的顺行和铸坯质量。着力于研究和分析方坯连铸生产过程中钢包滑动水口开口度,中间包钢液面,水口结瘤程度以及浇铸速度之间的关系,并推导出相关数学关系式。同时,基于重庆钢铁公司方坯连铸机的实际情况,计算了在一定浇铸速度和结瘤程度下,中间包内所需的理论液面高度,滑动水口的开口度,在此基础上绘制了钢包滑动水口操作控制图,以期能够实现一定的现场指导作用。     

稳恒磁场下中间包温度场流场耦合数值模拟

通过对单流板坯连铸中间包内流场与传热耦合的数值模拟,研究了铸坯在不同拉速下的中间包内钢水平均停留时间分布,同时利用电磁流体力学(MHD)研究了在不同强度的稳恒磁场下,中间包内钢水的流动情况。结果表明,合理地降低铸坯拉速,增强磁感应强度,均能延长钢水的平均停留时间。与钢水流动速度相反的电磁力的制动作用,改变了流场分布,减少了钢水对中间包壁的冲击,使上表面钢水流动更加平缓,同时引起的钢水温降不明显。当磁感应强度为0.10T时,出口钢水的平均温度下降0.46K;改变磁感应强度,模拟发现在0.10~0.15T范围内时,效果更理想。     

基于中间包冶金工艺优化对钢液温度场的研究

以首钢82B连铸凝固传热过程为研究对象,应用FLUENT数值模拟软件对首钢中间包结构优化,研究其对铸坯凝固传热和铸坯凝固质量的影响。研究表明：中间包结构的优化改造,通过减小纵向侧壁钢液液面高度处内壁宽度,适当减小中间包两端的体积,从而减小死区,优化中间包内钢液流动和温度场分布。有利于保持钢液流场的稳定,降低钢液对耐材的侵蚀和钢液中夹杂物的含量,夹杂物的控制保证了82B在拉拔过程中质量缺陷的发生。     

开浇时加快拉速改善板坯质量

板坯开浇时，质量差的原因是；①钢包和中间包的耐材被侵蚀入钢水，②刚注入结晶器的钢水温度较低，阻碍夹杂物上浮，③开浇时由于钢液面波动，保护渣被卷入钢水中。解决这些问题的基本考虑是，使注入结晶器的钢水温度接近稳定态时的温度，最有效的是提高供热速度，同时加快提高开浇后的拉速。一般说来，开浇时拉速的加速度是O．18m／min，拉速达到稳态速度所需时间长，此期间不仅产量低而且结晶器内钢水温度也低，所以开浇时板坯质量差。日本住友公司鹿岛厂把开浇时拉速的加速度提到0．80m／min，同时确保结晶器内钢水温度足够。此时达到…     

高强度汽车板特殊钢连铸过程中夹杂物来源及成分研究

研究了特殊钢RH精炼、连铸中间包和连铸结晶器过程中夹杂物的来源及成分,分析夹杂物对连铸过程的影响,并提出了建议。研究表明,RH深脱碳后氧含量过高,尽管能提高钢液脱碳效果,但是造成后续脱氧负担加重;中间包非稳态时期开浇液面波动大、易卷渣,开浇过程存在着严重的二次氧化,造成头坯氧氮含量过高,影响铸坯质量。     

高等级汽车板中间包冶金技术

高端汽车外板在后续轧制或冲压过程中发生夹杂缺陷的比例较高,为了进一步提高中间包冶金的效果,研究了中间包开孔挡墙对正常浇铸过程中夹杂物去除的影响。为了保证钢液洁净度一致,在中间包内一侧采用了不带孔的挡墙,另一侧采用了开孔型挡墙,浇铸过程中同时取中间包钢水及铸坯试样,并采用Aspex夹杂物自动扫描电镜进行分析。结果表明,正常浇铸时无孔挡坝有利于夹杂物在中间包内的上浮去除,有孔挡坝中间包内钢液流场存在短路流,钢液在中间包内停留时间短,夹杂物来不及上浮,随钢液进入到结晶器和铸坯中。因此,采用无孔挡坝中间包浇铸的钢液洁净度优于开孔挡坝中间包浇铸的钢液。     

优化高拉速板坯连铸中间包控流装置的水模型和数值模拟

通过建立模拟高拉速板坯连铸中间包内钢液流动的水模型和数值模拟,研究了挡渣墙、坝和抑湍器等控流装置对中间包内流体流动特性的影响.结果表明,有无冲击板对中间包流动特性的影响不大,抑湍器与单墙双坝的合理搭配对中间包内夹杂物有效去除的流动特性十分重要,否则会起负面影响.提出了一个控流结构优化设计的方案.     

异钢种连浇工艺参数对交接坯长度的影响

对梅钢板坯异钢种连浇过程进行水力学模拟,研究进钢量、中间包余钢量和通钢量与铸坯长度方向的无量纲浓度变化关系曲线。结果表明,在梅钢浇铸条件下,降低中间包余钢量和增大通钢量均能显著减少交接坯长度,并且对于进钢量,如果对混合率要求不是很高（90%以下）,增大进钢量也能明显减少交接坯长度。     

中间包钢水连续测温技术分析与应用

为了研究中间包钢水温度变化规律,提高中间包温度合格率,准确指导钢水精炼温度调整操作,依托太钢连铸中间包钢水连续测温系统,通过对比分析传统手动测温与连续测温的优劣,研究了不同工艺路线下典型钢种中间包钢水温度变化规律。结果表明,中间包钢水连续测温系统具有稳定性好、响应速度快等优点,测温准确率达92%;对碳钢而言,仅过LF工艺的Q235钢种炉均温降速率为0.17 ℃/min,过“LF+RH”工艺的Q345钢种炉均温降速率仅0.05 ℃/min;对过“AOD+LF”工艺的不锈钢而言,304和316镍不锈钢炉均温降速率均为0.15 ℃/min,430铬不锈钢温降速率为0.09 ℃/min。中间包钢水连续测温技术对稳定连铸生产和提升连铸坯质量具有重要意义。     

控流装置对中间包流场影响的水模型研究

以相似原理为基础,建立1[∶]3的水模型,对某钢厂二流板坯连铸中间包进行研究。对挡坝孔大小及位置优化试验表明,随孔径的增加,平均停留时间先增加,后减小,孔径为90～120 mm左右时,平均停留时间最长;孔高和孔底与挡坝底部距离共同影响钢液在中间包内的平均停留时间和死区比例,总体来讲孔高较小对改善流场更有利,在挡坝的基础上添加小挡坝并不能有效延长钢液在中间包停留时间,但较高的小挡坝能有效增加钢液的滞止时间;优化后中包较原型中间包平均停留时间增加40 s,死区体积由原来的19.5%下降至9.0%。     

板坯高拉速的研究与实践

连铸机的高拉速生产是大幅度提高连铸生产效率的最有效措施之一。为了解决连铸中间包寿命低与连铸机拉速慢而导致炉机不匹配的问题,从中间包寿命提高与拉坯速度调控两方面入手,通过优化设备结构与提高连铸机效率两种手段对生产工艺进行优化。结果表明,整体工艺优化后可以大幅提高炉机匹配能力,加快钢水消耗,并提高了连铸机的生产效率,为高效连铸打下了坚实基础。     

连铸中间包内夹杂物去除机理的水模型研究

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包水模型实验,考察了控流装置、浇铸速度及夹杂物粒径对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:挡墙-挡坝组合控流去除夹杂物效果最佳,中间包内强湍流区夹杂物的碰撞、聚合以及向上和表面流速的增加是主因;中间包注流区加入冲击槽,虽然其流体流动特征发生改变,但对夹杂物去除率的影响并不显著;浇铸速度较高时,仅靠控流装置的优化已不能很好地改善夹杂物的去除效果.     

过滤控流中间包流场及夹杂物去除的数值模拟

以60 t板坯连铸中间包为研究对象,采用雷诺平均方程、组分输送以及离散相模型分别计算了高拉速下中间包内钢液流场特征演变以及夹杂物运动轨迹和去除率。结果表明,采用多孔过滤控流装置后,10 μm的小夹杂物去除率提升了10%以上。与45°倾角过滤器中间包相比,55°倾角过滤器中间包的夹杂物去除率增加约5.3%,其顶部孔为水平方向,减小了卷渣与钢液裸露的风险。通过RTD曲线获得多孔过滤控流中间包的钢液停留时间缩短了30~50 s、死区体积比增加0.03%,但夹杂物去除率明显提高。因此,采用停留时间、死区体积比等宏观流场特征参数评估中间包内夹杂物去除效率的方法已不适应过滤控流装置中间包的开发研究,宜采用速度云图、夹杂物运动轨迹等微观分析方法评估其冶金效果。     

板坯连铸异型中间包卷渣水模型实验研究

为改善连铸板坯质量,通过水力学模拟研究了中间包内钢液的流动,并测量了在非稳定浇注条件下避免钢液卷渣的中间包内钢液的临界高度,确定了在中间包内设置抑湍器、坝和堰的混合控流方案。结果表明：中间包设置控流装置后,平均停留时间增加,有利于夹杂物的上浮;同时确定了中间包卷渣的临界高度。     

结晶器喂钢带连铸坯凝固过程的数学模拟

利用旅行薄片微元体能量守恒原理,引入喂钢带相对速度参量,发展了连铸凝固旅行薄片数学模型.采用有限体积法,用Visual Basic语言独立编制源码模拟程序,并对一典型喂钢带的连铸工艺进行模拟分析,得到了连铸坯温度分布和喂进钢带凝固状态的曲线.结果证明,喂进钢带改变了结晶器内温度场的分布和传统的由表及里凝固方式,钢带在结晶器内先凝固后熔化,降低了钢水过热度和铸坯断面温度梯度,使得温度分布更有利于等轴晶结晶过程的进行,有利于铸坯断面形核率的提高.同时该模型也给出了钢带尺寸、拉速和过热度等参数对连铸坯凝固过程的影响.