连铸末端电磁搅拌工艺的优化与高碳钢铸坯质量

采用射钉法测量了不同拉速下的凝固坯壳厚度。建立了铸坯凝固传热模型,计算得到凝固坯壳生长曲线。基于射钉试验和数学模型计算结果,提出凝固末端电磁搅拌(F-EMS)的最佳安装位置应为距结晶器弯月面10.23m处。结合SWRH82B高碳钢连铸生产实际,将F-EMS安装位置由距弯月面11.1m上移至距弯月面9.75m。结果表明,工艺参数优化后,SWRH82B铸坯的等轴晶率由优化前的40%～46%提高到50%～64%,中心碳偏析指数由优化前的1.08～1.10降低到1.04～1.06,连铸坯质量得到显著改善。跟踪轧材质量发现,SWRH82B盘条的网状碳化物减少,轧材质量得到较大提高。     

连铸高拉速弱冷却高温出坯技术

本文以自行建立的连铸坯凝固传热数学模型对连铸小方坯凝固过程的温度场和热平衡进行了数值模拟研究和实验验证;分析了连铸高温出坯的技术条件;确定了沈阳钢厂具体生产条件下实现高温出坯的最佳工艺参数。     

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。     

板坯全铸流三维流动和传热凝固行为研究

基于工业射钉试验,建立了研究板坯连铸过程流动、传热与凝固行为的三维耦合数值模型,利用分段计算模型获得整个板坯连铸过程的凝固进程。以直上钢Q235B中厚板坯连铸为例,指出侧孔出流高温钢液对窄面初凝坯壳有强烈的冲刷作用,易引发铸坯质量缺陷或漏钢事故的发生。距离弯月面10.13和12.08 m处射钉样的坯壳厚度分别为67和77 mm,与模型预测结果基本吻合。当前工况下凝固末端液芯呈现"W"状,这与结晶器内过热耗散的不均匀分布有关,其凝固终点为16.8 m。     

过热度对HRB400凝固传热的数值模拟研究

以首钢水城钢铁典型钢种的连铸凝固传热过程为研究对象,应用Procast软件对HRB400,150方坯连铸的凝固传热过程进行数值模拟,研究钢水过热度对铸坯液芯长度和铸坯凝固质量的影响。研究表明：过热度每增加10 ℃,液芯长度延长0.404 m。随着过热度的增加,拉矫区高温区域不断增大,铸坯表面裂纹减少,但中心疏松和偏析增加;HRB400钢液浇注温度应控制在1 552 ℃以下,既可以保证铸坯内部质量又可以减少表面裂纹的发生。     

连铸工艺因素对铸坯凝固过程影响的模型研究

建立了武钢连铸板坯凝固传热数学模型，计算凝固过程温度场分布，应用模型探讨了连铸工艺因素对铸坯温度和凝固过程的影响，并提出提高铸坯温度的工艺手段：适当提高拉速、控制二冷喷水量和改善二冷末端冷却方式，能提高铸坯温度，提高浇注过热度对高温出坯不利。     

大规格SWRH82B盘条面缩性能影响因素

研究了时效、偏析及轧制比对SWRH82B盘条面缩率的影响。结果表明生产中出现的批量SWRH82B盘条面缩率偏低与连铸坯的偏析存在直接关系,面缩率偏低的盘条普遍存在C、Mn、Cr元素的中心偏析,且Mn、Cr偏析趋势一致。同时,通过均匀化处理与加大轧制比也可以改善SWRH82B盘条的塑性。     

方坯连铸凝固过程的有限元数值仿真

通过对方坯连铸凝固过程的传热分析和研究,结合攀钢实际设备、生产情况及方坯连铸工艺,建立了方坯连铸凝固传热数学模型。采用有限元法进行离散化求解,实现了整个铸坯在凝固过程中温度场变化的数值仿真模拟,为优化工艺参数以提高方坯连铸质量提供了可靠的数据支持。     

帘线钢82B小方坯电磁搅拌结晶器多场传输行为

连铸电磁搅拌结晶器内钢液流动、传热、传质和凝固行为十分复杂且对铸坯质量影响巨大,为了进一步揭示电磁搅拌结晶器内多物理场传输行为及其相互影响规律,建立了电磁场作用下三维多物理场耦合连铸凝固模型,模拟研究了结晶器电磁搅拌对帘线钢82B小方坯连铸过程的影响。结果表明,随着搅拌电流强度增大,钢液流动加强;结晶器出口附近铸坯中心纵向流速先减小,进而流速反向,之后反向的流速增大,促进热量散失,加剧了小方坯皮下负偏析,同时促进了钢液池溶质浓度提高。当搅拌电流为280 A时,搅拌器中心铸坯横截面上最大切向速度达到0.23 m/s,距离弯月面1.5 m位置,负偏析低谷碳的质量分数为0.706%,铸坯中心碳的质量分数达到了0.872%。     

高碳钢凸辊轻压下工艺模型研究与应用

基于国内某钢铁公司一台凸辊轻压下连铸机,采用连铸凝固传热原理和射钉试验验证相结合的方法,建立了一套与实际条件较接近的凝固传热数学模型,并将此数学模型预测的压下区间应用到预应力钢绞线YL82B钢种上,取得了较好的应用效果。结果表明,经过射钉试验结果修正后,数学模型计算结果与实际检测的凝固坯壳厚度和宽面表面温度基本一致;经工业试验验证,YL82B钢种凸辊轻压下较佳的压下区间固相率f为0.38~0.90,此时铸坯的中心偏析、压下裂纹、中心疏松均达到了较理想的效果。     

应用Fluent对40Cr管坯水平连铸过程中温度场及传热的研究

以水平连铸40Cr圆坯结晶器内温度场分布为研究对象,采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验共同研究了管坯在不同拉坯工艺条件下,结晶器内40Cr钢液温度场分布及凝固传热过程,并对不同拉坯参数下铸坯试样进行了检测分析.分析结果表明:水平连铸拉坯工艺参数:拉速V=2.35 m/min,浇注温度T=1540℃,中间包过热度△T=36℃的拉坯参数下,结晶器内的温度场分布均匀稳定,铸坯质量好,产量高.采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验可以有效地分析在不同拉坯工艺条件下水平连铸结晶器内的温度场分布及凝固传热过程,制定合理的拉坯工艺参数,减少管坯缺陷的发生,提高铸坯质量.     

连铸坯凝固过程的数值模拟研究

研究了拉速和过热度相关工艺参数对铸坯温度场的影响规律,利用Fluent软件模拟石油套管用钢37Mn5铸坯的连铸凝固过程,分析了连铸坯凝固传热过程的温度场。讨论了不同过热度和拉坯速度条件下铸坯温度场的分布情况。总结了连铸圆坯凝固过程的传热特点,优化了工艺参数。结果表明,优化后的工艺参数可以指导生产实践。     

应用Fluent对水平连铸40Cr管坯温度场分布及传热的研究

本文以水平连铸40Cr圆坯结晶器内温度场分布为研究对象,采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验共同研究了管坯在不同拉坯工艺条件下,结晶器内40Cr钢液温度场分布及凝固传热过程,并对不同拉坯参数下铸坯试样进行了检测分析。研究发现：水平连铸拉坯工艺参数：拉速V＝2.35(m/min),浇注温度T＝1540℃,中间包过热度ΔT＝36℃的拉坯参数下,结晶器内的温度场分布均匀稳定,铸坯质量好,产量高。研究表明,采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验可以有效分析在不同拉坯工艺条件下水平连铸结晶器内的温度场分布及凝固传热过程,并进一步制定合理的拉坯工艺参数,降低管坯质量缺陷的发生,提高铸坯质量。     

连铸结晶器内板坯传热凝固行为建模和模拟

对1510 mm×250 mm板坯在连铸结晶器内的传热行为进行了建模和计算,利用结晶器、保护渣和凝固坯壳之间不同传热层的热流密度相等的假定,通过热力耦合模型进行板坯和结晶器温度分布的计算。传热模拟结果与某钢厂连铸结晶器现场生产数据和热电偶测温数据进行对比,验证了该模型计算结果的可靠性。当浇注速度设定为1 m/min时,在结晶器出口位置,板坯宽面中心的凝固坯壳厚度达到了18.7 mm。提高连铸拉速,结晶器出口处的凝固坯壳厚度降低。此外,基于传热模型计算获得的板坯温度变化曲线,利用相场模型,模拟对比了不同碳含量的两种成分材料Fe-0.04C-1.36Mn和Fe-0.14C-1.36Mn在凝固过程中的组织演变情况。在相同的冷却条件下,Fe-0.04C-1.36Mn形成的凝固坯壳更致密,树枝晶间未转变的液相体积分数低。可以认为Fe-0.04C-1.36Mn形成的凝固坯壳质量更好,更容易避免在结晶器中产生漏钢以及表面裂纹。     

SWRH82B小方坯中心偏析的改善

研究了过热度、二冷比水量和末端电磁搅拌等连铸工艺参数对SWRH82B小方坯中心偏析的影响。结果表明:降低过热度和增加二冷比水量可以改善小方坯的中心偏析;当拉速为2.6 m/min,比水量为1.8 L/kg时,F-EMS位置具有合适的液芯厚度;当F-EMS电流为500A,频率为10 Hz时,F-EMS具有优化的磁感应强度和电磁力。工艺参数优化后,SWRH82B小方坯中心质量得到了明显改善,盘条合格率得到了提高。     

大圆坯连铸传热数值模拟

以北满特钢连铸大圆坯为研究对象,采用有限差分法,建立极坐标二维非稳态连铸圆坯凝固传热数学模型。利用vb6.0编译传热程序,经现场生产测温验证,模拟结果良好。利用模型研究了拉速、过热度对圆坯表面温度和坯壳厚度的影响。结果表明拉速对圆坯凝固传热过程影响很大;过热度影响很小。     

连铸板坯二冷模型及配水制度的优化

建立连铸板坯的二维凝固传热数学模型，运用有限差分法求解并编制计算机程序。通过优化二冷配水制度来达到改善铸坯质量的要求。在确定目标表面温度时进行相应的铸坯高温力学性能实验，针对鞍钢生产过程中铸坯质量的实际问题设计了一种新的冷却水表。     

小方坯凝固传热数值模拟及验证

为控制帘线钢82A连铸小方坯铸坯质量,建立小方坯凝固过程二维非稳态传热数学模型,计算得到连铸过程铸坯的温度场以及液相穴长度,讨论了比水量和拉速对铸坯的温度场以及固相率分布的影响,并通过现场射钉试验对模拟结果进行验证,误差范围在±4%以内。模拟结果表明,当比水量一定时,拉速越大,铸坯中心温度降温越滞后;拉速一定时,比水量越大凝固终点越提前,当在拉速1.3 m·min-1,比水量0.3 L·kg-1时,凝固终点为12.84 m。模型能够较好地预测凝固末端位置并为凝固末端电磁搅拌提供指导。     

北营预应力钢绞线SWRH82B的开发及质量控制

介绍了北台炼钢厂在现有设备工艺条件下,用小方坯连铸机生产高附加值产品预应力钢绞线的生产实践与质量控制措施,并对SWRH82B高碳钢盘条的生产技术难点夹杂物控制措施进行了创新。通过加强SWRH82B冶炼过程质量控制,为产品后续深加工奠定了基础。     

高温合金线材真空水平连铸过程的数值模拟

采用基于连续介质的耦合求解模型研究了镍基合金线材K418和GH4169在真空水平连铸过程中的流动、传热和凝固过程。模型考虑了流体流动过程对凝固过程的影响,以及间隙性的水平连铸周期性拉坯曲线(拉-停-拉)对水平连铸过程中的流动和温度场分布的影响。利用校正后的模型分析了水平连铸过程中拉-停-拉过程中的瞬态流动和凝固过程,研究了不同合金种类、拉速、冷却强度对线材水平连铸过程中的凝固行为的影响。结果表明:在水平连铸周期性拉坯过程中,结晶器内的熔体流动模式和温度模式是周期性变化的,其影响着线材初始坯壳的生长。与K418相比,在相同的计算条件下,GH4169有较低的表面温度而显示了更快的坯壳增长。高拉速和低冷却强度将增加线材表面温度,并增加液芯长度。目前模型再现了水平连铸过程中特定拉坯曲线引起的凝固的本质特征,可为水平连铸过程中改进生产工艺、优化拉坯曲线、减少合金线材缺陷提供指导和参考。