连铸结晶器振动下弯月面处温度波动的模拟实验

设计了连铸结晶器弯月面处传热模拟实验，测量了在结晶器振动情况下弯月面处的温度，发现该处的温度随着结晶器的振动而产生周期性的变化，实验结果表明，结晶器振动频率越大，振动幅值，结晶器冷却强度以及结晶器与铸坏间的接触压力越小，因结晶器振动而产生的弯月面温度波动亦越小，据此认为，连铸弯月面温度波动是导致铸坯表面缺陷产生的一个重要原因，基于此“温度波动”现象，分析了包括高频小振幅振动，软接触结晶器电磁连铸，热顶结晶器等诸多技术改善坯表面质量的机理。     

方坯连铸结晶器三维传热模拟

采用ANSYS有限元软件,以方坯连铸结晶器为研究对象,基于节点温度传递方法、利用ANSYS接触分析技术建立方坯连铸结晶器三维瞬态传热有限元模型,分析了结晶器内铸坯和结晶器铜壁的三维温度场及结晶器内铸坯坯壳分布规律。结果表明,弯月面区域铜壁温度较低,上口接近水缝内冷却水温度;弯月面下50 mm处结晶器铜壁温度最高,达到157℃;模型计算所得结晶器铜管高温区域形状与实际生产中下线铜管高温过烧区域形状基本一致;铸坯表面偏离角部30 mm处角部影响消失,铸坯表面温度趋于一致。     

弯月面热障涂层方法对结晶器传热及铸坯振痕形貌的影响

提出了一种在结晶器弯月面上方涂敷热障涂层,来抑制弯月面传热,进而控制铸坯振痕形成的新方法,称为弯月面热障涂层方法(TBCMM).利用模拟结晶器弯月面一维传热的测试装置,研究了热障涂层在结晶器弯月面的不同位置对传热的影响规律,分析了热障涂层抑制振痕形成的机理;在浸铸式连铸模拟机上,分别进行了结晶器有、无热障涂层的低熔点Sn-12.5%Pb合金的模拟连铸实验,获得了实测的弯月面温度波动曲线和铸坯,对比分析了弯月面热流和铸坯表面振痕形貌,证实了提出的TBCMM的有效性;最后,在中试实验连铸机上,研究了热障涂层对钢连铸坯表面质量的影响,获得了表面振痕减轻甚至消除的连铸钢坯.     

小方坯连铸结晶器横向曲面模拟优化设计

针对实际连铸生产过程中连铸坯偏角部热点区容易产生表面凹陷等缺陷问题,根据连铸过程凝固规律研究与实际漏钢坯壳测量分析建立了小方坯传热数学模型。采用有限元软件ANSYS模拟计算了不同结晶器横向曲面设计下结晶器内坯壳温度场、应力场以及坯壳厚度分布。结果表明:在结晶器偏角部位设置具有部分横向曲面的结晶器,能在有效消除铸坯偏角部表面凹陷的同时不会增加角部裂纹产生机率,为最优设计方案。     

包晶钢15CrMoG方坯表面缺陷分析与改进

针对包晶钢15CrMoG的200 mm×200 mm连铸坯存在表面凹陷及纵裂漏钢问题,对铸坯表面检查进行分析及试验对比。结果表明,结晶器铜管和保护渣传热不均及二冷强度低导致表面产生凹陷缺陷及漏钢问题。通过将结晶器铜管锥度从0.72%/m提到1.10%/m、保护渣碱度从0.72提到1.05、黏度从0.44 Pa·s提到0.74 Pa·s、熔化温度由1 170℃提高到1 191℃及二冷比水量从0.30 L/kg提高到0.45 L/kg等措施,改善结晶器冷却传热和二冷段喷淋冷却效果,提高铸坯冷却均匀性,使得铸坯缺陷明显改善。     

Q235 B钢矩形坯结晶器锥度优化研究

根据某钢厂连铸机实际生产情况,建立Q235B钢矩形坯的热力耦合模型.根据此钢的传热和凝固特点,利用有限元软件ANSYS对结晶器内铸坯传热进行数值模拟,以对结晶器锥度进行优化.结果表明:原结晶器锥度较小,"热点"区域坯壳生长缓慢,造成铸坯偏离角部处开裂.坯壳表面最大温差为298℃.在距弯月面190 mm处,铸坯角部温度的...     

Q235B边部翘皮缺陷改善实践

通过对Q235B热板典型翘皮缺陷及铸坯剖面的微观组织的分析,明确了缺陷由铸坯角部微裂纹在加热炉中进一步扩展所致。同时在角部横裂纹中发现外来夹杂物,如保护渣、氧化铝,判断裂纹在结晶器中弯月面附近产生。通过合理设计钢种成分、减缓结晶器冷却、保护渣优化、合理控制锥度、设备精度保证、采用合理的加热制度等措施,使该钢种的缺陷封闭指数由4.8稳定在3.0以内。     

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酒钢CSP连铸连轧生产线生产热轧卷板过程中,阶段性出现表面纵裂纹缺陷,导致大量废品。研究过程对缺陷在厚度规格、宽度规格的统计规律进行了分析,对成品板材缺陷与铸坯缺陷宏观形态与分布特征进行了对比,对成品板材裂纹缺陷进行了金相分析,并使用扫描电镜对缺陷进行了形貌与能谱分析。最终确定此种裂纹发源于结晶器弯月面处凝固前沿不均匀的热力学条件,在结晶器锥度不合适、二冷区冷却不均匀条件下进一步发展,导致铸坯表面裂纹达到足以产生成品表面裂纹的程度。按照分析结果,针对钢水成分、主要浇注工艺参数、保护渣、连铸设备等各个方面制定出控制措施,在实际应用中取得了显著效果。     

薄板坯连铸及其铸坯表面缺陷的形成机理

薄板坯连铸连轧技术已成为了钢铁冶金技术发展的主要趋势之一,但薄板坯连铸具有拉速高、凝固速度快、铸坯宽厚比大等特点,使得铸坯容易出现表面夹渣、表面裂纹等缺陷,而这些铸坯表面缺陷问题的产生与结晶器流场、温度和热流分布有直接的联系。因此,对薄板坯连铸结晶器内高温动态行为进行系统地概述,并在此基础上分析了铸坯表面缺陷的形成机理。研究表明,薄板坯连铸结晶器内钢液流动更加紊乱、涡流速度更快,这不利于夹杂物的上浮,且容易导致卷渣的发生,增大铸坯表面夹渣缺陷产生的可能。此外,在钢液湍流和涡流的作用下,铸坯内温度分布不均,加上在高拉速下结晶器内热流更大,这使得铸坯表面更易产生裂纹缺陷。     

国外信息

弯月面下结晶器保护渣导热特性的研究为了抑制亚包晶钢产生纵裂纹,对结晶器内特别对弯月面下面的导热阻抗影响大的保护渣,作了大量的改进。其改进手段:1)通过结晶时的缓慢冷却;2)通过高粘度渣的均匀流入和均匀冷却。研究保护渣结晶的行为及粘性与产生纵裂的关系。从实验结果可知,保护渣在弯月面下面的热流值大,而且波动大时,铸坯表面易产生纵裂纹。另外,即使高粘度,热流值大的话,也无法控制纵裂。这是由于通过强冷却凝固壳的收缩大,铸坯变形大引起不均匀冷却的原因。另外,通过减小玻璃化率(即提高结晶化率)可降低弯月面下面的热流,其原因:1)由于结晶时辐射传热降低;2)由于结晶时结晶器-保护渣界面热阻抗增大。显然,弯月面下缓慢冷却是防止纵裂纹缺陷的有效措施。而且,保护渣在弯月面下的热流与熔融保护渣急冷实验的玻璃化率(即非结晶化率)相一致。李吉夫摘自日刊《材料ヒプロセス》2005．No．1．     

板坯窄面渗钢研究与实践

为保证210转炉厂连铸机稳定运行,对210转炉厂两台双流板坯连铸机窄面渗钢缺陷形成机理进行了研究。通过对不同渗钢类型的板坯窄面宏观形貌分析和形成全过程的现场跟踪观察,判断并分析了4类窄面渗钢,5种形貌产生的原因。根据这些渗钢类型产生的原因,提出了相应的工艺改进措施,如结晶器内采用“高位换包”(SEN插入钢液面以下开浇)或“低位换包”(SEN高于钢液面开浇)时采用硅胶或铁泥密封结晶器角部“弯月面”,优化结晶器锥度,严格控制结晶器振动偏差,避免板坯窄面渗钢缺陷的产生。通过工艺改进,210转炉厂板坯窄面渗钢问题得明显到改善,渗钢发生率从20.8%降低到1.0%以下。     

微合金化钢连铸坯边角部无缺陷生产技术开发

以邯宝炼钢厂板坯连铸机为依托,以实际生产的典型铌、钒、钛微合金化钢为研究对象,系统研究了板坯表面裂纹缺陷形成机理,确定了倒角结晶器窄边铜板的最佳角度和最佳倒角长度;设计并开发了具有组合式冷却水道的倒角结晶器窄面铜板,适用于带倒角连铸坯的新型支撑足辊系统;结晶器窄侧锥度的设计及应用管理,有效支撑了带倒角连铸坯的窄边,解决了角纵裂及角纵裂漏钢的难题,提高了结晶器窄边铜板的使用寿命,同时为连铸的高拉速提供了保证。项目突破了倒角结晶器技术工业化应用的技术瓶颈,从根本上解决了微合金化钢连铸板坯角部横裂纹问题,成功实现了大规模工业化稳定生产。     

中薄板坯连铸机表面质量控制技术研究

结合唐钢中薄板坯连铸机的主要特点,分析了纵裂、边裂和夹渣3类主要铸坯表面缺陷发生的原因,并有针对性的优化钢水成分,优化结晶器和扇形段等设备功能,优化浸入式水口结构和保护渣性能,实现恒拉速浇注和钢水T.O的稳定控制。通过上述技术措施,使铸坯表面缺陷得到有效控制,纵裂发生率由原来的5.2%降低到0.67%,消除了由于结晶器跑锥度导致的边裂缺陷,表面夹渣发生率由原来的14%降低到3%以下。     

高耐候钢板坯表面纵裂成因分析与控制

针对高耐候钢连铸板坯生产实践中遇到的表面纵裂纹问题,对钢的成分、结晶器保护渣、结晶器冷却及二冷区冷却等影响因素进行了讨论分析,提出了连铸工艺改进优化方向。生产实践表明,采取控制镍铜比大于0.3,选用高碱度、高熔点、低黏度耐候钢专用保护渣,调整结晶器倒锥度每米1.0%～1.1%,结晶器及二冷区弱冷却;控制非稳态浇铸,维持钢水过热度在20～30 ℃,稳定液面波动在2%以内、拉速波动在±0.2 m/min等技术措施,板坯表面纵裂发生率从50%以上降低到3%左右。     

电磁制动对宽板坯高拉速结晶器内流场的影响

以Fluent6.3为计算平台,采用数值模拟方法研究了电磁制动不同参数下宽板坯高拉速结晶器内的流场。结果表明,电磁制动可有效控制结晶器内钢液的流动,改变钢液的流动方向,改善钢液上下环流区的分配率。在静磁场作用下,上部环流区的流动增强,下部环流区流动减弱,自由液面的波动减轻。     

热轧中碳钢卷边部裂纹的形成机理与控制

为了研究中碳钢热轧卷边部裂纹缺陷的形成机理,制定相应工艺控制措施,降低中碳钢热轧卷边部裂纹废次率。通过在热轧中碳钢卷缺陷位置取样进行金相观察、扫描电镜分析以及对比轧制试验。结果表明,中碳钢热轧卷边部山峰裂纹的形成原因是连铸坯存在角部横裂纹,轧制后延伸造成;边部发纹的形成是轧制过程连铸坯窄面折叠至宽面造成。根据这一研究结果,通过调整中碳钢成分、提高连铸机精度、优化二冷配水模型、应用倒角结晶器和动态调整结晶器锥度等措施,中碳钢热轧卷裂纹废次率降低到0.10%以下,降幅达到了90.59%,改善效果非常明显。     

板坯表面纵裂的成因分析及控制措施

为了提高连铸板坯质量,结合临汾钢铁公司实际生产数据,对连铸板坯表面纵裂纹的形成原因和影响因素进行了分析。结果表明：中间包、结晶器液面的波动是板坯产生纵裂的根源,而含硫量和浇注温度的偏高、拉速的不稳定以及结晶器锥度的不合理等因素加速了裂纹的扩展。提出了控制连铸板坯表面纵裂纹的措施。     

Applying MHD technology to the continuous casting of steel slab

The application of magnetohydrodynamics (MHD) in the continuous casting process started with the electromagnetic stirring of the stand pool with a traveling magnetic field. It has now advanced to the electromagnetic stirring of molten steel in the mold and the control of molten steel flow by an in-mold direct current magnetic field brake. These applied MHD techniques are designed to further improve the continuous casting process capability. They improve the surface quality of cast steel by homogenizing the meniscus temperature, stabilizing initial solidification, and cleaning the surface layer. They also improve the internal quality of cast steel by preventing inclusions from penetrating deep into the pool and promoting the flotation of argon bubbles. Applied MHD technology is still advancing in scope and methods in addition to the improvement of conventional continuously cast slab qualities. The continuous casting of bimetallic slab by suppressing mixing in the pool is one example of this progress.