连铸坯初始凝固控制技术的发展

分析了连铸坯初始凝固区域钢液的凝固行为,研究了铸坯表面缺陷形成机制及其与结晶器内钢液初始凝固行为关系,探讨了国内外连铸坯初始凝固控制技术的冶金原理及优缺点。     

板坯连铸结晶器电磁控制流动技术

板坯连铸实践表明,结晶器内钢水流动对铸坯质量和产品质量产生重大影响,控制结晶器内钢水流动已成为生产高质量产品和提高生产率的重要技术手段.综述了三类板坯连铸结晶器电磁控制流动(控流)技术的基本内容,对每类电磁控流技术,着重介绍了其配置和电磁力特征、冶金机理和冶金效果及其对最终产品质量的影响等.     

板坯连铸结晶器摩擦力在线检测试验研究

结晶器与铸坯间的润滑和摩擦行为是影响铸坯质量及连铸顺行的重要因素。以板坯连铸为对象,开展结晶器摩擦力在线检测试验研究,考察液位波动、更换水口、在线调宽与异钢连浇过程中摩擦力的反应和变化趋势,测试并分析了开浇、拉速上升和降低等不同条件下摩擦力的波动规律和特征,为把握和控制结晶器内复杂润滑与摩擦行为提供试验依据。     

电磁制动技术的发展及在板坯连铸结晶器中的应用

总结了板坯连铸结晶器中电磁制动技术的发展、研究状况以及冶金效果。电磁制动技术可以控制结晶器内钢液的流动、稳定弯月面、减少卷渣现象,有利于结晶器内夹杂物的上浮及去除,从而提高铸坯的质量,且为提高铸坯拉速创造了条件。结果表明电磁制动的影响因素有板坯宽度、浇注速度、浸入式水口（SEN）的形状等。     

钢的软接触电磁连铸结晶器的研究进展

介绍了电磁连铸的基本原理，重点分析了钢的软接触电磁连铸结晶器的工作特性及结构特点。软接触结晶器分为切缝式和无缝式2种。对于切缝式软接触结晶器，讨论了其在冶金试验中的优缺点，并具体分析了切缝数及切缝宽度对冶金效果的影响。对于无缝式软接触结晶器，在材质选择和冶金特点方面作了详细说明。提出了制作透磁率高，冷却效果好且结构简单的新型无缝式软接触结晶器的思路。     

行波磁场旋转搅拌对板坯结晶器内冶金行为的影响

基于电磁热流体与凝固传输理论建立了无间隙原子(IF)钢板坯连铸的三维耦合数值模型,研究了不同拉速下行波磁场旋转搅拌(EMRS)对2 150 mm×230 mm断面板坯结晶器内电磁场、流场、传热与凝固等冶金行为的影响,提出了行波磁场旋转搅拌对结晶器冶金性能影响的多参量评价方法。结果表明,EMRS作用下搅拌器中心横截面上磁感应强度和电磁力的最小值都出现在铸坯中心且电磁力矢量出现了6个涡心。当拉速从0.84 m/min提高到1.84 m/min时,结晶器内液面速度增大,在搅拌器中心横截面位置处,电磁力的涡数量由6个减少至4个。随着拉速增大,宽面凝固前沿最大冲刷速度、窄面附近最大液面波高及钢液冲击深度均增大,而窄面凝固前沿最大冲刷速度和结晶器出口坯壳厚度随拉速增大而减小。     

高拉速方坯连铸结晶器钢渣界面行为特征

对于高拉速连铸,结晶器内高通钢量下的钢液与保护渣流动行为控制是保证结晶器区合理凝固与冷却控制的重要一环。通过建立三维方坯连铸结晶器内多相流动、传热与凝固耦合数学模型,研究结晶器内高速钢液瞬态流动现象及其对液面波动与保护渣流动的影响。结果表明,结晶器内高速钢液冲击钢渣界面使弯月面处形成明显的凸起,同时导致水口附近界面波动剧烈。液态保护渣的流动行为受液面波动影响较大,不连续的保护渣流入造成了厚度不均匀的固态渣膜形成,不规整的固态渣膜转而又阻碍了液态保护渣的流入。     

电磁冶金技术研究新进展

电磁冶金技术是高品质钢生产的必备手段。本文综述了近年来电磁冶金技术的发展,围绕连铸的全流程,包括中间包电磁净化钢液、水口控流、结晶器内电磁搅拌和电磁制动等磁场控制流场、电磁软接触结晶器连铸、电磁场调控凝固组织、电磁场下固态相变及组织控制在内各方面,阐述了电磁场作用的机理,分析了应用电磁场技术的原理和特点,在电磁场控制流场领域提出了多模式定制磁场的概念,以满足高品质钢连铸中复杂状态的要求。在静磁场控制凝固组织领域提出应用强磁场热电磁力的新原理,并指出电磁冶金技术的发展需结合大数据的人工智能以更好发挥作用。     

结晶器振动系统机电液协同仿真技术研究

连铸机铸坯质量的好坏与结晶器振动系统的工作性能关系密切,应用ADAMS建立了结晶器振动系统刚柔耦合机械模型,并在MATLAB中根据机械电气液压的关系,搭建了控制框图,利用软件之间的接口建立了结晶器振动系统协同仿真模型,并对正弦和非正弦信号下的结晶器动态响应进行了分析,该方法可以为冶金机电液设备的设计与优化提供理论指导。根据现场测试的数据,对振动系统刚柔耦合机械模型进行了验证,结果表明所建立的模型是正确的。     

大方坯连铸机关键技术

论述了大方坯连铸机关键技术,其中包括辊列设计中机型选定,结晶器长度、铸机基本圆弧半径的确定、各矫直点的矫直半径、冶金长度、几何尺寸等的设计及电磁搅拌、结晶器液压振动、二冷水控制、具有动态轻压下功能的拉矫机组等,阐述了大方坯连铸机的国产化情况,为新建大方坯连铸机的技术选配和老的大方坯的连铸机的改造提供了依据。     

连铸坯皮下夹渣的控制技术

皮下夹杂是生产高级冷轧薄板最常见的板坯缺陷。钢水中携带的非金属夹杂物、钢水浇注过程中结晶器保护渣的卷入是造成板坯皮下夹渣缺陷的主要原因。提高钢水的纯净度,做好稳态浇铸控制结晶器保护渣的卷入及采用高表面张力、高黏度结晶器保护渣是控制板坯皮下夹渣缺陷的最有效措施。     

新一代结晶器在线监控集成系统开发与应用

铸机拉速与铸坯质量的进一步提高强烈依赖于生产过程的在线监测和自动控制水平,不断对过程检测与控制方法提出新的要求。为适应和促进现代高效连铸技术的快速发展,先进结晶器过程监控技术的开发和应用是急需解决的核心问题。以高度的集成化、智能化和可视化为目标,本文综述了我们在结晶器监控技术研究方面的最新进展,开发的系统集成了结晶器传热、润滑和摩擦行为的实时监测和可视化等高端功能,对其中主要的方法和应用成效进行了简要阐述。     

几种结晶器软夹紧系统的实现方式

连铸结晶器的夹紧力大小直接关系到钢坯质量和结晶器的使用寿命。叙述了结晶器软夹紧技术的发展,阐述了软夹紧技术的几种方式、计算方法,并讨论了SPCO、奥钢联、西马克、达涅利等几家连铸工程公司的软夹紧液压控制系统原理与特点。为结晶器软夹紧系统的设计提供了思路和依据。     

承钢板坯连铸机结晶器高效化改造

介绍了承钢板坯连铸机结晶器的铜板优化改造、铜板维修的检测技术、结晶器足辊参数及优化、冷却水质的优化等。并对结晶器改造进行了详细的介绍,并简要介绍了改造后所取得的效果。     

首钢京唐连铸机结晶器振动技术运用

首钢京唐2150mm连铸机结晶器振动采用了Siemens s7～400PLC作为基础自动化设备,以液压系统作为动力,通过控制伺服阀输出0—10mA的电流信号,实现结晶器按要求的振幅、频率和波形振动。结晶器的振动的作用一方面是为了促使润滑剂和保护渣填充到结晶器与坯壳间,形成润滑层,以减小结晶器与坯壳的摩擦阻力,减少拉裂;另一方面则使为了在铸坯表面形成振痕,使结晶器与坯壳间的气隙增大,降低了坯壳凝固生长速度、坯壳凝固组织中产生缺陷,从而提高铸坯质量,节省人力,为铸机的发展提供数据的支持。     

承钢板坯中间包结构研究

随着对钢质量的要求越来越严格,以及在钢包冶金方面的成功,已使人们不能再把中间包作为一个简单的容器使用,而是力争在中间包中进一步去除夹杂物,并防止钢液的再污染。中间包冶金有独特的理论特点和研究方法。作为一种连续操作的反应器,与转炉、电炉及钢包等间歇操作反应器的概念是不同的。中间包内基本的物理现象是钢液的流动,其他冶金过程包括钢液中夹杂物的去除、卷渣、温度和成分的均匀化等,都是流动的钢液中进行的。因此研究中间包内钢液的流动是中间包冶金的基础。承钢公司于2008年建成2机2流板坯连铸机,中间包容量45t,为了提高钢的清洁度,生产高质量产品,承钢对中间包进行控流装置试验,结合现场生产实际,优化设计中间包内部结构,从而保证中间包内死区比例小,以促进大型夹杂物的去除,延长钢液停留时间,促进温度和成分的均一,提高铸坯质量。     

电磁旋流水口在钢圆坯连铸中的作用

机械式旋流水口连铸的工业试验结果表明:弯月面的钢液温度、稳定性以及铸坯的等轴晶率等能得到显著提高。但该工艺难以工业应用。本文作者提出了一种新的旋流连铸工艺,即利用水口外的旋转电磁场对钢液的洛伦兹力,使水口内钢液形成旋转流动。本研究通过磁场和流场的三维数值模拟,分析了电磁旋流装置结构对圆坯连铸过程中浸入式水口及结晶器内钢液速度的大小及分布的影响,并应用低熔点合金进行了实验验证。结果表明:非接触方式的电磁力可以有效地使钢液在浸入式水口内产生旋转流动。在同等条件下,圆形电磁旋流装置时钢液的速度分布最对称,速度值最大;改进马蹄形时的水口内流场分布与圆形的较为接近,比采用马蹄形时的更为对称,且速度值更大。在结晶器内,电磁旋流使钢液的冲击深度变小,上返流增强。这有利于温度的均匀化,提高弯月面的温度,以及促进夹杂物的上浮。考虑工业生产的操作方便问题,改进马蹄形电磁旋流装置比较适合生产实际。电磁旋流实验的结果验证了数值模拟的结果及计算方法的可靠性。     

南钢45号钢铸坯质量控制研究

针对南钢方坯连铸45#钢铸坯裂纹及钢件加工裂纹问题,分析得出钢中的氧化物夹杂和凝固过程硫化物偏析形成的大颗粒硫化物夹杂,及连铸过程二冷段大的温度回升是造成质量问题的主要原因。通过优化连铸二次冷却制度、控制转炉终点碳含量、LF炉提前造还原精炼渣、保证足够的软吹时间、加强保护浇注措施,控制了45#钢生产的铸坯质量,有效的避免了加工开裂。     

板坯连铸结晶器漏钢预报系统研发(一)结晶器内热状态的有限元分析

考虑铜板结构和铸坯凝固特性,以二者接触区域为纽带,建立温度场和应力场高度耦合的有限元分析模型,通过耦合计算,发现板坯在连铸结晶器中宽窄面方向上的坯壳表面温度、坯壳生长行为及界面气隙状态沿拉坯方向上的变化规律,为分析和解决铸坯在结晶器中产生的质量问题、设计或优化有漏钢预报测温热电偶布置提供了理论依据。     

含钛不锈钢表面夹杂的研究

分析了含钛不锈钢321(1Cr18Ni9Ti或06Cr18Ni10Ti)连铸坯在热轧后表面两种缺陷(分别定义为A类缺陷和B类缺陷)成因机理及区别。试验分析结果表明,A类缺陷和B类缺陷分别与连铸坯表面裹渣和结晶器结鱼密切相关。A类缺陷的成因是结晶器内的钢渣界面不稳定,造成保护渣直接进入坯壳或钢水裹住保护渣而产生,且多出现在连铸头坯;B类缺陷的主要产生根源是TiN,成串的TiN和Al2O3出现在钢板上面;而浇注过程中钢水直接与空气接触,引起钢水的二次氧化和增氮是产生TiN的前提条件。