连铸中间包通道式感应加热设备设计与应用现状

连铸生产中,钢水在中间包内存在不同程度的热损失,必要的外部热源是维持钢水温度稳定、保证中包冶金效果的重要手段.对中间包通道式感应加热技术的发展、作用和原理进行了系统阐述.在解析其基本设备构成与功能的基础上,对中间包通道式感应加热装置设计和应用过程中的关键问题进行了分析和讨论.研究指出,该包型结构设计与应用过程中,首先必须保证加热通道的合理长度以及通道内钢水良好的流动状态,以兼顾合理的中包宽度和加热效果;其次,还应避免通道式感应加热过程中箍缩效应负作用的发生.     

通道式感应加热中间包钢液流动特性的数值模拟

通道式感应加热中间包能够有效补偿钢液在浇注过程中产生的温降。钢液流动特性是影响通道式感应加热中间包冶金过程的关键。采用ANSYS软件求解电磁场、流场和温度场控制方程,得到通道式感应加热中间包稳态流场和温度场;在此基础上,求解示踪剂溶质输运方程,得到RTD曲线。数值结果表明,浇注口温度提高20K;相比于无感应加热的通道式中间包,应用通道式感应加热后,总体平均停留时间延长48s,总体死区体积分率缩小为21.5%;通道式感应加热中间包的电磁力对钢液的搅拌作用是影响流动形态的主要因素,焦耳热引起的热对流是影响流动形态的次要因素。     

板坯电磁加热中间包钢液流动特性和结构优化

电磁加热中间包技术能有效补偿浇注钢液温降,实现恒温和低温浇注。为使电磁加热中间包技术能合理应用于双流板坯连铸,建立了相应的数学模型,研究了感应加热技术对中间包内流动和温度特性的影响。考察了挡墙-挡坝和通道角度等因素对钢液温度场和流动行为的影响。结果表明,通道式感应加热技术不能直接应用于双流板坯连铸,有必要优化中间包结构。电磁加热能显著提高中间包分配室内的钢液温度,但会产生短路流。挡墙-挡坝可有效减少短路流和均匀钢液温度。挡墙-挡坝与水口出口距离为0.5 m时,钢液流动状态较好,温度分布较均匀;增大通道展开角度不适用于双流板坯感应加热中间包。合理的加热功率模式可将浇注温度波动控制在5 K以内。     

连铸中间包通道式电磁感应加热数值模拟

中间包作为连铸的中间环节,起着承上启下的作用。如何控制中间包浇铸钢水温度是连铸生产的关键环节。运用有限元软件ANSYS对通道式中间包感应加热进行模拟计算分析,通过控制中间包的钢水出口流速计算得到钢水通过通道的时间,从而得到中间包钢水的温升速度,有效地补偿了钢水散热造成的温降,保证钢水具有合适的浇铸温度。通过参考文献间接验证了此模拟过程的有效性。     

大容量中间包电磁加热装备研制及其工业应用

针对中间包增设通道式感应加热装置,在不改变现有连铸机中间包冲击区和浇注区距离的条件下,进行中间包电磁感应加热装备的工业化研制。重点研究了中间包包壳上涡流的隔断、感应加热器加热效率、感应加热中间包耐火材料等问题。研究结果表明,采用涡流隔断技术能有效抑制包体涡流发热,较好地解决中间包包体涡流发热的问题。并且通过优化感应器的结构设计及采用气雾混合冷却等关键技术,实现了中间包感应加热技术的工业化运行及中间包钢水温度±3 ℃的精准控温。     

连铸中间罐通道式感应加热技术

通道式感应加热技术是最有前景的中间罐钢水加热技术之一。本文综述了连铸中间罐通道式感应加热技术的基本原理、设备构成、技术特点以及与此有关的钢水加热和流动特性。简单介绍了它在中间罐钢水温度控制和成份调整的一些试验研究和在线应用的结果。     

中间包通道式感应加热在超薄带工艺中应用研究

中间包感应加热设备对于补偿浇铸过程中的热损失,实现低过热度恒温浇铸具有重要的生产意义。本文简明阐述了中间包通道式感应加热技术的工作原理及设备组成,研究了加热功率与钢液温度温升的关系、通道内夹杂物去除机理以及通道壁耐材侵蚀情况,并对通道壁耐材选择提出参考建议。     

冲击区体积对感应加热中间包流动影响数学模拟

通道式感应加热中间包能够对包内钢水的热量进行及时有效的补偿,有利于提高铸坯质量。建立了某厂五流四通道感应加热中间包的数学模型,研究冲击区体积对中间包内钢液流动的影响。结果表明,冲击区体积占前腔比例的45%时,双峰和短路流问题得到有效解决,各流间钢水分配较为合理,中间包内部钢液能够获得较好的流动性能,中间包总体停留时间达到1020s,死区体积降低为11.5%,3个下水口达到峰值的时间较为一致,最大时间差为49s,达到峰值的平均时长为335s。     

H型感应加热中间包车的设计

为了改善铸坯中心质量,目前特殊钢趋于采用低过热度浇注。为了控制浇注温度,往往采用中间包加热。文章分析了H型感应加热中间包车设计难点,H型感应加热中间包重量大,长水口距离浸入式水口的距离增大,支撑耳轴直径增大、中包最低点距中包壳底距离增大。对H型感应加热中间包车设计关键点拖链、升降装置、对中装置、主车架、传动系统进行改进设计,结合感应H型感应加热中间包的特点,给出了中包车设计的关键参数的确定方法,为H型感应加热中间包车的设计提供参考。     

水平连铸中间罐感应加热初步实践

本文介绍了广州南方连铸工程有限公司近几年来水平连铸中间罐感应加热的生产实践,对中间罐内钢水温度进行温控的具体情况,提出工频“沟式”感应加热的新加热形式。     

小型棒线材生产连铸－轧钢工艺衔接优化

通过对国内多个小型棒线材企业连铸－轧钢工艺衔接实际生产情况的调研及分析,剖析了小型棒线材连铸－轧钢工艺衔接现状及普遍存在的问题,提出了通过改进生产组织模式、在连铸和轧线加热炉之间增设保温缓冲台架、热坯收集台架、低温坯剔除台架及保温坑等设施的优化方案,可使热送热装比提高到90％以上,加热炉实行冷热坯分装,经济效益明显。     

金属零件加工一体化集约生产线的研制

该生产线用于制造各类、各种形式系列齿轮、轮毂、齿套、衬套、环圈、实心轴、空心轴等回转体零件。该生产线流程和功能由双体变频式中频感应电炉＋虹吸管装置＋连续铸造结晶器＋机械手、推杆式溜槽、集物仓等辅助装置实现金属熔炼、铸坯凝固的连续铸造→感应加热铸坯→多工位柔性冲压制坯→数控碾挤、碾锻→柔性精整→可控气氛热处理等组成。     

多晶硅铸锭六面加热技术研究与应用分析

加热器作为多晶铸锭炉的核心部件,为硅料熔化和晶体定向生长提供热量。但是,随着多晶铸锭炉尺寸的不断扩大,传统五面加热方式已无法有效满足各阶段的热量供给。横向温差的增大,影响了晶粒的垂直生长,进而使得电池效率下降,同时能耗增加。六面加热技术即在传统五面加热的基础上,增加底部加热器,并且各加热器分开控制。通过热场建模,利用CGSim模拟软件,模拟对比分析了六面加热相比五面加热的差异和优势,并且以类单晶为例对比了实际的生产应用效果。     

BFe10白铜管材热冷组合铸型水平连铸凝固温度场模拟

建立了热冷组合铸型(HCCM)水平连铸管材温度场模拟模型,采用实验与模拟相结合的方法修正界面的换热系数条件。所建立的HCCM水平连铸全尺寸模拟模型和所施加边界条件的误差小于6%,可较好地模拟实际传热过程的温度场。模拟结果表明:当拉坯速度由20 mm/min增加到110 mm/min时,两相区宽度由20 mm增加至30 mm;当热型段加热温度由1 150℃提高到1 300℃时,两相区宽度由30 mm减小至12 mm;当冷型段冷却水流量由300 L/h增加到900 L/h时,两相区宽度由30 mm减小至20 mm;当采用增加热阻的改进铸型结构时,两相区宽度由25 mm减小至12 mm。d 50 mm×5 mm BFe10管材HCCM水平连铸合理的制备参数为:熔体保温温度1 250℃,连铸拉坯速度50~80 mm/min,热型段加热温度1 200~1 300℃,冷型段冷却水流量500~700 L/h。     

板栅连铸结晶器传热模型分析

传热过程决定着板栅连铸结晶器能否连续稳定地生产出合格质量的连铸板栅,根据热力学第一定律和傅里叶定律(热传导定律)对板栅连铸结晶器的热量传递进行了研究。依据板栅连铸结晶器实际结构简化模型,分别建立了冷却油、端盖以及空气稳态复合传热模型,高温铅液、连铸动模外筒以及冷却油的稳态复合传热模型,连铸动模内部冷却油的放热计算模型,进而建立了板栅连铸结晶器传热动态平衡方程;为了指导生产实际,建立了运行过程操作函数。通过板栅连铸结晶器传热过程的分析研究,对提高板栅连铸的连续稳定生产并实现板栅连铸结晶器的全自动温度控制具有一定的指导意义。     

(Zr0.55Cu0.3Al0.1Ni0.05)98Er2非晶合金制备及其晶化动力学行为

为了研究SAF2507双相不锈钢（SAF2507 DSS）螺旋桨叶片在含硫酸盐还原菌( SRB)和铁氧化菌(IOB)海水中的耐腐蚀性能,提出一种二次急冷淬火成形技术来成形SAF2507 DSS螺旋桨叶片。同时根据螺旋桨叶片在不同二次急冷淬火成形温度下析出相的类型和析出规律,研究螺旋桨叶片在含SRB和IOB海水中的腐蚀性能。结果表明,当二次急冷淬火成形温度在700℃时,螺旋桨叶片表面析出少量的χ相;达到850℃时,χ相停止析出并完全转化成σ相,析出的σ相达到最大值;超过850℃时,析出的σ相开始急剧减少,到950℃时仅有少量的σ相析出。螺旋桨叶片在不同二次急冷淬火成形温度下,腐蚀电流密度、交流阻抗等电化学性能变化规律与螺旋桨叶片表层χ相和σ相的析出规律、以及χ相和σ相自身的耐腐蚀特征相吻合。二次急冷淬火成形温度在750℃-1050℃之间,螺旋桨叶片的耐腐蚀性能随热成形温度的升高呈增强—降低—增强规律变化,850℃时螺旋桨叶片的耐腐蚀性能最差。螺旋桨叶片二次急冷淬火成形后富Fe的表面特征,在SRB+IOB的作用下,螺旋桨叶片表面钝化膜被破坏,导致耐腐蚀性能降低。     

二次急冷淬火成形SAF2507双相不锈钢螺旋桨在SRB+IOB海水中的腐蚀行为

为了研究SAF2507双相不锈钢（SAF2507 DSS）螺旋桨叶片在含硫酸盐还原菌(SRB)和铁氧化菌(IOB)海水中的耐腐蚀性能,提出一种二次急冷淬火成形技术来成形SAF2507DSS螺旋桨叶片。同时根据螺旋桨叶片在不同二次急冷淬火成形温度下析出相的类型和析出规律,研究螺旋桨叶片在含SRB和IOB海水中的耐腐蚀性能。结果表明,当二次急冷淬火成形温度在700℃时,螺旋桨叶片表面析出少量的χ相;达到850℃时,χ相停止析出并完全转化成σ相,析出的σ相达到最大值;超过850℃时,析出的σ相开始急剧减少,到950℃时仅有少量的σ相析出。螺旋桨叶片在不同二次急冷淬火成形温度下,腐蚀电流密度、交流阻抗等电化学性能变化规律与螺旋桨叶片表层χ相和σ相的析出规律、以及χ相和σ相自身的耐腐蚀特征相吻合。二次急冷淬火成形温度在750～1050℃之间,螺旋桨叶片的耐腐蚀性能随热成形温度的升高呈增强-降低-增强规律变化,850℃时螺旋桨叶片的耐腐蚀性能最差。螺旋桨叶片二次急冷淬火成形后富Fe的表面特征,使得在SRB+IOB的作用下,螺旋桨叶片表面钝化膜被破坏,导致耐腐蚀性能降低。     

连铸恒温出坯电磁感应加热温度场分布与演变

连铸恒温出坯是实现连铸直轧的有效手段,为了实现圆坯恒温出坯的目的,依据感应加热原理提出在连铸坯切割段变功率感应加热恒温出坯的方法,通过数值模拟研究了恒温出坯方法的可行性。研究发现,通有交流电的感应线圈在铸坯内部产生磁场和感应电流,上述物理场主要集中在铸坯表面。此外,感应电流产生的焦耳热对连铸坯起到均温作用,均温效果随着电流频率或铸坯移速的增大先增强后减弱。研究表明,变功率感应加热实现圆坯连铸恒温出坯的方案是可行的。为了优化感应加热功率,建立了感应线圈加热功率计算模型。根据感应线圈加热功率计算模型,实现恒温出坯的加热功率与连铸坯几何尺寸、物性参数、初始温度、运动速度和线圈长度密切相关。     

基于ANSYS的连铸坯感应加热温度场数值模拟

应用感应加热理论,建立了电磁场与温度场耦合的有限元数学模型,利用大型通用有限元分析软件ANSYS对钢坯的感应加热过程进行了模拟分析,得到了随时间变化的工件温度分布图,并分析了感应加热整个温升过程的特点与影响因素,结果表明,通过调整加热装置的频率、激励电流等工艺参数,可以达到铸坯均温的目的。