天钢连铸板坯表面纵裂产生原因的分析及对策

针对天钢4号板坯连铸机生产铸坯的纵裂纹缺陷,利用低倍分析、扫描电子显微镜以及测量技术,对铸坯试样和使用的设备部件进行了检测分析,揭示了纵裂纹产生的原因是铸机结晶器的锥度不稳定,导致结晶器窄边对铸坯凝固壳的支撑力降低,导致铸坯裂纹。在此基础上采取了有效措施,避免了天钢4号板坯连铸机生产的铸坯的纵裂纹缺陷。     

AH32钢板坯连铸凝固传热过程数值模拟

建立了板坯连铸过程中,垂直拉坯方向传热的二维切片跟踪铸坯凝固数学模型.利用有限元软件ANSYS对板坯连铸凝固过程进行了瞬态热分析,并进行了射钉实验验证.对不同的过热度,不同的拉速(1.0和1.1 m/min)条件下,切片各点随时间变化的温度分布,以及铸坯壳厚度进行计算,并确定凝固末端位置.结果表明:随着过热度、拉速的增加,凝固末端位置距离结晶器液面变远;在合理的范围之内,拉速增加,铸坯表面温度增加,有助于防止铸坯表面裂纹的产生及提高板坯的生产效率.     

连铸生产Mn13板坯表面纵裂控制

针对Mn13钢种在板坯连铸生产时发生表面纵裂纹缺陷的问题,结合Mn13材料凝固的特点,在工业生产中对浇铸过热度、拉速、水口对中、水口插入深度等工艺参数进行摸索,优化了保护渣化渣条件,保证了液渣在弯月面的均匀流入,改善了结晶器润滑与铸坯传热,控制了初生坯壳生长的均匀性,从而解决了Mn13板坯的表面纵裂纹缺陷,实现了Mn13的板坯多炉连铸生产,提高了铸坯合格率,由50％以下提高到96％.     

板坯连铸机拉速优化控制模型

以板坯连铸机二维非稳态传热数学模型为工具，对连铸的工艺参数进行分析，从而得出影响铸机拉速的限制性因素是铸坯出结晶器时坯壳厚度。在计算机上对诸多工况铸坯的凝固过程做了琥交试验，回归了出结晶器时坯壳厚度与拉速、过热度的计算公式，为板坯连铸机浇铸速度的控制提供了理论依据，对稳定连铸机生产和进一步发挥现有铸机的潜力具有一定的实用价值。     

宽板坯连铸工艺优化与铸坯质量

结合实际生产,对宽厚板坯表面横裂纹、纵裂纹、氩气泡疤产生的原因进行了机理性分析。提出了消除宽板坯表面质量缺陷的具体措施。采用较弱的二冷配水,适当高的拉坯速度及矫直温度等,有助于降低表面横裂纹缺陷;采用较低且稳定的拉坯速度,低的吹氩量及水口浸入深度,有助于降低表面氩气泡疤缺陷;结晶器采用缓冷工艺,保持较小的液面波动等可有效防止铸坯表面纵裂纹的发生。     

高拉速连铸结晶器振动参数对板坯表面裂纹形成的影响

 结晶器振动导致初凝坯壳受力和变形是产生铸坯表面裂纹的主要原因。通过计算2.0 m/min拉速时弯月面区最大液体摩擦力和最大渣道动态压力,分析了高拉速下结晶器振动参数变化对板坯表面纵裂纹和横裂纹形成的影响,并结合振动参数对结晶器润滑和振动状态的影响,阐明减少表面裂纹的振动参数控制措施。研究结果表明：提高振频和振幅均增大铸坯表面裂纹形成的可能,振频影响强于振幅;增大非正弦振动因子降低了坯壳撕裂可能性,且对润滑有利,但使振痕加深,振动冲击加剧;适当降低振频,增大振幅和非正弦振动因子可抑制表面裂纹形成。     

板坯连铸结晶器温度场计算模型的应用

针对中厚板卷厂板坯连铸机,建立了板坯二维非稳态凝固传热模型,利用各铸机典型拉速下实际生产过程数据验证所建立板坯凝固传热模型的准确性。基于所建立的板坯凝固传热模型,分析了现行结晶器水量下调的可能性,并对结晶器冷却制度进行优化,控制铸坯表面裂纹。     

板坯连铸过程数值模拟分析

基于传热学基本原理、凝固理论和有限单元法,建立了凝固传热有限差分数学模型,对连铸凝固全过程进行模拟分析,结果表明,拉速越大,铸坯中心及表面温度越高,出结晶器坯壳厚度越薄;过热度增大,铸坯中心及表面温度均上升,出结晶器坯壳厚度减薄;冷却水量相对增大时,铸坯出结晶器坯壳厚度增大,二冷区温度下降较快。连铸坯凝固模型可用来确定常规拉速范围及不同拉速下的凝固壳厚度、凝固末端位置以及铸坯表面温度分布。     

大方坯在连铸过程中传热及凝固规律的数学模拟

结晶器和二冷区传热对大方坯产品质量和铸机的生产率有重要影响。讨论了包头钢铁集团公司引进的大方坯连铸机在拉坯时结晶器和二冷区的传热、坏壳凝固生长和铸坯温度的变化规律。着重讨论了电磁搅拌、过热度和拉速对坏壳凝固和生长规律的影响。指出影响铸坯凝固的主要因素是凝固潜热，影响凝固末端位置的最主要工艺参数是拉坯速度，而电磁搅拌对其影响区内的传热、坯壳生长和铸坯温度亦有较大影响。     

薄板坯表面纵裂形成机理及结晶器锥度研究

从力学角度出发对薄板坯表面纵裂纹的形成机理进行了探讨,分析了结晶器锥度控制工艺对薄板坯表面纵裂纹的影响,详细论述了纵裂纹的控制措施。研究结果表明,局部的拉应力集中是铸坯表面纵裂纹形成的主要原因之一。表面纵裂纹的控制措施包括2方面,一方面是通过优化连铸工艺提高凝固壳生长的均匀性,另一方面是通过优化结晶器内腔结构和调控锥度来促进结晶器与凝固壳接触状态的最佳化。     

不同拉速对薄板坯凝固过程及组织的影响

针对薄板坯在凝固过程中容易出现铸坯裂纹、疏松、缩孔等质量问题,以某厂生产的高拉速薄板坯为研究对象,通过建立传热凝固有限元和元胞自动机相结合的CAFE模型,基于ProCAST平台开展凝固传热全过程数值计算,探究不同拉速下的结晶器末端坯壳生长情况、不同拉速对凝固传热过程的温度场和三维凝固组织的影响.结果表明,在不同的拉速下...     

高速连铸结晶器内凝固传热行为及其均匀性控制

从分析高拉速包晶钢板坯连铸结晶器内凝固传热行为特征入手,首先阐明拉速对结晶器内的界面热阻、凝固坯壳的温度与应力分布的影响规律,研究发现拉速超过1.6 m·min?1时,界面热阻明显增加,拉速由1.4 m·min?1提升至1.6 m·min?1和1.8m·min?1时,出结晶器坯壳厚度相应减少约10%,其发生漏钢的危险不断增加;在此基础上,阐述了结晶器的内腔结构、保护渣、振动与液面控制等控制结晶器内坯壳凝固均匀性的相关技术。要实现高速连铸,首要应考虑结晶器内腔结构的优化设计,使其能更好地迎合凝固坯壳的生长,研制适合包晶钢等凝固特点的专用连铸保护渣至关重要,铸坯鼓肚控制也是保障高拉速液面稳定的关键。      

1650板坯压下过程热/力学行为及压下工艺优化

为了控制梅钢1 650板坯连铸包晶钢过程铸坯内裂纹发生,基于梅钢1 650板坯连铸机生产实际,建立了1 560mm×230mm断面包晶钢铸坯凝固过程三维热/力耦合有限元模型,揭示了铸坯凝固过程各冷却区内的温度场分布规律和铸坯压下过程应力与变形行为演变规律。结果表明,铸坯在结晶器及零段内冷却强度大,沿拉坯及其垂直方向的温度分布梯度大;在实施铸坯凝固末端压下过程中,铸坯宽面中心与宽向1/4处的表面变形及应力变化较为同步,且靠近铸坯内弧侧凝固前沿的塑性应变最大,铸坯应力最大值集中在角部区域;目前梅钢包晶钢连铸压下区间设置不当,易引发铸坯产生内部裂纹。     

X80管线钢238 mm x 1 650 mm连铸坯温度场及凝固末端位置的数学模拟

用二维切片跟踪铸坯凝固传热的方法建立了X80管线钢（/%:0.04C,1.85Mn,0.25Si,0.006P,0.003S,0.30Ni,0.21Mo,0.06Nb,0.02V）238 mm×1650 mm板坯连铸过程中垂直拉坯方向传热的数学模型,通过ANSYS对X80管线钢连铸过程中温度场及坯壳厚度的渐变进行计算,得出拉速1.2mm/min时,出结晶器坯壳厚为18.14 mm,铸坯液芯长22.58 m。凝固壳厚度计算值射钉测试结果的相对误差≤2.5%,凝固末端位置的相对误差为0.68%。分析了过热度（25~55℃）,拉速（1.2~1.3m/min）和二冷水量（79.2~96.8 m³/h）对切片各点温度和凝固末端位置的影响。结果表明,增大拉速、减小二冷配水量,连铸坯表面温降变慢,凝固末端位置距离结晶器液面越远,凝固时间变长;该X80管线钢板坯连铸最佳工艺参数为钢水过热度35℃,拉速1.2 m/min和二冷配水量88m³/h。     

含硼钢板坯边角裂纹的成因与控制

 采用金相显微镜、扫描电镜和Gleeble-3800热模拟试验机分析了含硼微合金化钢板边角部表面裂纹的形成原因。发现二冷矫直区铸坯内弧边角部温度位于该钢种第3脆性温度区间内,拉速较低和二冷水表及喷嘴布置不合理导致了内弧两边角部温度较低。采用提高拉速、遮挡矫直区铸坯角部喷嘴和适当降低二冷水表等“热行”方法后,结合调整动态轻压下参数使得铸坯角部温度明显提高,铸坯的边角裂纹和内部质量均得到显著改善。     

厚板坯连铸二次冷却传热数学模拟

在考虑二冷边界换热的条件下,建立了与厚板坯连铸机相适应的传热数学模型。用远红外测温仪测试X65管线钢230 mm×1650 mm铸坯表面温度,实验结果同模拟结果吻合较好。应用数学模型,对不同拉速下管线钢的连铸凝固过程进行了仿真计算,分析了拉速对出结晶器坯壳厚度、铸坯表面温度和液芯长度的影响,得出在给定的二冷条件下,为得到合理的铸坯表面温度,管线钢的拉速应为0.9～1.2m/min。     

金鼎重工连铸板坯表面纵裂分析与控制

连铸板坯表面纵裂起因于结晶器弯月面出现坯壳厚度的不均匀性。针对河北钢铁集团金鼎重工股份有限公司板坯连铸机的实际生产情况,分析影响板坯表面纵裂的因素,发现连铸板坯纵裂与结晶器冷却强度、钢水成分,夹杂物含量、拉速等诸多因素有着密切的关系。通过对各方面采取相应的措施,减少连铸板坯纵裂的产生。     

Multiphase Flow and Thermo-Mechanical Behaviors of Solidifying Shell in Continuous Casting Mold

 The metallurgical phenomena occurring in the continuous casting mold have a significant influence on the performance and the quality of steel product. The multiphase flow phenomena of molten steel, steel/slag interface and gas bubbles in the slab continuous casting mold were described by numerical simulation, and the effect of electromagnetic brake (EMBR) and argon gas blowing on the process were investigated. The relationship between wavy fluctuation height near meniscus and the level fluctuation index F, which reflects the situation of mold flux entrapment, was clarified. Moreover, based on a microsegregation model of solute elements in mushy zone with δ/γ transformation and a thermo-mechanical coupling finite element model of shell solidification, the thermal and mechanical behaviors of solidifying shell including the dynamic distribution laws of air gap and mold flux, temperature and stress of shell in slab continuous casting mold were described.     

攀钢连铸机结晶器冷却能力的研究

通过测定结晶器中钢液凝固坯壳厚度,研究了结晶器中钢液凝固系数变化情况,结合对漏钢时坯壳的解剖分析,评价了现有的铸机结晶器的综合冷却能力,为铸机高拉速生产提供了重要依据。     

微合金钢连铸坯角部裂纹控制技术研发及应用

微合金钢连铸过程频发铸坯角部裂纹缺陷是钢铁行业的共性技术难题。基于微合金钢铸坯角部裂纹组织结构与析出特征检测，以及铸坯在结晶器与二冷铸流内的凝固热/力学行为演变规律定量化模拟，开发形成了基于新型角部高效传热曲面结晶器和铸坯二冷高温区角部晶粒超细化控冷工艺与装备的微合金钢连铸坯角部裂纹控制技术。研究结果表明，传统板坯连铸工艺下，窄面直线型结晶器无法充分补偿坯壳收缩，致使厚保护渣膜与气隙在坯壳角部集中生成，大幅降低了结晶器中下部坯壳角部传热，引发微合金碳氮化物沿奥氏体晶界析出。传统二冷配水条件下，奥氏体晶界不可避免生成先共析铁素体膜低塑性组织。两者共同作用致使铸坯角部高温塑性不足而引发裂纹。通过开发新型曲面结晶器，坯壳角部于其内高效传热，凝固全程冷却速度大于5℃/s，弥散化了微合金碳氮化物高温析出。同时，基于窄面足辊超强冷新控冷结构，对铸坯角部实施γ→α→γ循环相变，铸坯角部晶粒显著超细化，高塑化控制了铸坯角部裂纹产生。