方坯结晶器多锥度分析

基于坯壳应力遗传特性建立铸坯热力耦合模型,利用ANSYS对结晶器内铸坯进行铸坯传热及应力分析。依据最小气隙原则对结晶器锥度进行优化,分析了单锥度和多锥度对坯壳凝固行为的影响。结果表明:采用两种锥度形式的结晶器,铸坯角部凝固行为存在明显差异,而表面中心区域基本一致。单锥度结晶器内气隙分布较广,角部热流明显降低,在偏离角部12～22 mm处存在"热点"。多锥度结晶器内气隙宽度和存在范围显著减少,"热点"消失,多锥度结晶器更符合坯壳凝固收缩规律。     

304不锈钢连铸坯表面凹陷与控制工艺实践

结合公司的设备现状和生产实践,针对304不锈钢铸坯表面凹陷缺陷问题,进行缺陷机理研究分析,重点围绕结晶器锥度、结晶器液面、塞棒塞头材质等方面展开工艺研究改进。通过建立铸坯缺陷管控制度,对全流程铸坯缺陷进行精准控制,304不锈钢连铸坯表面质量得到稳定控制,铸坯表面修磨率大幅降低,为进一步提升铸坯表面质量积累了宝贵经验。     

板坯连铸结晶器倒角结构和锥度研究

针对板坯连铸铸坯常出现角部横裂纹缺陷,建立了板坯连铸结晶器与铸坯二维瞬态热力耦合有限元模型,研究了板坯结晶器窄面铜板在不同倒角结构和不同锥度情况下铸坯的凝固收缩行为,计算了铸坯在结晶器内的温度和应力分布情况。模型较全面地考虑了保护渣和气隙对传热的影响。数值模拟结果表明：结晶器窄面铜板倒角过大或过小,都不利于铸坯温度的均匀分布;对断面厚度为230mm的铸坯,窄面铜板采用20mm～25mm ×45°;倒角及抛物线锥度时,铸坯表面温度分布最均匀,最大平面主应力分布较合理,角部出现横裂纹的可能性会大大降低。     

高效连铸抛物线锥度结晶器的研究与设计

应用凝固理论对高效连铸条件下结晶器内初生坯壳生长规律、铸坯的凝固收缩特性进行了系统研究。利用结晶器锥度设计的最小气隙原则,建立结晶器设计计算模型,开发出高效连铸抛物线锥度结晶器设计系统。该系统可依据工艺条件设计出满足不同钢种和拉速条件的结晶器锥度、内腔曲线方程、上下口以及任意间位置的内腔尺寸,为结晶器的生产提供操作数据和理论依据。最后分别讨论了钢种、结晶器长度、拽坯速度、铸坯断面尺寸与结晶器锥度、凝固收缩系数的关系。     

板坯结晶器内流场作用下钢液传热凝固的数值模拟

以钢厂230 mm×2 150 mm板坯连铸机为研究对象,通过三维数值模拟分析了拉坯速度(0.8～2.3m/min)、水口浸入深度(100～200 mm)、铸坯宽度(1 100～2 150 mm)对结晶器内流场作用下的钢液传热、凝固特征的影响。结果表明,拉坯速度等参数变化不会改变结晶器内钢液流动的基本特征,但会显著影响到结晶器内窄边坯壳的发育状况。水口浸深、铸坯宽度和拉坯速度的变化对于结晶器熔池液面钢水过热度也有不同程度影响:小断面,大拉速和水口浸入深度较小时熔池液面过热度较大,最大达6.2 K。     

连铸圆坯结晶器锥度优化设计研究

基于圆坯轴对称性和坯壳应力遗传特性,建立二维纵向切片热力耦合模型,利用有限元软件ANSYS对结晶器内铸坯传热及应力进行分析。根据结晶器内坯壳的收缩以及气隙的分布,依据最小气隙原则对结晶器锥度进行优化。经过三次优化计算,得到Q195钢圆坯结晶器锥度曲线。优化后的圆坯结晶器内腔呈抛物线形状,总锥度1.88%/m。在分析工艺条件下,使最大气隙降低为0.021 mm。     

薄板坯连铸结晶器锥度设计技术研究及应用

以提高结晶器使用寿命和铸坯表面质量为目标,通过建立漏斗区自有锥度、结晶器总锥度和结晶器局部锥度的计算模型,研究了漏斗区的宽度和深度、窄边铜板偏移量以及磨损对结晶器锥度沿高度方向分布的影响,提出了漏斗区自有锥度和局部锥度沿高度方向分布应与铸坯的凝固收缩相匹配的设计理念,对薄板坯连铸结晶器宽面铜板内腔形状及窄边锥度调控工艺进行了优化设计,为结晶器操作工艺及管理制度的优化提供了理论依据。基于上述研究工作,研发了适合于FTSC工艺的新型结晶器,进行了大量的工业生产试验。结果表明:在浇注宽度为1 520mm的铸坯时,窄边附加偏移量可由12mm降低到7mm,窄边铜板的使用寿命得到了大幅度的提高,过钢量为2.25万t后,窄边铜板最大磨损量由5mm降低到2mm以下;新型结晶器有效控制了铸坯窄面凹陷和表面纵裂纹的发生。     

中薄板坯连铸包晶钢结晶器液面波动原因分析

针对采用中薄板坯连铸机生产包晶钢时出现的结晶器液面波动大、铸坯废品率高等问题,分析认为,结晶器液面控制系统精度不高、包晶钢反应、夹杂物种类控制不当是主要影响因素。通过全面维护结晶器液面控制系统、优化脱氧合金制度,控制转炉终点氧化性等相应措施,结晶器液面波动由8～10mm降至3mm,改善了连铸坯的质量。     

20Cr钢曲轴锻件翘皮成因分析和工艺改进

20Cr钢的生产流程为120 t BOF-LF-200 mm×200 mm坯CC-轧制。对Φ35 mm 20Cr圆钢锻造的小型机械曲轴的结疤翘皮进行了成分检测、金相分析和电镜扫描能谱分析。结果表明,连铸过程结晶器液面波动超过±5 mm,造成保护渣卷入弯月面,引起铸坯表面夹渣和增碳,轧制过程形成结疤翘皮缺陷。通过浸入式水口深度由80～120 mm增加至90～130 mm,强化中间包水口和塞棒管控以及优化保护渣操作与性能使熔渣层厚度为10～15 mm,保证结晶器液面波动稳定在±3 mm内,避免了铸坯卷渣和锻件翘皮。     

日钢板坯连铸SPA-H钢液位波动原因分析及控制

分析日照钢铁SPA-H钢连铸过程造成结晶器液面波动大的主要原因为:SPA-H为亚包晶钢,出结晶器坯壳薄且不均匀,在二冷区后,由于辊间距较大,在钢水静压力下,铸坯鼓肚,随着铸坯在扇形段的运行,鼓肚被压缩,如此反复,引起结晶器液面波动;锥度设置偏小、钢中蔷薇辉石夹杂等原因增加铸坯坯壳形成的不均匀性,加重液面波动。通过增大结晶器、二冷水流量,降低钢水浇铸过热度、增大钢种锥度设置、优化脱氧工艺等措施,SPA-H钢液面波动率由21%降低至4.4%。     

Study on the non-uniform slab shrinkage of special steel during slab continuous casting

A full-scale finite-element stress model of a slab and its mould was developed to analyse the non-uniform slab shrinkage of special steel in a vertical caster during slab continuous casting. The stress model was based on the heat transfer model which was validated by comparing the calculated temperature with the measured ones. According to the shrinkage calculation, the single linear taper is not suitable for the continuous casting of this special steel, and the narrow face taper need to be calculated and optimised. It will provide a helpful tool for further improving the casting parameters and operations for special steel.     

浸入式水口结构对409 L钢连铸坯表面“卷渣”的影响

基于太钢409 L钢连铸生产工艺及板坯连铸机工艺参数,采用水模型实验和工业试验相结合方式研究了浸入式水口结构对结晶器内钢水流动行为及其对连铸坯[200 mm×(1 060～1 240 mm)]表面"卷渣"的影响。结果表明:使用原浸入式水口(侧孔48 mm×70 mm,和上倾15°)结晶器内钢液流场不稳定,对应连铸坯表面存在严重"卷渣"缺陷;在不改变水口结构条件下,上倾5°和上倾10°水口均无法解决连铸坯表面"卷渣";32 mm×52 mm小侧孔水口能有效解决小断面[200 mm×(900～1100 mm)]或低拉速(0.7～0.9 m/min)时409 L钢表面"卷渣";Φ60 mm内径水口对应结晶器中心平均波高在3.5～4.5mm,连铸坯表面"卷渣"缺陷由原来的36.5%降低至0.8%,该型水口不仅能适用现有断面[200 mm×(900～1320 mm)]及拉速(0.7～1.1 m/min)要求,还能提升连铸坯实物质量。     

Modelling of steel shrinkage and optimisation of mould taper for high speed continuous casting

Abstract

In high speed continuous casting, optimisation of mould taper is key for intensifying heat transfer and for improving the quality of the cast products. Mathematical modelling has been carried out by combining heat transfer, steel shrinkage and parabolic continuous taper model in order to optimise the mould taper profile. These models have been assembled to a set of software, the inputs of which include the steel grade, casting speed, casting temperature, length and the cross-section of mould tube, while the outputs consist of surface temperature of the strand, thickness of solidified shell, thermal linear expansion coefficient, steel shrinkage, distortion of the mould tube wall, the actual air gap, total taper and the continuous taper profile. Optimum mould taper has a parabolic profile which is tapered inwards that changes continuously along the length of the strand in order to achieve reduction in air gap while avoiding distortion of the mould tube.     

Challenge to control mould heat transfer during thin slab casting

Abstract

At the thin slab caster of Tata Steel, IJmuiden, mild cooling mould powders were introduced with the aim to control the mould heat transfer during casting. These mild cooling mould powders are characterised by specific values of basicity, solidification point and chemical composition. Application of these mould powders resulted in a redistribution of mould heat transfer during casting, i.e. a reduced and more stable mould heat transfer in the critical upper part of the mould and an increased mould heat transfer in the lower part of the mould. The average mould heat transfer and hence the shell thickness at mould exit are comparable to the standard powder. The application of mild cooling mould powders also resulted in improved solidification behaviour of the steel shell. A thinner chill zone with smaller thickness variations was observed. Furthermore, it was found that the mould taper required optimisation to match the changes in shrinkage behaviour to ensure uniform solidification. The use of mild cooling powders was observed to give an increase in mould friction. Mould thermal monitoring indicated that the solid slag films fractured (sheeting) in the upper part of the mould. However, no operational problems were reported, which indicate that the first 200 mm under the steel meniscus is essential for initial solidification and for the formation of a homogeneous steel shell. All these findings can be understood by considering the crystallisation properties of the mould slag, which include the cooling rate. Mild cooling has been shown to provide uniform heat transfer and adequate lubrication for high speed thin slab casting.     

Nb-V-Ti 微合金化低合金钢 SG610E 250 mm×2 000 mm连铸尾坯封顶工艺试验与实践

针对低合金钢SG610E250 mm×2000 mm连铸尾坯封顶工艺进行了试验研究,结果表明,传统的打水封顶工艺,在距离铸坯尾部2 000 mm范围内存在严重的中心缩孔,而低拉速无水封顶可以将缩孔尾坯长度减小到了 900 mm.但是由于低拉速无水封顶工艺,拉速≤0.2 m/min持续时间长,导致连铸坯表面温度降低,进入...     

唐钢FTSC工艺薄板坯连铸粘结的原因及预防措施

通过结合唐钢薄板坯连铸的生产实践,从钢水纯净度及温度、结晶器内钢水液位波动、锥度控制、设备状况、保护渣性能等几个方面分析薄板坯连铸粘结的机理和影响因素,并提出相应的预防措施,使粘结几率有较大幅度的降低。     

铸坯喷丸工艺对430铁素体不锈钢卷板表面质量的影响

430钢连铸板坯经喷丸处理后可以去除连铸坯表面原始铁鳞与保护渣残留,铸坯平均振痕深度降低0.13 mm。喷丸处理铸坯经加热炉加热后生成的氧化铁皮结构与基体存在明显界面,在热轧与酸洗过程容易去除,避免了夹渣与氧化残留造成的冷板表面粗糙条纹类缺陷,酸洗板表面粗糙度由3.15μm降低至2.78μm,冷板粗糙度由0.047μm降低至0.041μm,冷板表面质量接近修磨工艺。430不锈钢铸坯喷丸工艺可替代修磨工艺。     

板坯连铸结晶器钢液流场的数值模拟和优化

用CFD三维计算软件,采用k、ε双方程模型在给定的数值计算条件下,对900 mm高的板坯连铸结晶器内钢液流场进行了数值模拟,研究结晶器工艺参数对结晶器液面湍动能和窄边冲击压力的影响。结果表明:对于断面尺寸为220 mm×900 mm的板坯结晶器,水口插入深度为180 mm,水口倾角为向下15°,拉坯速度为1.6～1.8 m/min时,结晶器内钢液具有较好的流动方式。     

3104铝合金低液位铸造扁锭质量研究

文章研究了低液位铸造过程中液位高度、石墨内衬温度和冷却水流量对440×1320mm规格3104铝合金铸锭质量的影响。结果表明:控制液位高度使铸模单独冷却距离在20~25mm,确保石墨内衬与结晶器壁贴合严密使石墨内衬温度低于200℃,优化冷却水量使铸锭启铸阶段第一主应力数值从165MPa减小至102MPa,能够获得高表面质量无裂纹铸锭。