结晶器钢液凝固现象的研究

本文研究了连铸机在正常工作状态下,钢水含碳量、拉坯速度、结晶器冷却水流速等因素对铸坯凝固的影响,并对凝固壳厚度进行了实测,掌握了厚度计算值与实测值的偏差规律,为制订连铸工艺提供了依据。     

异型坯结晶器内钢水流动和凝固过程的耦合数值模拟

基于传热与流动的耦合模型,分析研究了水口形状对异型坯结晶器出口坯壳厚度的影响.结果表明:采用直通型水口时,结晶器高度方向450～550mm时钢液冲刷严重,使得凝固的坯壳发生重熔现象,从而导致此处结晶器出口坯壳较薄;采用侧开孔型水口时,在结晶器上部,尤其在结晶器高度方向200mm以上,由于钢液的冲刷,腹板中心和翼缘角部没有形成一定厚度的坯壳,而在300mm左右坯壳逐渐形成并和已凝固坯壳连接到一起,随着结晶器高度的增加,结晶器内形成的坯壳厚度也逐渐增厚,在结晶器出口坯壳的厚度也较均匀.     

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。     

结晶器内钢水凝固传热数字描述的发展

计算机技术和数学理论的发展,结晶器内钢水凝固传热数学模型也从最初的解析法向数值计算法发展,综述了结晶器内钢水凝固各区及界面的传热数学模型的发展。     

连铸结晶器内钢液凝固行为的计算机仿真

用计算机仿真的方法研究结晶器内钢液流动与传热，从而了解钢液的凝固行为。同时利用有效热容的概念来处理相变潜热源项，在程序编制过程中利用动态更新来实现凝固对物理量的影响。模型求解得到的凝固壳厚度与漏钢测试结果吻合，说明所采用的方法正确、实用。研究了拉速、水口插入深度、水口角度等因素对凝固壳厚度分析的影响。     

板坯结晶器内钢液综合冶金行为的数值模拟

数值模拟了板坯结晶器内钢液的综合冶金行为.结果表明:钢水的流动状态主要决定于浸入式水口钢水射流形态和强度.在已经给定浸入式水口工作端的条件下,由于水口吐出孔附近存在低压抽引回流区,所以钢水仅从吐出孔下部流出,降低了水口吐出孔的有效利用面积.大断面会使其弯月面的过热度降低;坯壳温度变化主要集中在窄面冲击区域,该区域坯壳温度随铸坯断面增加而降低.断面尺寸为1 400 mm×230 mm和1 600 mm×230 mm的铸坯,结晶器出口处窄面凝固坯壳厚度能达到11.5 mm;对于1 800 mm ×230 mm断面在结晶器出口处窄面凝固坯壳厚度能达到13.4 mm.铸坯宽面坯壳厚度受断面变化的影响很小.     

结晶器内钢水凝固传热数学描述的发展

伴随计算机技术和数学理论的发展 ,结晶器内钢水凝固传热数学模型也从最初的解析法向数值计算法发展 ,综述了结晶器内钢水凝固各区及界面的传热数学模型的发展。     

结晶器内凝固壳厚度的数值计算

本文根据结晶器内方坯凝固传热的理论，结合实际情况下不同的初始条件和边界条件，运用有限差分方法计算了结晶器内凝固壳的厚度，并编制了一套计算凝固壳厚度的计算机程序。     

板坯连铸结晶器内坯壳凝固收缩的数值模拟

利用ANSYS商业有限元软件,建立了板坯连铸结晶器二维凝固传热数学模型。采用传热和应力、应变直接耦合的方法,对结晶器内钢液在浇铸过程中的凝固传热进行了数值模拟分析,并对同一拉速下的3个典型钢种和同一钢种在不同拉速下的铸坯窄面温度分布和收缩量进行了讨论。结果表明:在结晶器出口处,3个钢种板坯窄面中心温度高低顺序为:X70SS400/D36;3个钢种板坯窄面中心收缩量大小顺序均为:X70D36SS400;同一钢种的拉速增加0.1m/min,铸坯窄面中心温度升高23.75℃。     

结晶器钢水注入和凝固新模拟方法的开发

过去几十年，对连铸结晶器的钢水注入和凝固过程的数学模型进行过许多研究．也开发出了许多模型。传统的结晶器钢水注入模型大多数都是基于显方案．而大多数凝固模型都基于隐方案的．钢水注入和凝固都是在结晶器内完成的。为了解决这个问题，开发了—种新的组合方法。     

反向凝固结晶器中流动与传热的数值模拟

文中根据连续统一模型建立了描述反向凝固结晶器中的流动与传热的数学模型。研究结果表明了反向凝固工艺母带增长的三阶段规律。即快速增长。平衡相持和快速回熔^[1,3,5]。通过母带厚度的实验值和模拟值的比较。验证了模型的正确性。     

复式结晶器传热特征及其对铸坯凝固组织的影响

为了验证复式结晶器在提高铸坯等轴晶率方面的作用,分析比较了复式结晶器和传统结晶器的传热特征,并检测了两种结晶器所浇注铸坯的宏观组织。结果表明：复式结晶器能够降低钢液凝固前沿的温度梯度,从而使铸坯的等轴晶率超过80％。     

Mathematical Simulation of Process Parameters in the case of Rapid Solidification of Steel

Rapid solidification of steel was investigated experimentally under laboratory conditions by immersion of cold copper rods in steel baths. For a better understanding of the process parameters during rapid solidification, an explicit finite difference model was employed. In the calculation, a coefficient of heat transfer between a frozen steel shell and solid copper of α = 40 [KW/m²·K] is assumed in good agreement with experimental data derived from temperature measurements. The solidification parameters such as local time of solidification (LST), local time of the superheat reduction (LShRT), local solidification and cooling rates (LSR, LCR) and local heat flux density of solidification and superheat reduction (LSHFD, LShRHFD) can be calculated using the developed model, in dependence on the processing conditions. This influence of processing parameters, such as steel bath superheat, steel bath material, immersed body material, initial temperature of immersed body and immersed body geometry, were the subject of intensive investigations.     

Solidification Properties of CaO-SiO2-TiO2 Based Mold Fluxes

 In continuous casting of peritectic steel grades sensitive to longitudinal cracking, the solidification properties of mold fluxes play an important role in keeping smooth running of continuous casting process and achieving high surface quality of casting strands. To reduce fluorine pollution in molten slag, types of CaO-SiO2-TiO2 (CTS) based mold fluxes were investigated. The solidification and crystallization properties, including viscosity η at 1573 K, break temperature Tbr, crystallization ratio Rc and solidification mineragraphy were measured, which were compared with those of CaO-SiO2-CaF2 based mold fluxes. The experiments show that there are unstable viscosity-high temperature properties and high Tbr in part of CTS slag system, which are bad for lubrication between liquid flux film and strand. And when temperature is below Tbr, the viscosities change slowly during cooling in some part of this slag system, which imply that liquid mold fluxes solidify slowly and it is easy to cause surface longitudinal cracks on strand. Major mineragraphy of the CaO-SiO2-TiO2 based mold fluxes are CaO·TiO2 or CaO·TiO2 and CaO·SiO2·TiO2. TiN and Ti(C,N) can be formed in mold fluxes bearing high TiO2 during the continuous casting.     

板坯结晶器钢水凝固的数值模拟

以实测结晶器铜板温度计算的热流量作边界条件,采用有限元方法,建立了结晶器内凝固传热方程,对凝固传热方程进行了离散化,利用ANSYS商业软件进行求解,得到凝固坯壳的应力、应变情况,从而确定连铸结晶器壁的合理锥度。     

高碳钢小方坯凝固过程的数值模拟

结合首钢三炼钢现场条件，利用传热学基本原理建立了小方坯凝固传热的二维非稳态数学模型．采用科学与工程计算语言MATLAB开发，通过现场测温验证了模型的准确性和实用性。该模型模拟了铸坯凝固的整个过程，发现过热度对铸坯的凝固终点以及表面温度的变化影响较小，而拉速、比水量影响较大，对小方坯凝固有了定性、定量的认识，从而寻求合适的工艺参数来控制铸机生产以提高铸坯的质量。     

板坯连铸结晶器内钢水流场和传热凝固数值模拟

 以鞍山钢铁集团公司中薄板坯连铸机为研究对象,利用商业软件CFX44对结晶器内钢水流场和传热凝固进行了数值模拟,主要研究了三孔浸入式水口的冶金特征及其对结晶器内钢水流场和温度场的影响。结果表明,采用三孔浸入式水口可以优化结晶器内钢水流场和温度场,稳定坯壳发育和成形,防止拉漏。     

Solidification in Soft-Contact Continuous Casting Mold with Alternating Electromagnetic Field

Ａｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ,ｓｏｆｔ ｃｏｎｔａｃｔｅｌｅｃｔｒｏ ｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｒｅｃｅｎｔｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｔｏｃｏｎ ｔｒｏｌｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｂｉｌｌｅｔ[1,2 ] .Ｔｈｅｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｉｓｕｓｅｄｍａｉｎｌｙｔｏｃｏｎｆｉｎｅｔ…