连铸结晶器内钢/渣界面波动及卷渣行为的实验研究

连铸结晶器钢/渣界面时常发生卷渣现象,严重影响连铸坯质量.本文通过水模型实验研究了吹氩量、拉速、水口浸入深度对钢/渣界面波动及卷渣现象的影响.利用波高仪采集液面的波动数据,采用高速摄像机捕捉钢/渣界面卷渣时的瞬时图像,重现了剪切卷渣、漩涡卷渣、大气泡卷渣及抽吸卷渣现象.结果表明:随着吹氩量的增大,结晶器液面波动加剧,适当的吹氩量有利于抑制卷渣,本实验中0.8 L/min吹氩量下的卷渣频率最低;随着水口浸入深度的增加,液面波动程度和卷渣频率均呈降低趋势;随着拉速增大,水口附近的波动先减小后增大,窄边附近的波动逐渐增强,卷渣频率逐渐增大.     

中薄板坯连铸结晶器钢/渣界面行为数值模拟

利用VOF（volume of fluid）方法和Lagrangian离散模型模拟了厚度为135mm中薄板坯连铸结晶器内的钢液流动及钢／渣界面波动行为,分析了结晶器宽度、水口浸入深度、水口侧孔倾角、拉速和吹氩对结晶器内钢液流动和液面波动的影响规律．结果表明：钢液从三孔浸入式水口流入结晶器后形成上、下三个回流区;吹氩使结晶器上回流区靠近水口附近形成二次涡流;在一定拉速下,增加水口侧孔倾角和浸入深度均能有效抑制钢／渣界面波动;增加拉速和在一定拉速下增加结晶器宽度均将加剧液面波动．     

结晶器内氩气泡分布及钢渣界面波动行为

建立了1∶0.6的结晶器水模型和结晶器原型数学模型,采用高速摄像机及分析软件研究了连铸工艺参数对结晶器水模型内气泡分布行为的影响;采用离散相模型和VOF模型的数学模拟方法,研究了连铸工艺参数对结晶器内气泡分布和钢渣界面波动行为的影响。结果表明,通过数学模拟获得的结晶器内气泡分布和水模型试验结果吻合性较好;增加吹氩量,结晶器内氩气泡尺寸增大,分布更均匀;吹氩可以降低结晶器窄面附近区域钢液的波高,但会导致水口附近波动加剧;增大拉速时,结晶器内氩气泡尺寸减小,分布更均匀,结晶器窄面波高增大,水口附近液面波高显著降低;增大水口倾角和浸入深度,有助于抑制水口附近和窄面附近的波动,气泡在结晶器内的分布相对较为均匀,气泡尺寸变化不显著。拉速为1.2 m/min、水口倾角为15°、水口浸入深度为160 mm,较优的吹氩量为4 L/min。研究结果可以为优化工艺参数、防止钢液卷渣、提高铸坯质量提供理论依据。     

浇铸参数对结晶器液面波动影响及其工业应用

 板坯连铸结晶器液面的波动行为是结晶器内钢液流动、结晶器自身振动以及辊子挤压铸坯内部未凝固的钢液造成液面波动综合作用的结果。结晶器液位波动的稳定性对板坯连铸过程的卷渣行为有直接影响。在工业板坯连铸生产实践中,一般在结晶器某一区域(比如结晶器中部)利用放射源或涡流传感器检测液位波动来代表该工况下的整体波动水平。利用三维气液两相流动的数学模型研究了浇铸参数对结晶器液位轮廓的影响,浇铸参数包括拉速、吹氩流量、浸入式水口出口角度和浇铸断面。研究结果表明,结晶器不同宽度位置的波动幅值差异较大,且与工艺参数密切相关。液面的波峰与波谷之差随着拉速的增加在窄面附近逐渐增大,随着吹氩流量的增加在水口附近逐渐增大。在水口出口角度15°条件下,水口和窄面附近的液位波动均较大,而在水口出口角度45°条件下,仅在水口附近存在较大的液位波动。研究结果表明,使用板坯连铸常规的15°浸入式水口,当铸坯宽度大于800 mm时,结晶器液面检测需要在水口和窄面附近同时布置液位检测设备,以便更全面反应结晶器的真实液面行为,使液面波动对轧板表面质量指导性增强,有效提高连铸工艺的控制水平。如使用45°浸入式水口可以继续沿用原有的液位检测布置。     

吹氩连铸结晶器液面波动行为的时频分析

时频分析是一种研究波动信号特征、揭示波动现象内在机理的有效方法。将时频分析方法应用于吹氩连铸结晶器内的液面波动特性研究,采用水模型试验获取液面波动数据进行时频分析,研究吹氩量、拉速、水口浸入深度和结晶器宽度等工艺参数对液面波动行为的影响,探究液面波动的内在机理。结果表明,振幅较高的频率集中在0～2.5 Hz,其中振幅最大的主频率位于0.1 Hz附近,此外1.5 Hz和2.5 Hz处也存在较高的峰值;通过时域分析发现,增大吹氩量和拉速、或减小水口浸入深度和结晶器宽度将加剧液面波动;通过频域分析发现,拉速、水口浸入深度、结晶器宽度与液面波动主频率有较强的关联性,说明三者均与液面波动的主要振动源高度相关。     

吹氩连铸结晶器液面波动行为的时频分析

时频分析是一种研究波动信号特征、揭示波动现象内在机理的有效方法。将时频分析方法应用于吹氩连铸结晶器内的液面波动特性研究,采用水模型试验获取液面波动数据进行时频分析,研究吹氩量、拉速、水口浸入深度和结晶器宽度等工艺参数对液面波动行为的影响,探究液面波动的内在机理。结果表明,振幅较高的频率集中在0~2.5 Hz,其中振幅最大的主频率位于0.1 Hz附近,此外1.5 Hz和2.5 Hz处也存在较高的峰值;通过时域分析发现,增大吹氩量和拉速、或减小水口浸入深度和结晶器宽度将加剧液面波动;通过频域分析发现,拉速、水口浸入深度、结晶器宽度与液面波动主频率有较强的关联性,说明三者均与液面波动的主要振动源高度相关。     

1 850 mm×230 mm板坯连铸结晶器流场与温度场数值模拟

为研究连铸工艺参数对结晶器内部钢液的作用规律,对涟钢1 850 mm×230 mm板坯连铸结晶器流场和温度场进行了系统的数值模拟,研究了不同吹氩量(0～7 L/min)、不同水口浸入深度(110～150 mm)和不同拉速(0.9～1.2 m/min)对结晶器内钢液行为的综合影响。结果表明,随着吹氩量增加,自由液面的钢液流速和温度总体呈现降低的趋势;随着水口浸入深度增加,自由液面的钢液流速先降低后增加;随着拉速增加,自由液面的钢液流速增加;水口浸入深度和拉速对温度场的影响较小。当吹氩量为5 L/min、水口浸入深度为130 mm、拉速为0.9 m/min时,结晶器自由液面具有较小的钢液流速和湍动能,同时液面具有较好的温度均匀性。通过数值模拟研究,为合理选择结晶器相关工艺参数提供了理论依据。     

高拉速厚板坯连铸结晶器流场影响因素的模拟研究

运用数值模拟研究方法,研究高拉速厚板坯连铸结晶器流场的影响因素;研究浸入式水口结构、水口控流方式、水口出口角度、水口浸入深度、结晶器宽度、结晶器厚度、吹氩等因素对结晶器流场、液面流速以及初生坯壳的影响.结果表明在高拉速下,结晶器的流场不稳定因素增多,工艺参数对结晶器流场的影响因数增加.在高拉速下结晶器流场流速高,液面波动大,液钢流束冲击深度大,势必造成产品质量的下降趋势,因此高拉速厚板坯连铸过程必须采用电磁制动或流场控制技术,降低高流速带来的不利影响;水口结构与结晶器规格最优化与匹配能得到适宜的结晶器流场;同时发现高拉速钢液流束对结晶器初生坯壳的影响严重,是高拉速漏钢率高的直接原因之一.     

板坯夹渣原因分析及预防

通过分析热轧卷夹渣缺陷的形貌及成分,结果显示:夹渣主要是结晶器保护渣卷入钢液中形成的。基于理论分析,得出结晶器窄边翻,水口结瘤以及液面波动是板卷夹渣缺陷的主要影响因素。最后,通过优化浸入式水口插入深度和吹氩流量,及时更换浸入式水口,以及稳定结晶器液面波动和拉坯速度等措施,显著地改善了铸坯质量,热轧归户降级率改进56.7%。     

宝钢一炼钢厂连铸机结晶器浸入式水口吹氩的水模研究

针对宝钢一炼钢厂的结晶器吹氩水口进行了 1∶1水模实验 ,研究了不同板坯宽度、拉速、水口出水口面积、出水口角度、浸入深度和吹气量等条件下结晶器液面波动和流股在窄面的冲击点的变化情况 ,并提供了水口优化设计及操作参数 ,为提高连铸生产率及铸坯质量提供了依据。     

近终形连铸用浸入式水口模具设计

由于近终形连铸用浸入式水口形状特异,为了提高生产水平,降低生产成本,设计了组合模具。组合模具由外形模具、内孔模具和密封模具组成,外形模具采用了内外双层胶模,内层胶模设计为双分式,成型后制品外形加工余量约为10%;内孔采用金属组合模具,配合紧密,脱模顺利,可重复使用。组合模具为浸入式水口的批量生产奠定了基础。     

无氟结晶器保护渣的发展

开发可替代污染环境，侵蚀设备的传统含氟渣的新渣系-连铸结晶器无氟保护渣是保护渣新课题，结晶器无氟保护渣加入氟的替代熔剂，其特性不同于传统含氟渣，而且由于结晶器无氟保护渣对凝固壳的吸热加大了渣圈的形成，因此无氟问题一直没有得到真正解决。本文论述含氟渣的特点及无氟保护渣的发展现状。并就无氟保护渣的研发进行了探讨。     

影响宽厚板连铸机结晶器寿命的因素和解决措施

分析了影响厚板坯连铸机结晶器寿命的主要影响因素,并采取了有效的解决措施,使结晶器使用寿命得到了有效的提高。     

连铸坯表面纵裂产生原因及控制对策

针对宝钢股份炼钢厂一炼钢分厂1号和3号连铸机频繁发生板坯表面纵裂缺陷。综合分析了板坯表面纵裂产生的原因以及影响因素,制定并采取了相应的控制措施。在实际钢种设计中尽量避开w(C)为0.09%～0.15%区间范围内的钢种;降低钢中w(S),增加w(Mn),从而提高w(Mn)/w(S);降低钢中夹杂物含量,提高钢水纯净度;适度调整保护渣的成分,提高保护渣的粘度,降低碱度。采取这些措施,铸坯表面的纵裂状况得到了明显改善。     

无足辊结晶器在韶钢炼钢厂4号连铸机的应用

通过对传统的足辊结晶器所存在的问题进行分析,韶钢炼钢厂4号连铸机使用无足辊结晶器代替足辊结晶器,减少了连铸生产中的漏钢事故,大大提高了4号连铸机的作业率,为保证炼钢厂连铸生产的稳定、顺行创造了条件。     

保护渣对结晶器铜板热流影响的试验研究

结合邯钢CSP生产实践,通过现场试验研究了结晶器保护渣渣膜结构与结晶器热流密度和铸坯表面纵裂发生率之间的关系,结果表明,对CSP浇铸中碳钢,渣膜结晶率控制在40%,结晶器宽面热流控制在2.05×106W/m2,可使纵裂发生率减少约一半。     

减少中厚板坯连铸漏钢事故的实践探讨

针对唐山中厚板材有限公司炼钢厂1号连铸机近2年来发生漏钢事故的实际情况,分析探讨了各种漏钢事故的原因并从操作、工艺、设备3方面进行了改进及优化,现场应用后,使得1号板坯连铸机的漏钢事故得到明显的减少。     

超细粉末的高压软模成形方法

以近纳米粉体WC—Ni—Fe和W-Cu为原料，采用软模成形的方法，重点研究软模成形工艺参数对压坯密度和压坯强度的影响；对钢模压制和软模压制两种成形方法进行比较。结果表明：高压软模成形工艺能有效提高分层压力，使压坯相对密度大幅度提高，由33％提高到60％；压坯横向断裂强度超过17N／mm^2；所得压坯能够进行机械加工。     

结晶器非正弦振动曲线的傅立叶级数解

根据薄板坯连铸机结晶器的振动波形解出了一种非正弦振动曲线的级数表达式 ,并进行了分析