方坯连铸凝固过程冷却的最优化

建立了方坯连铸冷却最优化数学模型,用于确定最优二冷制度和最大拉速。应用分布参数系统最优化控制理论,对此最优化问题进行了分析求解。模型还应用于某厂方坯连铸,进行优化计算,证明模型是合理的。     

电磁软接触方坯连铸凝固过程夹杂物碰撞长大行为

电磁软接触对于方坯连铸而言是一项重要的电磁技术。采用数值模拟方法分析了电磁软接触连铸机内电磁力场、流场和夹杂物场的分布特点。数值结果表明,应用电磁软接触后,电磁力主要集中在靠近结晶器的铸坯表面;电磁力在水口两侧产生涡流,同时加快了液面处钢液的流动。电磁软接触下连铸机内夹杂物分布与无电磁软接触下夹杂物分布大体相似。在结晶器下方,随着距液面距离的增加,夹杂物数量密度逐渐降低,夹杂物特征半径逐渐增大。在液面处,电磁软接触下夹杂物浓度、数量密度和特征半径明显降低。     

连铸方坯中心线凝固行为波动现象及变化规律

连铸坯中心线区域钢液的凝固行为与中心偏析缺陷的形成及控制密切相关。基于中碳钢连铸方坯纵断面的实际凝固组织,以中心偏析点内部二次枝晶间距计算局部冷却速率,揭示了铸坯中心线局部冷却速率的波动特征。结合连铸三维凝固模型,研究了铸坯中心线固相率波动引起局部冷却速率波动并最终影响铸坯中心组织和性能的均匀性的机理;对不同工况铸坯中心线固相率和局部冷却速率波动的周期性进行了分析对比,提出了连铸坯凝固终点位置的周期性波动机理并得到了不同拉速下凝固终点波动距离的判断方程,对于所选连铸方坯,凝固终点波动距离为25.0～27.5 mm;在此基础之上,研究了拉速对中心线固相率波动程度的影响规律,并分析了凝固终点波动距离变化对末端电磁搅拌(final electromagnetic stirring, F-EMS)和轻压下(mechanical soft reduction, MSR)作用均匀性的影响。结果表明,拉速由1.8 m/min提高至2.4 m/min后,虽然液相穴长度增加可能增加整体偏析程度,但铸坯中心线固相率波动程度降低了20%,这有利于减轻中心线偏析沿拉坯方向的波动性,提高铸坯中心质量的均匀性。并...     

方坯连铸凝固末端位置研究

凝同末端位置对于凝同末端电磁搅拌位置的确定至关重要.根据实际情况建立了方坯连铸凝同传热数学模型,并通过射钉法对模型进行了检验.结果表明该模型能够较好地预测凝固末端位置并为凝同末端电磁搅拌提供指导.     

水平连铸方坯的凝固传热

本文根据西德Technica Guss水平连铸工艺,采用计算机数值模拟的方法来研究水平连铸方坯的凝固传热。经试验验证表明,可利用该凝固传热模型来预报采用不同连铸工艺参数时的铸坯温度和坯壳厚度分布及液芯长度。浇铸温度Tp、拉坯速度V、结晶器冷却水量Q和冷却水温差ΔTw等主要连铸工艺参数均不同程度地影响铸坯的凝固特性,其中拉坯速度V和冷却水温差ΔTw的影响最为显著。     

连铸方坯拉坯方向凝固行为与偏析控制研究进展

连铸方坯是棒线类钢铁产品的主要母材,其宏观/半宏观偏析等缺陷,一定程度反映了铸坯成分分布和组织性能的不均匀,是影响高端钢材质量提升的重要因素。从二维横断面入手对铸坯内部低倍组织进行表征、分析与优化是目前铸坯内部偏析缺陷调控的主要手段;然而,铸坯内部凝固枝晶和中心偏析均具有三维空间形貌和分布特征,导致仅通过二维横断面进行研究可能会存在一定误差;同时,连铸拉坯方向（垂直于横断面）上凝固枝晶与偏析的波动特征能够更直观地反映连铸坯内部组织性能和质量沿长度方向的波动,这也是影响高品质钢连铸坯及后续产品质量稳定性的关键之一。从凝固行为特点、组织波动变化规律、中心偏析控制等3个方面总结讨论近年来连铸方坯拉坯方向的凝固行为与偏析控制研究进展。CET转变是铸坯凝固组织调控的重点,其判定依据及其与偏析相关性的研究表明,拉坯方向上CET位置存在波动性且与中心偏析形貌特征相关。液相穴内非对称流场及温度变化会造成拉坯方向凝固枝晶的波动特征以及凝固终点的周期性波动;同时,实际铸坯以及相关定性定量模型也表明了拉坯方向偏析元素的分布具有波动特征,并可以利用时间序列技术等方法展开解析。中心偏析控制技术的发展明显提升了连...     

方坯高效连铸凝固冷却的研究

建立了适应方坯高效连铸特点的凝固冷却数学模型,应用所建立的模型进行模拟计算,获得了高效方坯连铸的二次冷却制度和铸坯温度场等的变化规律。研究所获得的结果,应用于重庆钢铁设计研究所设计的方坯高效连铸机上进行生产获得了较好的效果。     

凝固模型在高碳钢方坯连铸中的应用

依据湘钢现场条件，建立了连铸方坯凝固传热数学模型，分析了过热度、拉坯速度、二次水量对高碳钢方坯凝固过程的影响，确立了二次冷却与高碳钢二次枝晶间距的关系式，提出了改善高碳钢方坯连铸中心缩孔的途径。     

添加钢粒改善连铸方坯的凝固组织

一、绪言在连铸结晶器内添加冷材的实验报告,大部分都是关于钢液温度和冷材的添加量、形状和成分对等轴晶率的变化和中心偏析的影响,而关于内部裂纹的报告很少。这次进行的是往线材和板材添加有困难的连铸方坯中投入钢粒的实验。根据其结果确认等轴晶率的增加和内部裂纹随其增加而减少的情况,报告如下:     

板坯连铸凝固过程中的自由热收缩行为

根据钢铸态热膨胀特性及实际过程中钢的连铸工艺特点,建立基于凝固传热与自由热收缩耦合的自由热收缩有限差分计算模型。利用该模型系统研究了铸坯自由热收缩行为沿铸流上的分布以及不同钢种之间凝固自由热收缩行为。研究表明,铸坯在中心全液相、两相和全凝固阶段表现的自由热收缩行为呈现不同规律;不同钢种的凝固自由热收缩量沿拉坯方向上的分布也相应存在差异。该模型可为制定不同钢种和断面的连铸辊缝控制工艺与轻压下工艺提供理论依据。     

80钢方坯连铸凝固末端位置研究

为得到方坯连铸凝固末端的准确信息,采用数值模拟的方法对液芯长度进行了计算,并通过射钉实试验对结果进行了验证,结果表明,该模型可较好的反映实际连铸凝固传热过程,当拉速为1.3 m/s时,铸坯的液芯长度为21.1 m;拉速为1.25 m/s时,铸坯的液芯长度为20.2 m。拉速越大,凝固末端越靠后。     

方坯连铸凝固传热的复合数值模拟

根据连铸机特点和铸流场特性，在拉坯方向上将整个铸流长度划分为上部计算域和下部计算域。对于铸坯温度场的数值模拟，上部计算域充分耦合钢液对流对传热的影响，采用了三维稳态流动传热耦合模型；下部计算域则将铸流场对传热的影响考虑为有效导热系数，并忽略拉坯方向上的传热效果，采用了二维非稳态有效导热系数模型。计算过程和结果表明，采用此复合模拟方法保证了数值模拟的准确性并降低了仿真程序的计算成本。     

连铸轴承钢过程温度的控制

探讨了在没有轻压下、末端电磁搅拌等条件下连铸轴承钢，通过控制过程温度来改善碳偏等低倍质量。结果表明采用合适且均匀的过热度连铸可以生产出高标准轴承钢。     

方坯连铸过程中轻压下技术的数字模拟

为了研究轻压下原理并提供设备设计和制造的主要参数，应用三维刚性／塑性有限元法分析轻压下过程中方坯的应力和应变状态、液芯的变形和轧辊的传动载荷。该研究应用四分之一对称面，方坯的液芯假设成一个洞，轧辊对方坯的作用假设为方坯和刚性辊之间的不匀匀压力。热模拟提供了方坯横断面上的温度分布。从计算发现轻压下时方坯内的冯米塞斯（VonMisas）应力其外部高于内部，     

方坯连铸过程中轻压下技术的数字模拟

为了研究轻压下原理并提供设备设计和制造的主要参数，应用三维刚性／塑性有限元法分析轻压下过程中方坯的应力和应变状态，液芯的变形和轧辊的传动载荷。该研究应用四分之一对称面，方坯的液芯假设成一个洞，轧辊对方坯的作用假设为方坯和刚性辊之间的不均匀压力。热模拟提供了方坯横断面上的温度分布。从计算发现轻压下使方坯的断面呈狗骨状变形，洞的横断面也减薄。     

方坯连铸结晶器凝固传热的有限元数值模拟

根据方坯结晶器的传热特点,研究了方坯连铸机结晶器二维非稳态凝固传热的有限元模型,应用ANSYS软件预测在浇注过程中结晶器的温度分布和凝固状态,分析了拉速、浇注温度及结晶器圆角半径对铸坯温度和坯壳厚度的影响.结果表明,经模型计算得出坯壳厚度值与现场测定拉漏数据基本相符.     

方坯连铸凝固传热的数值仿真及实践

对重特方坯连铸二次冷却进行数值仿真获得的40Cr钢适宜的二次冷却制度,经实验室热态模型实验和生产使用验证,与原有二冷制度相比,喷水量大幅度降低,钢坯质量显著改善。     

GCr15轴承钢方坯连铸轻压下工艺优化与实践

为提高GCr15轴承钢连铸坯均质化水平,改善内部裂纹、缩孔等缺陷,通过实物计算坯壳厚度生长比例、钢种热属性测试,设计浇注过程大压下和联合轻压下试验,监控浇注过程铸坯表面温度和拉矫机工作状态等方法,优化轻压下工艺。结果表明,连铸轻压下合理的起始位置R为42%～45%,为获得更优低倍质量,200 mm×200 mm、240 mm×240 mm、300 mm×340 mm三种规格连铸轻压下起始位置较原工艺后置1～3 m;以200 mm×200 mm GCr15为例,增加铸坯压下量,由1.25 mm/m提高到2.5 mm/m,可减轻铸坯轻压下裂纹,显著改善铸坯Y-Z纵向低倍成分和组织均匀性,轧材中心碳偏指数普遍达到0.97～1.03,实现了既不产生明显轻压下裂纹、又能改善中心偏析和V型偏析缺陷的目标。     

方坯连铸过程中的夹杂物变化

自从连铸采用伸入式水口保护渣浇注以来,无论是板坯或方坯连铸,对铸坯质量的改善,防止钢液的二次氧化,减少铸坯中的裂纹,扩大连铸品种都收到显著的效果。但是,随着连铸品种的不断扩大和对铸坯质量