碳钢连铸凝固过程的微观模拟

通过一种简单的数学模型研究了连铸坯凝固过程中枝晶生长的重要微观结构参数.结合中碳钢连铸性能计算出凝固过程中枝晶生长的尖端半径、枝晶生长速率、二次枝晶臂间距等枝晶相关参数,并研究了拉速对上述微观结构参数的影响.分析了碳、硅、锰、磷和硫等重要元素的微观偏析程度随凝固进程与坯壳生长的变化规律.与前人经验模型的对比与验证表明本文模型预测结果合理.     

连铸参数对低碳钢圆坯凝固组织形态的影响

利用金相分析方法研究了连铸参数对低碳钢圆坯凝固组织的影响.研究表明:钢水的过热度越低,圆坯凝固组织的二次枝晶间距臂越小;中等强度的二冷水量和较低拉坯速度,有利于获得较高的中心等轴晶率和较小的二次枝晶间距臂的凝固组织;提高拉坯速度时,要控制好二冷强度,减少二冷段的温度波动,确保圆坯凝固组织的均匀性.     

连铸坯枝晶凝固的重要微观结构特征参数的研究进展

连铸钢水凝固时结晶方式包括柱状晶和等轴晶对铸坯质量有显著影响。连铸过程合金成分、铸坯过热度、尺寸，冷却速度和温度梯度等技术参数均影响一次、二次枝晶臂间距、柱状晶至等轴晶转变边界位置和糊状区渗透率等结构特征参数。在已有研究的基础上总结了微观结构特征参数的半解析计算公式，在对连铸时宏观流场、温度场和浓度场分布的微观．宏观耦合数值模拟时可采用合适的半解析计算公式计算这些特征参数。     

耦合枝晶凝固微观特性的连铸宏观传输模型

在建立的连铸三维宏观传输数学模型中,对枝晶凝固微观结构参数的影响效果进行了充分地耦合研究。采用微观偏析半解析模型对浇铸钢种的非平衡凝固路径进行近似确定;采用复合理论方法对两相糊状区的渗透特性加以描述;在确定多孔介质的渗透率时,考虑了枝晶凝固模式的影响效果。应用该三维耦合模型,并结合早前建立的连铸二维传热模型,针对某钢厂方坯连铸机进行了复合数值模拟研究,且研究成果已投入到铸机的实际生产中。现场生产状况表明,仿真结果具有较好的合理性和实用性,说明耦合模型具有良好的仿真精度,可广泛应用于实际连铸过程的数值仿真研究中。     

连铸三维宏观传输模型—枝晶凝固微观特性的耦合研究

根据所建立的连铸三维宏观传输数学模型中，对枝晶凝固微观结构参数的影响效果进行了充分地耦合研究，包括：枝晶臂间距，枝晶凝固模式和糊状区渗透特性．宏观模型中，采用微观偏析半解析模型来对浇铸钢种的非平衡凝固路径进行近似确定，其中枝晶臂间距是重要的影响参数，即所谓的一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距，必须考虑后者随凝固过程的变化情况；连铸凝固过程中，两相糊状区的渗透特性对于铸坯的流场以及温度场和溶质浓度场具有重要的影响作用，模型中采用复合理论方法来对其加以了描述，即根据临界的固相分数值将糊状区分别视为非牛顿半固相流体和多孔介质；在确定多孔介质的渗透率时，考虑了枝晶凝固模式的影响效果，等轴晶区对应于各向同性渗透率，柱状晶区则对应于各向异性渗透率．采用该连铸三维耦合模型，并结合早前建立的连铸二维传热模型，针对某钢厂1号方坯连铸机进行了复合数值模拟研究，且研究成果已投入到铸机的实际生产运行中．工厂现场的生产状况表明，数值仿真结果具有较好的合理性和实用性，说明该三维耦合模型具有良好的仿真精度， 可广泛应用于实际连铸过程的数值仿真研究中．     

连铸坯枝晶组织参数的测定及其应用

介绍了连铸坯凝固的枝晶组织特征、形成机制及定量评定方法。通过对硅钢连铸坯凝固组织比例系数和枝晶间距的测定以及连铸坯低倍组织缺陷的统计分析,确定了凝固组织形态与铸坯成分的关系。分析结果表明,在一定限度内,随Si含量增加,铸坯的一次晶间距加宽,各类低倍组织缺陷大大减少。     

厚板坯连铸凝固过程数值模拟

将鞍钢股份有限公司一炼钢厚板坯连铸结晶器、二冷水导热的实际情况与铸坯凝固导热过程的理论分析相结合,采用VisualBasic语言对厚板坯连铸凝固过程进行了模拟计算,模拟计算结果与铸坯射钉测厚结果基本一致。数值模拟结果表明,一炼钢新购置的动态配水系统实际运行满足铸坯凝固需要。     

连铸坯微观及宏观偏析数学模型的研究进展

对连铸坯微观和宏观偏析模型及树枝晶间液相流动的研究进展进行了评述，采用近平衡凝固过程溶质再分配理论并结合连铸传热数学模型对连铸坯微观及宏观偏析的定量解析方法进行了分析。     

连铸板坯凝固传热过程的计算机模拟

建立了板坯连铸的凝固传热数学模型，充分考虑了弧形铸坯的几何特点，采用有限单元法求解控制方程。通过变参数φ来考虑铸坯内钢水和两相糊状区的导热系数，计算了参数φ、结晶热通量、拉速和二冷强度对铸坯表面温度和坯壳厚度的影响。结果表明，模型的准确性得到提高，拉速对固液界面有明显影响，二冷强度对铸坯表面温度影响非常大。     

不锈钢连铸凝固过程中夹杂物的捕捉规律研究

通过对不锈钢板坯连铸凝固组织枝晶间距的研究,探讨了连铸工艺下铸坯凝固特征参数与夹杂物捕捉之间的关系。首先分析了SUS304、SUS430、SUS409L三个不锈钢钢种正常工况下板坯连铸铸坯的凝固宏观结构及树枝晶微观结构,结合相关数值模拟,估算了这三个不锈钢钢种板坯的凝固系数以及坯壳凝固前沿的凝固速度、温度梯度和冷却速度,并据此推断出夹杂物粒子在结晶器内临界上浮尺寸。     

Modeling on Dendrite Growth of Medium Carbon Steel during Continuous Casting

Dendrite growth is an important phenomenon during steel solidification. In the current paper, a numerical method was used to analyse and calculate the dendrite tip radius, dendrite growth velocity, liquid concentration, temperature gradient, cooling rate, secondary dendrite arm spacing, and the dendrite tip temperature in front of the solid/liquid (S/L) interface for the solidification process of medium carbon steels during continuous casting. The current model was well validated by published models and measurement data. The results show that in the continuous casting process, the dendrite growth rate is dominated by the casting speed. Dendrite growth rate, liquid concentration at the S/L interface, temperature gradient and cooling rate decrease with proceeding solidification and solid shell thickness growth, while other parameters such as dendrite tip radius, secondary dendrite arm spacing, and dendrite tip temperature in front of the S/L interface become larger with solidification progress and solid shell thickness growth. Parametric investigations were carried out. The effects of the stability coefficient, temperature gradient and casting speed on the micro‐structural parameters were discussed. Under the same conditions, higher casting speed promotes coarser secondary dendrite arm spacing and enlarges the dendrite tip radius, while decreasing temperature gradient, reducing the dendrite growth rate and making the solute distribute more uniform.     

轻压下技术在板坯连铸生产中的应用现状

 阐述了轻压下技术的机理、作用形式、发展过程、理论研究等,并对梅钢板坯连铸2号机(使用轻压下工艺)和1号机(未使用轻压下工艺)的产品进行了对比,结果表明,使用了轻压下工艺之后,铸坯的中心偏析、疏松、裂纹等缺陷得到了明显的改善,因此轻压下工艺对于改善铸坯的中心偏析、疏松等缺陷有良好的效果。良好的操控界面、强化凝固过程的控制技术、不同钢种临界应变物性的研究是轻压下未来的重点发展方向。     

Study of Steel Slab Shrinkage Features During Steel Continuous Casting

Metallurgist - A method is developed for calculating absolute and relative values of steel slab linear shrinkage in a CBCM. Using existing mathematical models for slab solidification and cooling,...     

Research of the Continuous Casting Slab Transverse Cracking During Retarded Cooling Process

In this paper, the reason of 50Mn2V transverse cracking is studied by optical metallographic, SEM and in situ analysis system. Results show that the pearlite is surrounded by the net‐like pro‐eutectoid ferrite which locates at the former austenite grain boundary, the hydrogen content (ca.2 × 10^?4 wt%) exceeds the critical solubility in room temperature structure, divers types, and sizes inclusions (10–100 µm), plenty of fissures (2–50 µm) and classical cleavage fracture surface are obviously observed, meanwhile, a great degree of elements segregation (P, S, V, Ni, Cr correspond to 1.757, 1.674, 1.729, 1.475, 1.195, respectively) and a poorly 0.9283 integral density exist in this blank. From the above, internal gas pressure should be the dominant factor that leads the transverse embrittlement, while internal stresses, element segregation, and defects play an ancillary role.     

板坯连铸结晶器保护渣卷渣及其影响因素的研究

对板坯连铸结晶器保护渣卷渣进行的水力学模拟研究结果表明,主要有三种类型的卷渣,即窄边附近的剪切卷渣、浸入式水口附近的旋涡卷渣和水口吹入的氩气泡上浮冲击钢渣界面引起的卷渣.拉速增加、减少浸入式水口浸入深度、减小水口出口倾角和增加吹入的Ar流量均会加大表面流速和液面波动,增大结晶器内卷渣的倾向,而其中拉速增加对卷渣的影响最大.当结晶器宽度为1 900 mm、采用1.4 m/min的拉速时,选择向下25°的水口出口角度、250 mm的水口浸入深度和10 L/min的Ar流量可将板坯结晶器内流场的表面流速和液面波动控制在合理的范围内,从而减小和避免结晶器内卷渣.     

连铸中间包挡墙设置优化的数学模拟研究

根据某厂连铸中间包的结构和操作工艺参数,采用数学模拟的方法研究了连铸中间包的钢水流动过程以及停留状况。文中采用PHOENICS软件进行了模拟计算,分析比较了不同挡墙设置下的钢液流动的速度矢量图以及RTD曲线。结果表明：上下挡墙位置以及间距对中间包内钢液流动特性有较大影响。     

Industrial Research on Broadening of Slab in Continuous Casting Process

 The broadening of slab was investigated on the basis of several industrial manufactures of continuous casting. The results show that slab broadening commonly exists in the process of continuous casting. It is found that there are few reports on it until now. In order to find out the reasons of slab broadening, we checked the effect of change of mold size, excepting technological parameters, conditions of soft reduction, and contraction of roll gap on slab broadening. Our examinations exclude the possibility of change of mold size, excepting technological parameters to be the causes of broadening of slab. The broadening of slab probably results from the static pressure of molten steel and the force from driving rolls. At the same time, online observations on three kinds of steel in the process of continuous casting reveal that the average objective ratio of slab broadening ranges from 1.27 % to 3.00 %, and even arrives at 4.4 %. In addition, the width of mold and formulas of calculating the broadening of slab was deduced.     

电磁制动技术在板坯连铸过程中的应用

考察了结晶器电磁制动技术在板坯连铸过程中的应用效果,比较了电磁制动对结晶器内钢液火焰状态和温度分布的影响,结果表明：合理的制动电流可使结晶器内钢液液面波动降低、火焰均匀分布,燃烧状态达到最佳,过大和过小都不利于火焰燃烧状态和传热的均匀性;施加电磁制动可显著提高结晶器内钢液温度分布的均匀性,平均温差由10℃降低到4℃;合理使用电磁制动有利于提高保护渣渣耗且使保护渣熔化更均匀,本研究条件下的吨钢渣耗提高了0.021kg;铸坯质量检验表明,使用电磁制动可降低铸坯中氧化夹杂物含量,对于试验条件下的低碳钢全氧质量分数降低了49%。     

IF钢板坯连铸工艺优化

 通过下渣检测系统、FC结晶器、塞棒吹氩、全程保护浇注、炼钢—精炼—连铸节点控制、IF钢洁净度判定等连铸工艺的应用和优化,解决了塞棒失控、结晶器液面波动、浸入式水口堵塞、漏钢预报系统误报等问题。在板坯连铸IF钢时,取得了月均夹杂物质量分数达0.22%,增氮合格率大于等于85%,连浇炉数大于等于6炉等良好效果。