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 摘要：对含锰碳素结构钢连铸坯中心偏析导致冷轧钢带形成严重带状组织 缺陷的问题,试验采取控制连铸的浇注温度、增加电磁搅拌等措施加以改善。结果表明：采用1510℃-1520℃温度范围的低过热度浇注、在凝固末期增加电磁搅拌等措施,可有效增加连铸末期中心钢水的流动性和形核效应,打破Mn等元素在枝晶间的定向偏聚,达到减轻连铸坯中心偏析,消除冷轧钢带带状组织缺陷的效果。     

电磁搅拌宽厚板结晶器内钢液流动和液面波动

为合理控制宽厚板结晶器内的钢液流动和液面波动,提高铸坯质量。通过数值模拟的方法研究了2 200 mm×250 mm连铸结晶器内的钢液流动和液面波动行为。考察了搅拌位置对流动和液面波动行为的影响规律。结果表明,电磁搅拌可增强上回流区域钢液流动,有利于均匀钢液成分和温度。电磁搅拌可使水口附近钢液的流速增加约0.04 m/s,增强了对水口附近钢液的搅拌。提高搅拌位置,搅拌产生的水平旋流增强了下返流流速,使熔池内下涡心位置上移。钢液的水平旋流使上返流发生偏转,减弱了上返流流速,降低了对液面的直接冲击,减小液面波动。适当提高电磁搅拌器位置有利于控制液面波动。电磁搅拌器中心位置Y=-0.1 m时,液面波动可由7.5 mm降低到3 mm以内,可减小液面卷渣,流场具有很好的对称性。     

薄板坯水平连铸结晶器电磁搅拌的模拟实验研究

为减轻或消除薄板坯水平连铸的宏观偏析、疏松和夹杂等凝固缺陷,探讨了结晶器电磁搅拌改善凝固组织和成分均匀性的效果以优化连铸工艺.用水银替代高温金属熔液进行物理模拟实验,考察了磁场和电流的施加方式和分布,水银搅拌（流动）的流态和流速,以及与搅拌电流的关系等.     

结晶器电磁搅拌在方坯的应用

对结晶器电磁搅拌(M-EMS)在邯钢8机8流方坯连铸机使用情况和效果进行了分析和研究,M-EMS能够提高连铸方坯表面质量和内部质量,改善连铸坯中心疏松、缩孔和中心偏析以及减少角裂漏钢;同时对方坯应用M-EMS过程中存在的钢水过热度过高、电磁搅拌线圈漏水和浸入式水口渣线恶化等问题,提出了相应的改进措施。     

二冷电磁搅拌下板坯连铸机内流动和凝固行为

二冷电磁搅拌(S-EMS)是板坯连铸生产中重要的电磁冶金技术。采用数值模拟方法研究了二冷电磁搅拌对板坯连铸机内钢液流动和凝固的影响。数值结果表明,二冷区电磁辊产生的磁场主要集中在电磁辊附近。二冷电磁搅拌对结晶器钢液的流场影响不明显,对二冷区凝固坯壳的厚度影响也不明显。当上下两对电磁辊的电流方向相反时,二冷区流场呈三环式;当上下两对电磁辊的电流方向相反时,二冷区流场呈双蝶式。     

铁素体不锈钢板坯连铸机技术要点

结合铁素体不锈钢连铸过程高温凝固特性,拟新建的双流铁素体不锈钢板坯连铸机采用直弧型连续弯曲连续矫直的特殊技术,选用全程无氧化浇铸、大容量中间包、结晶器自动液面控制减少钢水中夹杂物;采用摩擦力监测、结晶器漏钢预报保证浇铸的连续性;合理设计动态一冷和二冷配水等提高铸坯表面质量,并设计采用电磁制动、低过热度浇铸、二冷电磁搅拌、二冷动态轻压下技术提高铸坯内部质量。     

连铸过程中电磁流体力学的数值模拟现状及发展趋势

对连铸过程中电磁流体力学的数值模拟的研究现状进行了综合评述。介绍了一种应用于连铸过程中的低频电磁流体力学数值模拟的新方法,并给出了其在圆坯旋转搅拌、CSP薄板坯电磁制动和板坯二冷辊式行波搅拌中的应用实例。该方法特点是分别建立电磁场模型和流场模型,并采用磁感应方程实现电磁场和流场模型之间的耦合。结果表明,目前的方法可较为准确地描述连铸过程中的电磁场分布和电磁流体力学特点,并能够对电磁搅拌参数和连铸工艺过程进行优化。最后,提出了连铸过程中电磁流体力学数值模拟技术的未来发展趋势。     

改善齿轮钢SAE8620H碳偏析的连铸工艺研究及应用

齿轮钢宏观碳偏析会加重带状级别,影响齿轮热处理变形。最根本解决方法是控制连铸坯碳偏析,在合适的连铸工艺拉速下采用优化结晶器电磁搅拌参数、动态末端电磁搅拌、控制钢水过热度及优化二冷配水的技术手段改善了连铸坯截面碳偏析指数及碳极差。实践结果表明,选择合适的连铸工艺参数及动态末搅技术能够大幅度提升铸坯内部质量,降低齿轮钢SAE8620H宏观碳偏析,达到9点碳极差不高于0.025%、碳偏析指数为0.95～1.05的水平,有效降低了齿轮钢带状级别。同时,轧制圆钢加工成齿轮后热处理变形量小、变形趋势好,产品质量得到了客户的认可。     

EMBr对高拉速薄板坯钢水动态行为影响的模拟

在高拉速薄板坯的生产工艺研究中,结晶器内钢水流场是决定坯壳均匀性、液面卷渣概率等铸坯质量问题的关键因素。EMBr能够显著改变钢水流场,是改善这些问题的关键工艺技术。因此,对结晶器内钢水流场的模拟、分析与优化是必不可少的工作。以往的研究中,相关的数据与理论指导较少,针对薄板坯无头轧制产线,高拉速连铸机的分析与研究更鲜有报道。因此基于该高拉速连铸机,采用数值模拟方法获得了结晶器内不同电磁制动电流强度的磁感强度分布。采用电磁与多相流耦合模式,针对不同磁感强度条件下的结晶器钢水流场分布与液面形貌进行了仿真模拟,并分析了电磁制动对液面波动的影响。结果表明,基于固定的工况环境,电磁制动电流值为175 A时钢水流场分布均匀,钢水液面流速相对最低,最高流速约为0.6 m/s,同时液面高度差与剪切角相对最小。该条件最有利于减少因坯壳不均或液面卷渣造成铸坯缺陷的概率。电流值225 A相比125 A时,钢水液面位置磁感强度仅提高0.02 T,液面到达稳定时间仅缩短约1 s。因此存在综合评判下的最优电流值。     

电磁搅拌智能控制系统在连铸中的应用与实践

电磁搅拌技术是提高铸坯内部质量,扩大可浇品种的有效手段。为了解决3号板坯连铸机二冷区电磁搅拌改造前C级品率仅为45.48%、中心疏松比例为14.72%的质量问题,实施电磁搅拌智能控制系统,在拉速、中间包温度、钢种等工艺条件变化时利用电流实时波动形成振荡磁场,同时通过钢水纯净度、辊缝精度、窄温度窄成分控制等手段实现工艺的全面优化。研究结果表明,C级品率由原来的45.48%提升到100%,中心疏松比例由原来的14.72%降为0,钢板探伤合格率由95%提高到99.80%以上,达到装备轻压下铸机的铸坯质量控制水平。     

52CrMoV4弹簧扁钢连铸坯内部裂纹产生机理及预防

连铸坯的质量直接与后续的轧制过程以及中厚板的质量密切相关。通过低倍组织检验、显微组织观察、化学成分分析等方法对52CrMoV4弹簧扁钢连铸坯芯部裂纹产生的原因进行了分析。结果发现,该钢连铸坯中Cr、Mn、Mo等合金元素造成的中心偏析引起冷却过程中发生马氏体相变,产生了较大的拉应力,是导致52CrMoV4弹簧扁钢连铸坯出现芯部裂纹的主要原因。采取了提高钢水洁净度、降低浇注温度和拉坯速度、加大电磁搅拌力和冶炼时增加氮的质量分数等改进措施后,消除了52CrMoV4钢铸坯芯部裂纹缺陷,有效改善了铸坯芯部质量,最终轧制弹簧扁钢心部质量良好,完全满足客户使用需求。     

2.05 m/min高拉速低碳钢FC控流结晶器的应用

板坯高速连铸因具有减少设备投资、增产增效和降低物料消耗的优势而受到越来越多的关注。为解决低碳钢浇铸周期与精炼周期的匹配问题和进一步提高生产效率,某钢厂开展了结晶器电磁制动参数优化的高速连铸工艺技术研究,施加磁场后,随着上线圈电流由模式A增加到模式C,结晶器表面的钢液流速由0.35 m/s减小至0.21 m/s,结晶器内上部流场流速减弱,在高拉速下可明显起到降低表面流速的作用,随着吹氩流量从12 L/min增加至20 L/min,钢液表面流速增加,随着水口浸入深度的增大,结晶器内的流场形态变化不明显,2.05 m/min拉速下夹杂物指数较1.8 m/min拉速夹杂物指数明显降低。     

优化工艺下电磁搅拌对板坯冶金效果的影响

为了研究板坯辊式电磁搅拌器对板坯冶金效果的影响,采用现场试验的方法,经过调整电磁搅拌工艺参数及连铸工艺参数,揭示了优化工艺条件下电磁搅拌对板坯冶金效果的影响。研究表明,电源频率为7 Hz,电流分别为0、100、400 A时,电磁搅拌力依次增强,对板坯的冶金效果逐渐改善;当电磁搅拌辊的数量增加时,板坯非稳态下的低倍质量提高;当相同电磁搅拌参数应用于相同钢种时,只有在综合优化连铸工艺参数条件下才能得到好的冶金效果。参数条件为电源频率7 Hz、板坯拉速0.9 m/min、电流400 A。     

电磁制动下薄板坯结晶器内钢液流动优化

电磁制动对结晶器内钢液流动具有显著影响,为明确电磁力对高拉速薄板坯结晶器内流场分布的影响规律,建立了薄板坯电磁连铸结晶器内钢液流动的三维数学模型,利用数值计算方法研究磁场与流场耦合对钢液的流动影响。模拟结果表明,五段式电磁制动技术产生的恒稳磁场可以显著抑制钢液湍流流动,降低弯月面波动,且具有稳定钢渣界面的作用;通过研究高拉速与制动力的产生关系,揭示了由线圈产生的磁感应强度与不同拉速的匹配程度。     

方坯连铸永磁搅拌技术的发展现状与展望

电磁搅拌已经成为连铸工艺中改善铸坯质量的重要技术手段。相较于传统的三相交流电磁搅拌(EMS),基于烧结钕铁硼材料的旋转永磁体搅拌(PMS)具有磁感应强度较大、电能消耗低、结构较简单等优点。主要对比了电磁搅拌和永磁搅拌的技术特点,介绍了永磁搅拌在方坯连铸结晶器和凝固末端的应用现状;结晶器内永磁搅拌有效改善了铸坯的表面和内部质量,表面小孔缺陷明显减少,改善铸坯中心疏松和中心碳偏析;而应用于高碳钢连铸凝固末端,随着永磁搅拌磁体转速的增加,铸坯中心碳偏析指数明显降低,同时吨钢电能消耗仅约为传统电磁搅拌的15%。     

方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液弯月面行为的热模拟

以低熔点Ｐｂ－Ｓｎ－Ｂｉ合金作为钢液模拟工质,对谐波高频磁场作用下,方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液的弯月面行为进行热模拟的实验研究,通过录像手段记录高频磁场作用下非导电石英玻璃容器内液态金属的弯月面行为,并采用“浸镀法”测得不同实验条件下的弯月面形状,掌握了高频磁场作用下液态金属弯月面的波动特性及不同感应线圈实验参数对弯月面行为特征的影响效果,研究表明：方坯结晶器内高频磁场沿结晶器周向的不均匀分布     

VUHZ检测控制系统在ESP产线的应用

结晶器钢水液位检测和控制是连铸机生产控制的核心环节之一,稳定的结晶器液位对提高铸坯内部和表面质量、避免保护渣及其他非金属夹杂物卷入、减少漏钢或溢钢等生产事故具有重要意义。尤其是高拉速、高通钢量的ESP薄板坯连铸机,其对液位检测和控制的精度要求更高。以往在ESP连铸机使用的结晶器液位传感器均为NKK系统,其具有成熟的应用经验。针对VUHZ液位检测系统首次在ESP连铸机上的应用,通过优化系统控制参数、信号补偿、冷却水系统等解决了影响VUHZ传感器液位检测的问题。实践表明,在高拉速条件下,VUHZ系统液位控制精度及液位波动能够满足现场工艺生产要求。     

高频电磁场对15CrMo连铸坯表面质量和等轴晶率的影响机理

采用小线圈法对结晶器内的磁场分布进行了测量,并对结晶器内磁场,电磁力和钢液流速分布进行了数值模拟.在实验室连铸机上进行了合金结构钢15CrMo的连铸实验,对连铸坯表面形貌进行了观察与分析.提出了高频电磁场对连铸坯质量影响的机理:施加高频电磁场后,保护渣通道拓宽,铸坯与结晶器壁间的渣道动压减小,有效地抑制了铸坯表面振痕的产生;受电磁场Joule热以及保护渣热阻增加的影响,已结晶同相的温度梯度减小,柱状晶生长受到抑制.此外,实验测量和数值模拟结果表明,由于磁场在拉坯方向分布不均匀,在弯月面区域形成上,下2个,,向相反的涡流,钢液环流造成固/液界面前沿液柑的温度梯度减小,有利于形成成分过冷而获得发达的等轴晶组织.     

Structural Optimization of Electromagnetic Swirling Flow in Nozzle of Slab Continuous Casting

During the slab continuous casting process, the flow field of molten steel in the mold plays a decisive role in the quality of the slab. In this paper, electromagnetic swirling flow in nozzle technology is proposed to control the flow field in mold.This technology can drive molten steel to rotate inside the submerged entry nozzle by electromagnetic force, thereby controlling the flow field. This research shows that it can reduce the impact of molten steel on the bottom of nozzle and partly reduce the negative pressure at the upper part of nozzle outlet which is even eliminated by optimizing the structure and angle of nozzle. The area of heat flux of the mold wall becomes larger, and the crest value of heat flux gets lower than that without swirling in nozzle and any nozzle optimization. The meniscus fluctuates smoothly, and the flow velocity at the top surface is within a reasonable range. The temperature field distribution in the mold is uniform which was beneficial to the growth of equiaxed crystal and decreased element segregation.     

宽厚板连铸坯表面裂纹的产生原因及控制

针对近期包钢薄板坯连铸连轧厂宽厚板微合金钢铸坯出现的批量表面裂纹问题,通过考察表面缺陷类型,裂纹形貌特征,结合连铸工艺条件、钢水质量及设备状况,分析了板坯表面裂纹的主要原因,提出了优化振动参数,控制钢水氮含量,提高振动精度,调整保护渣性能以及提高二次冷却水水质等改善铸坯表面缺陷等措施,取得了比较明显的效果,其铸坯表面裂纹得到了有效控制。