高速连铸结晶器内凝固传热行为及其均匀性控制

从分析高拉速包晶钢板坯连铸结晶器内凝固传热行为特征入手,首先阐明拉速对结晶器内的界面热阻、凝固坯壳的温度与应力分布的影响规律,研究发现拉速超过1.6 m·min?1时,界面热阻明显增加,拉速由1.4 m·min?1提升至1.6 m·min?1和1.8m·min?1时,出结晶器坯壳厚度相应减少约10%,其发生漏钢的危险不断增加;在此基础上,阐述了结晶器的内腔结构、保护渣、振动与液面控制等控制结晶器内坯壳凝固均匀性的相关技术。要实现高速连铸,首要应考虑结晶器内腔结构的优化设计,使其能更好地迎合凝固坯壳的生长,研制适合包晶钢等凝固特点的专用连铸保护渣至关重要,铸坯鼓肚控制也是保障高拉速液面稳定的关键。      

高效连铸抛物线锥度结晶器的研究与设计

应用凝固理论对高效连铸条件下结晶器内初生坯壳生长规律、铸坯的凝固收缩特性进行了系统研究。利用结晶器锥度设计的最小气隙原则,建立结晶器设计计算模型,开发出高效连铸抛物线锥度结晶器设计系统。该系统可依据工艺条件设计出满足不同钢种和拉速条件的结晶器锥度、内腔曲线方程、上下口以及任意间位置的内腔尺寸,为结晶器的生产提供操作数据和理论依据。最后分别讨论了钢种、结晶器长度、拽坯速度、铸坯断面尺寸与结晶器锥度、凝固收缩系数的关系。     

连铸坯凝固过程热力耦合有限元模拟

 以铸坯和结晶器之间的间隙热阻为纽带,考虑保护渣凝固对接触热阻和渣膜热阻的影响,建立了连铸结晶器与铸坯热力耦合模型并编写了相应的有限元仿真程序。模型预测的坯壳厚度和实验结果吻合良好,两者差值≤2 mm。应用模型分析了大方坯连铸结晶器内的传热过程和坯壳的应力分布。结果表明,随着拉速提高,凝固坯壳厚度减薄,铸坯产生角部裂纹的趋势增加。     

日开发方坯高速连铸用结晶器

据日刊《材料与工艺》报道 ,在方坯连铸机上采用高速连铸技术是提高连铸生产率的有力手段。以往 ,高速连铸普遍存在着结晶器内不均匀凝固引起的菱形变形、角部裂纹和拉漏等问题。为此 ,日本有关公司开发了方坯高速连铸用结晶器。该结晶器采用抛物线锥度以抑制拉坯阻力的增加 ,使凝固壳均匀 ,角部的锥度率和面部间的锥度率可强立设定。实践证明 ,这种结晶器可采用 4 6m/min的高速稳定地进行连铸 ,结晶器内的散热量比普通结晶器增加 2 5 %～ 30 % ;拉坯阻力小 ,菱形变形减小 ,内部裂纹和内部疏松也明显减少。日开发方坯高速连铸用结晶器@张嘉…     

宽厚板连铸结晶器摩擦行为在线测试与分析

 结晶器/铸坯摩擦行为是影响并决定铸坯表面质量的重要因素。以宽厚板坯连铸结晶器为对象,在线检测基于液压振动装置的结晶器/铸坯摩擦力,测试和分析浇铸温度、铸坯断面、拉速与结晶器振动方式等主要工艺参数对摩擦力的影响,为考察和调控结晶器/铸坯摩擦行为提供试验基础。相同工艺条件下,摩擦力随浇铸温度的升高而降低,随铸坯断面尺寸的增加而增大。正弦、非正弦振动方式与拉速-振频、振幅振动控制模型的合理匹配,能够显著改善高拉速下的结晶器/铸坯摩擦行为,结晶器振动工艺的开发和优化对于充分发挥液压振动装置设备潜力,稳定高拉速下铸坯表面质量具有积极意义。     

高拉速连铸结晶器非正弦振动同步控制模型

 结晶器非正弦振动是实施高拉速连铸和提高铸坯质量的关键技术。提出了结晶器非正弦振动波形及振动工艺参数的确定方法和基本参数的选取原则,并结合高拉速连铸机的特点,分析了振动基本参数对工艺参数的影响规律,建立了拉速与振动基本参数间的同步控制关系,为改善工艺参数、最大限度地发挥非正弦振动技术优势、满足高效连铸生产要求提供了依据和指导。     

液压振动下板坯连铸结晶器摩擦力检测实验研究

结晶器和铸坯之间的润滑与摩擦行为是影响连铸坯质量及生产效率的重要因素.基于宝钢板坯连铸试验平台,开展了液压振动下的结晶器摩擦力检测实验研究.通过检测不同振动参数下,冷态和拉坯时振动系统输出力的变化情况,计算出结晶器与铸坯间摩擦阻力.分析了摩擦力的周期变化行为,讨论了拉坯过程中相关参数的变化特征.为探究结晶器与铸坯间摩擦行为、优化与开发连铸工艺等提供实验基础与技术支持.     

结晶器内坯壳应力分析方法的优化

在考虑连铸坯壳应力遗传特性的基础上,建立了结晶器内坯壳的二维应力分析模型,利用ANSYS的初应力方法实现了坯壳应力遗传行为分析。分析结果表明,与传统应力模型相比,遗传分析模型坯壳的位移和应力分布规律基本相同,但应力值存在明显差距。拉速对坯壳应力存在显著影响,而浇注温度影响很小;在正常范围内锥度对坯壳热应力的影响较小。     

低碳钢和中碳钢连铸方坯初始凝固的对比研究

以低碳钢和中碳钢为研究对象,围绕不同连铸工艺参数对方坯初始凝固行为的影响,利用CA-FE耦合模型模拟实际连铸过程结晶器内方坯的初始凝固行为,考察拉速和过热度对方坯出结晶器坯壳厚度的影响,对比二者出结晶器横截面枝晶微观形貌.研究表明:过热度和拉速增加均能使出结晶器坯壳厚度下降,而拉速的影响更为显著.不同钢种在相同条件下出结晶器坯壳厚度下降梯度不同.过热度越低柱状晶越致密细小,利于提高连铸坯质量,拉速对柱状晶的影响相对较小.由于出结晶器坯壳安全厚度限制,过热度取15℃,低碳钢拉速不能超过2.2 m·min-1,中碳钢拉速不能超过2.5 m·min-1,据此针对不同钢种设计不同拉速可提高连铸效率.同时,模型结果显示低碳钢出结晶器时刻柱状晶更为发达.      

南钢方坯连铸结晶器振动参数优化的研究

针对南钢方坯连铸在拉速提高后,振动参数在保持原模式条件下,低拉速范围结晶器导前偏大,结晶器与铸坯间的机械作用力大;高拉速下负滑脱时间偏小,保护渣耗量低,造成铸坯振痕弯曲、外凸、严重时出现钩形振痕现象的特点,对结晶器振动参数进行了优化。实践表明,采用优化的振动参数,提高了铸坯的润滑,降低了拉坯阻力,消除了钩形振痕,振痕恢复至正常圆角凹陷形。     

奥氏体不锈钢板坯连铸结晶器锥度的优化

针对奥氏体不锈钢连铸中的质量问题 ,对太钢三炼钢 1260mm× 160mm板坯结晶器的锥度进行了分析。通过不锈钢铸坯在结晶器内收缩的计算和拉坯速度、过热度等工艺参数对铸坯收缩影响的分析 ,得出采用双锥度结晶器比单锥度结晶器更符合铸坯在结晶器内的收缩规律 :液面附近 80～200mm区域采用较大锥度 ,液面下 200～800mm的结晶器下部 ,采用较小锥度 ,并在此基础上设计了曲线锥度结晶器。生产试验表明 ,双锥度设计显著改善了铸坯质量 ,消除了窄面鼓肚和中间凹陷等缺陷     

薄板坯表面纵裂形成机理及结晶器锥度研究

从力学角度出发对薄板坯表面纵裂纹的形成机理进行了探讨,分析了结晶器锥度控制工艺对薄板坯表面纵裂纹的影响,详细论述了纵裂纹的控制措施。研究结果表明,局部的拉应力集中是铸坯表面纵裂纹形成的主要原因之一。表面纵裂纹的控制措施包括2方面,一方面是通过优化连铸工艺提高凝固壳生长的均匀性,另一方面是通过优化结晶器内腔结构和调控锥度来促进结晶器与凝固壳接触状态的最佳化。     

Analysis of Crack Tip Stress of Transversal Crack on Slab Corner During Vertical-Horizontal Rolling Process by FEM

Behavior of transversal crack notched on slab corner during vertical-horizontal rolling process was simulated by FEM. The crack tip stress in the whole rolling process was obtained. Influences of the friction coefficient, the initial crack size, the edger roll profile, and the groove fillet radii of grooved edger roll on crack tip stress were analyzed. For vertical rolling, the tension stress appears at crack tip near the slab top surface and the compression stress appears at crack tip near the slab side surface for the flat edger roll; however, the compression stress appears at crack tip near the slab top surface and the tension stress appears at crack tip near the slab side surface in the exit stage for the grooved edger roll. For horizontal rolling, the tension stress appears at crack tip just at the exit stage for the flat edger roll, and the tension stress appears in whole rolling stage; the tension stress value near the slab side surface is much larger than that near the slab top surface for the grooved edger roll.     

特大断面连铸方坯结晶器出口的安全坯壳厚度

 连铸结晶器出口处坯壳的安全坯壳厚度对连铸生产的安全顺行、铸坯产品的质量及结晶器长度的设计都有很重要的影响。以特大断面700mm×700mm连铸方坯为基础,通过建立坯壳的三维计算模型对结晶器出口处坯壳厚度进行研究,应用有限元模型计算了不同厚度坯壳的应力分布情况,通过铸坯表面应力分布与材料屈服极限来判断不同厚度坯壳模型是否处于安全生产状态,确定保证安全生产的坯壳厚度的极限值。研究结果表明,坯壳厚度在26mm时表面应力达到屈服极限,随着坯壳厚度增加,铸坯表面应力减小并逐渐远离屈服极限,考虑坯壳生长的不均匀性,讨论了用来修正安全坯壳厚度的安全系数,对于本模型安全系数适用1.46,修正后坯壳的安全平均厚度38mm。     

影响结晶器振动位移曲线因素的仿真分析

 如何提高铸坯表面质量来满足连铸生产要求,这是当前连铸技术发展的一项重要课题,而结晶器振动曲线的形状是影响铸坯质量的重要因素之一。现场的结晶器振动机构不可避免地存在间隙及摩擦,这些非线性因素对结晶器位移的影响是值得理论和实践探讨的。基于ADAMS仿真分析软件,创建结晶器驱动机构模型,虚拟仿真理想模型状态下结晶器振动的位移曲线,以及仿真模型在含有间隙和摩擦两因素时结晶器振动的位移曲线。研究结果表明,间隙是影响振动位移曲线的主要因素,而运动副摩擦、铸坯阻力在理想模型状态下对结晶器振动位移曲线的影响不大,但在含有间隙的机构中,会导致振动曲线的形状突变更加明显。     

薄板坯连铸结晶器锥度设计技术研究及应用

以提高结晶器使用寿命和铸坯表面质量为目标,通过建立漏斗区自有锥度、结晶器总锥度和结晶器局部锥度的计算模型,研究了漏斗区的宽度和深度、窄边铜板偏移量以及磨损对结晶器锥度沿高度方向分布的影响,提出了漏斗区自有锥度和局部锥度沿高度方向分布应与铸坯的凝固收缩相匹配的设计理念,对薄板坯连铸结晶器宽面铜板内腔形状及窄边锥度调控工艺进行了优化设计,为结晶器操作工艺及管理制度的优化提供了理论依据。基于上述研究工作,研发了适合于FTSC工艺的新型结晶器,进行了大量的工业生产试验。结果表明:在浇注宽度为1 520mm的铸坯时,窄边附加偏移量可由12mm降低到7mm,窄边铜板的使用寿命得到了大幅度的提高,过钢量为2.25万t后,窄边铜板最大磨损量由5mm降低到2mm以下;新型结晶器有效控制了铸坯窄面凹陷和表面纵裂纹的发生。     

Study on the non-uniform slab shrinkage of special steel during slab continuous casting

A full-scale finite-element stress model of a slab and its mould was developed to analyse the non-uniform slab shrinkage of special steel in a vertical caster during slab continuous casting. The stress model was based on the heat transfer model which was validated by comparing the calculated temperature with the measured ones. According to the shrinkage calculation, the single linear taper is not suitable for the continuous casting of this special steel, and the narrow face taper need to be calculated and optimised. It will provide a helpful tool for further improving the casting parameters and operations for special steel.     

板坯连铸结晶器倒角结构和锥度研究

针对板坯连铸铸坯常出现角部横裂纹缺陷,建立了板坯连铸结晶器与铸坯二维瞬态热力耦合有限元模型,研究了板坯结晶器窄面铜板在不同倒角结构和不同锥度情况下铸坯的凝固收缩行为,计算了铸坯在结晶器内的温度和应力分布情况。模型较全面地考虑了保护渣和气隙对传热的影响。数值模拟结果表明：结晶器窄面铜板倒角过大或过小,都不利于铸坯温度的均匀分布;对断面厚度为230mm的铸坯,窄面铜板采用20mm～25mm ×45°;倒角及抛物线锥度时,铸坯表面温度分布最均匀,最大平面主应力分布较合理,角部出现横裂纹的可能性会大大降低。     

减少连铸坯表面振痕的方法研究

分析了结晶器振动产生连铸坯表面振痕的生成机理,论述了振痕对连铸坯质量的影响,研究和探讨了减少铸坯表面振痕的途径,提出了减少连铸坯表面振痕、提高连铸坯表面质量的有效措施。     

马钢热轧板厂CSP结晶器在线调宽控制技术

马钢CSP薄板坯连轧生产线上的连铸机使用漏斗型板式结晶器．其宽度和锥度可在连续浇注过程中不降低拉坯速度的前提下在线连续调节。重点介绍了结晶器在线调宽的原理、方法以及控制系统的组成、结构与功能。