大方坯连铸过程凝固规律

通过建立425mm×320mm连铸大方坯二维凝固传热数学模型,模拟了凝固坯壳的长大过程,并通过窄面射钉实验对数学模型进行了验证,精确得到了任意位置处大方坯凝固坯壳的厚度分布情况及最终凝固终点的位置,发现经典的凝固平方根定律对于连铸大方坯的凝壳长大进程不再适用.回归宽面中心坯壳厚度与凝固时间平方根的关系式发现,结晶器弯月面至二冷区出口,近似为线性关系,符合平方根定律,二冷区出口至凝固终点,二者为非线性关系,不再符合平方根定律.      

圆坯连铸过程中坯壳生长规律

采用ANSYS软件建立了圆坯连铸过程的二维凝固传热模型,通过射钉实验以及表面温度的测定对模型进行了实验验证.结果表明模型能较准确地得到任意位置处铸坯坯壳厚度以及预测凝固终点位置.在传热模型的基础上结合铸坯低倍观察着重分析了圆坯坯壳生长规律.发现圆坯凝固过程中柱状晶区坯壳的厚度与凝固时间的平方根呈线性关系,符合平方根定律,并对平方根定律进行了修正,修正项与过热度和凝固速率有关;铸坯中心等轴区坯壳厚度与凝固时间平方根为非线性关系,凝固坯壳的生长不再符合平方根定律;间接证明了圆坯柱状晶生长是单方向传热,等轴晶生长时传热方向不唯一.      

小方坯连铸坯壳凝固行为的研究

通过分析、测定拉漏坯壳和大生产中铸坯的情况,计算出连铸小方坯凝固坯壳的厚度及凝固系数,揭示了165mm×165mm小方坯连铸坯壳的生长规律和不均匀性,指出坯壳生长的不均匀性是造成连铸小方坯变形和角裂漏钢的前提条件,并为评价二冷系统的冷却能力、制定合理的二冷配水制度和高拉速条件下的工艺参数提供了重要依据。     

连铸方坯凝固末端轻压下位置的预报研究

利用数值模拟手段计算连铸方坯中非稳态温度场分布及坯壳厚度,根据所需的凝固分率所对应的坯壳厚度点来预报轻压下设备的轻压下位置.     

应用射钉法测量板坯凝固坯壳的厚度

结合鞍钢连铸机的生产实际情况,采用射钉法测定二冷区内的凝固坯壳厚度,并计算铸坯凝固系数.测量结果表明,两个测量钢种在2.6m/min拉速下,连铸坯坯壳厚度的实际测量结果与连铸机二级系统的计算结果基本一致.整个凝固过程坯壳厚度生长符合平方根定律.     

水平连铸结晶器内凝固传热数学模型

作者根据齐齐哈尔钢厂水平连铸机的实际情况,采用合理简化以及假设条件,建立了方坯二维水平连铸拉坯方向及初期坯壳的凝固传热数学模型,编制了通用的计算机程序。运算结果和实测值及有关研究结果取得一致,从而证明所建立的数学模型是符合实际的。通过大量计算,定量地分析了拉速和过热度对水平连铸坯凝固传热特性的影响;不同工艺参数对初期凝固壳成长及铸坯表面缺陷的影响。该数学摸型给方坯水平连铸机提供了理论计算结果,对实际生产有指导意义。     

结晶器内嵌套对连铸方坯凝固组织的影响

通过方坯结晶器上端内嵌石墨套改变结晶器内凝固坯壳层界面前沿的温度梯度，研究了给定的浇注温度下嵌石墨套对连铸坯凝固组织变化的影响。嵌石墨套结晶器显著改变其凝固壳前端钢液的温度分布，有效地抑制铸坯柱状晶的生长，扩大等轴晶区，减轻凝固偏析。     

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。     

水平连铸铸坯凝固传热数学模型

采用数学模型计算和现场试验相结合的方法,对圆坯水平连铸凝固过程的热状态进行了研究。通过大量计算,分析了结晶器的冷却强度、拉速、浇注温度等工艺参数对铸坯温度和凝壳厚度的影响,研究结果对热试中选择合理的工艺参数提供了理论根据。     

高碳耐磨球钢大方坯凝固及坯壳生长规律研究

基于ANSYS软件建立了310mm×360mm断面大方坯连铸过程二维凝固传热数学模型,通过窄面射钉试验及铸坯表面测温对模型的准确性进行了验证,模拟了不同碳含量的高碳耐磨球钢大方坯宽面和窄面凝固坯壳的生长。结果表明模型能精确地获得不同工况下任意位置凝固坯壳的厚度分布、凝固终点位置及铸坯中心固相率;发现不同碳含量的高碳耐磨球钢具有相同的凝固规律:结晶器弯月面至二冷区出口,相应的铸坯柱状晶区凝固坯壳厚度与凝固时间的平方根呈线性关系,符合平方根定律,并对平方根定律进行了修正,修正项与过热度有关;二冷区出口至凝固终点,相应的铸坯等轴晶区凝固坯壳厚度与凝固时间的平方根呈非线性关系,不再符合平方根定律。     

方坯和圆坯在菱方孔中的变形分析

 为满足钢坯连轧机在生产圆坯和方坯的需要,同时提高椭圆和圆孔型的利用率,提出“椭圆 圆 菱 方”孔型系统生产方坯的方法。通过有限元模拟分析和工业试验相结合研究了圆坯和方坯在菱方孔型中的变形规律,对比了方坯进菱孔和圆坯进菱孔轧制时的变形特点。发现圆进菱轧制时轧件的变形更加均匀,轧件的头尾尺寸超差小,菱孔的磨损更加均匀。为合理利用中间圆孔型轧制方坯工艺规程的制定提供了依据。     

车轮钢圆坯表面温度和坯壳厚度的数值分析

采用分段线性的结晶器和二冷拉矫段热流密度表示方法,对车轮钢圆坯的宏观凝固过程进行了流场、温度场和凝固的耦合数学模拟.计算结果与实测数据吻合,表明数学模型可靠准确地反映了实际情况.由于拉速变化引起计算空间内质量流量的变化,圆坯的表面温度和坯壳厚度受拉速强烈影响.二冷拉矫段热流密度的变化反映了散热方式随温度变化进行的自我调节.保温段对圆坯表面温度回升有明显影响,并将凝固终点推后大约1 m.     

电磁搅拌对石油管用圆坯内部质量的改善

针对P110级石油管用圆坯27Mn2Cr钢连铸坯凝固组织差、中心缩孔严重等缺陷,结合实际生产工艺进行分析,发现不适宜的电磁搅拌工艺及与拉速匹配性差是引起上述问题的主要原因。因此,对结晶器和末端电搅强度进行测量及优化,同时建立?220 mm规格圆坯凝固传热模型,以确定合理的连铸机拉速。通过分析表明,拉速由1.30 m/min提高至1.70 m/min并搭配合理的电搅工艺,铸坯中心等轴晶所占比例由16%提高至25%,中心缩孔消失;同时铸坯内部碳偏析指数范围由0.938~1.062缩小至0.951~1.038,改善了石油套管用圆坯的内部质量。     

圆坯连铸机椭圆度的控制

小方坯连铸机改造成圆坯连铸机后,圆坯产品椭圆度经常超标。对椭圆度形成的原因从工艺、设备等方面进行了分析,并提出改进措施。通过对结晶器锥度的改进以及连铸工艺参数的优化及控制,使圆坯椭圆度控制在标准范围内,基本解决了连铸圆坯椭圆度超标问题。     

Dynamic Water Modeling and Application of Billet Continuous Casting

The continuous casting process is used for solidifying molten steel into semi-finished steel.The technology of secondary cooling is extremely important for output of the casting machine and billet quality.A dynamic water model was introduced,including solidification model in the secondary cooling,feedforward control strategy based on continuous temperature measurement in tundish,and feedback control strategy based on surface temperature measurement.The mathematical model of solidification process was developed according to the principle of solidification,and the solidification model was validated by measuring billet shell thickness through shooting nail and sulfur print.Primary water distribution was calculated by the solidification model according to procedure parameters,and it was adjusted by the other two control strategies online.The model was applied on some caster and billet quality was obviously improved,indicating that the dynamic water model is better than conventional ones.     

圆坯连铸二冷系统优化

圆坯内裂纹是改善圆坯质量的难题之一,并影响企业的经济效益.采用实验和数值模拟相结合的方法,通过建立热机耦合有限元仿真模型,重点研究圆坯的凝固过程,并利用实测的铸坯温度和铸坯厚度来验证有限元模型的正确性.仿真分析表明圆坯内裂纹是由于圆坯在凝固过程中凝固前沿应变超出了材料临界应变而形成的.最后,在分析主要工艺参数对铸坯凝固过程影响的基础上,提出了有效防止铸坯内裂纹产生的二冷工艺参数优化方案.     

电磁搅拌对石油管用圆坯内部质量的改善

针对P110级石油管用圆坯27Mn2Cr钢连铸坯凝固组织差、中心缩孔严重等缺陷,结合实际生产工艺进行分析,发现不适宜的电磁搅拌工艺及与拉速匹配性差是引起上述问题的主要原因。因此,对结晶器和末端电搅强度进行测量及优化,同时建立?220 mm规格圆坯凝固传热模型,以确定合理的连铸机拉速。通过分析表明,拉速由1.30 m/min提高至1.70 m/min并搭配合理的电搅工艺,铸坯中心等轴晶所占比例由16%提高至25%,中心缩孔消失;同时铸坯内部碳偏析指数范围由0.938~1.062缩小至0.951~1.038,改善了石油套管用圆坯的内部质量。     

16MnNb钢圆坯连铸二冷制度的研究

 以某钢厂圆坯连铸机为研究对象,建立了连铸坯凝固传热模型。在不同拉速下对280 mm断面圆坯二次冷却过程进行仿真优化,确定了16MnNb钢合适的二冷制度。根据仿真结果,在最小工作拉速(0.9 m/min)下,矫直点处铸坯内弧表面中心温度为947 ℃,有效避开了铸坯的二次低延性区。在最大工作拉速(1.2 m/min)下,铸坯出结晶器时,其凝固坯壳厚度为19 mm,二冷初期产生漏钢等质量问题的可能性较小。不同拉速下,横断面温度场分布均匀。经低倍检测发现,铸坯表面及内部质量良好,无裂纹、疏松、缩孔等质量缺陷。     

Solidification Structure of Continuous Casting Large Round Billets under Mold Electromagnetic Stirring

The solidification structure of a continuous casting large round billet was analyzed by a cellular-automaton-finite-element coupling model using the ProCAST software.The actual and simulated solidification structures were compared under mold electromagnetic stirring (MEMS)conditions (current of 300 A and frequency of 3 Hz).There-after,the solidification structures of the large round billet were investigated under different superheats,casting speeds,and secondary cooling intensities.Finally,the effect of the MEMS current on the solidification structures was obtained under fixed superheat,casting speed,secondary cooling intensity,and MEMS frequency.The model accurately simulated the actual solidification structures of any steel,regardless of its size and the parameters used in the continuous casting process.The ratio of the central equiaxed grain zone was found to increase with decreasing su-perheat,increasing casting speed,decreasing secondary cooling intensity,and increasing MEMS current.The grain size obviously decreased with decreasing superheat and increasing MEMS current but was less sensitive to the casting speed and secondary cooling intensity.