连铸钢水过热度对大方坯凝固的影响

结合现场研究,利用显式有限差分法计算出不同工艺条件下的铸坯凝固情况;进行了过热度对出结晶器坯壳厚度、方坯表面温度、铸坯凝固过程中坯壳厚度和液相穴的影响的模拟分析研究。模拟结果表明：在拉速相同的情况下,随过热度的增加,出结晶器坯壳厚度减小、表面温度略微增加、铸坯液相穴拉长、坯壳减薄。     

Simulation and verification of solidification process of stainless steel 316 in the mould during continuous casting

采用三维有限元技术,研究了连铸过程中高温区6铁素体含量对钢水凝固的影响。通过对316不锈钢板坯浇铸过程的模拟,获得了凝固过程中6铁素体含量对坯壳出口温度、角部温度及坯壳厚度变化的影响规律。研究发现铁素体含量能够极大增加坯壳纵向温度,但对横向温度的梯度的变化影响较小。通过分析横向温度的变化,确定在距角部40mm左右处坯壳最薄。同时,也研究了出口坯壳厚度变化规律,随着8铁素体含量的增加,出口处坯壳厚度逐渐减小,厚度差逐渐变大。     

连铸板坯液芯在线检测技术

连铸板坯液相分数及凝固末端的准确检测对于减少铸坯偏析、缩松等内部缺陷,提高铸坯质量和生产效率具有重要意义。提出了一种连铸板坯液芯在线检测新方法,通过控制扇形段内弧低幅低频振动,同时提取相应振动频率下结晶器液面波动幅值检测铸坯液芯厚度及凝固末端。根据压下效率与液芯厚度的耦合关系,以及扇形段内弧周期性振动条件下铸坯固液共存区的流变行为,对铸坯液芯厚度与结晶器液位波动的数学关系式进行了理论推导。以某钢厂为例,对不同振幅与不同拉速下的铸坯液芯厚度和凝固末端进行了试验,并与理论值进行了对比,验证了该方法的可行性。研究结果可为连铸板坯凝固过程中液芯厚度及凝固末端的在线检测提供指导和参考。     

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。     

方坯轴承钢连铸过程中凝固行为

为了解轴承钢连铸过程中连铸坯的凝固传热过程,采用射钉试验和数值模拟相结合的方法,研究了不同拉速对连铸坯液芯长度及中心固相率的影响,探究了连铸坯坯壳厚度生长规律。通过射钉试验对数值模拟结果的验证表明,该数值模拟采用的凝固传热模型可以较准确地描述铸坯的凝固行为。研究表明,拉速越大,相同位置处连铸坯坯壳厚度越小,液芯长度越长,中心固相率越小,为末端电磁搅拌(F-EMS)安装位置提供了可靠依据。     

板坯连铸过程数值模拟分析

基于传热学基本原理、凝固理论和有限单元法,建立了凝固传热有限差分数学模型,对连铸凝固全过程进行模拟分析,结果表明,拉速越大,铸坯中心及表面温度越高,出结晶器坯壳厚度越薄;过热度增大,铸坯中心及表面温度均上升,出结晶器坯壳厚度减薄;冷却水量相对增大时,铸坯出结晶器坯壳厚度增大,二冷区温度下降较快。连铸坯凝固模型可用来确定常规拉速范围及不同拉速下的凝固壳厚度、凝固末端位置以及铸坯表面温度分布。     

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。     

提高热送铸坯温度的试验研究

采用远红外非接触测温和射钉法对武钢三炼钢的板坯连铸机典型二冷模式下铸坯的表面温度及凝固坯壳厚度进行了研究,发现通过矫直区进入水平段之后铸坯表面温度持续降低,机尾附近铸坯表面温度仅为710～820℃.根据坯壳厚度变化得出的典型二冷模式下综合凝固系数K在24～27mm/min1/2之间,根据凝固终点与K的关系,将浇铸低碳铝镇静钢时的拉速由1.1m/min左右提高到1.4～1.5m/min,使铸坯的凝固终点向机尾延伸,铸坯出机表面温度提高到了920～940℃.     

连铸小方坯综合凝固系数测定及优化实践

利用射钉法对河南济源钢铁(集团)有限公司一钢厂小方坯进行测试研究,从而测定二冷区的坯壳凝固厚度,并根据铸坯凝固定律计算了液相穴长度和综合凝固系数,为发挥铸机良好的冷却效果提供合理的拉速和比水量参考。研究了拉速、比水量、钢液过热度等因素对铸坯凝固可能产生的影响,并针对目前济源一钢厂2号连铸机的末端电磁搅拌位置进行重新评估,提出合理的安装位置和相关工艺参数的优化结果。通过实际验证,改进后的工艺下各钢种的碳偏析指数在1.11值以下,达到了企业对产品质量的控制要求。     

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.      

粉末注射成形充模过程凝固层形成规律研究

根据连续性、动量和能量守恒方程,以及固／液界面上能量平衡原理,建立了考虑凝固层后的一维流动模型,计算了模腔内壁上喂料凝固层厚度与工艺参数的关系,研究结果表明：模具入口附近凝固层厚度开始急剧增加,然后增加速率逐渐减缓;适当提高模具温度,可以减少凝固层厚度,有利于充模过程。     

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.     

粉末注射成形充模过程中凝固层形成规律的计算与分析

根据连续性、动量和能量守恒方程以及固／液界面上能量平衡原理,建立了考虑凝固层后的一维流动模型。采用有限差分法,计算了模腔内壁上注射料凝固层厚度与工艺参数的关系,研究结果表明：模具入口附近凝固层厚度开始急剧增加,然后增加速率逐渐减缓;溶体体积流率越大,凝固层厚度越小;适当提高模具温度,可以减少凝固层厚度,有利于充模过程。     

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。     

小方坯连铸机喷淋结晶器的研究

建立小方坯喷淋结晶器凝固传热数学模型，模拟计算了铸坯温度场、坯壳厚度、热流场，坯壳与铜壁间气隙厚度。计算坯壳厚度与实测坯壳厚度基本吻合；与普通水缝式结晶器相比，铸坯温度场均匀，坯壳厚度均匀，冷却强度有所提高。     

CSP结晶器保护渣固态渣膜结构和矿相的分析

通过光学显微镜、扫描电镜及X射线衍射分析,研究了1537 mm×67 mm CSP连铸结晶器保护(%:34.6CaO,28.6SiO₂,8.8C,8.5F,8.6Na₂O)固态渣膜的结构、矿相组成和析晶率,分析结果表明,绝大多数固 态渣膜厚0.6~1.3mm, 呈三层结构：结晶层-玻璃层-结晶层,靠结晶器壁侧为0.10～0.14mm 厚的结晶层;CSP 固态渣膜的析晶率为40%～80%,结晶矿相主要为枪晶石(3CaO ·2SiO₂ ·CaF₂)和矿物Na₂O ·Al₂O₃ ·SiQ₂。通过 调整固态渣膜的厚度及枪晶石等矿物的析晶率,可达到控制渣膜传热,提高连铸坯表面质量的目的     

大方坯连铸二冷区凝固坯壳厚度测试

应用"射钉法"测试了攀钢2#大方坯连铸典型钢种在工作拉速下凝固末端附近的凝固坯壳厚度,获得了凝固坯壳厚度、凝固末端位置与连铸拉速和冷却强度的关系,为优化连铸工艺,控制连铸坯凝固终点位置和制定合理的轻压下工艺制度提供了重要依据.     

凝固坯壳对高拉速板坯连铸结晶器钢水流动特征的影响

 采用全比例的水力学模型,利用刺激-响应法、波高传感器、流速仪研究了考虑凝固坯壳时高拉速板坯连铸结晶器内的钢水流动、液面特征与卷渣特征。结果表明：考虑凝固坯壳后钢液到达液面的时间缩短;在高拉速条件下(2.4 m/min), 有坯壳时结晶器液面最大平均波高与表面流速比没有坯壳时分别大31 % 和17.5 %,使卷渣更容易发生。其主要原因在于考虑坯壳后结晶器下部钢液的自由流动空间变小,下回流的钢液流动受到抑制,上回流的能量变大。所以在高拉速结晶器水模拟试验过程中,有必要考虑凝固坯壳的影响。     

攀钢连铸机结晶器冷却能力的研究

通过测定结晶器中钢液凝固坯壳厚度,研究了结晶器中钢液凝固系数变化情况,结合对漏钢时坯壳的解剖分析,评价了现有的铸机结晶器的综合冷却能力,为铸机高拉速生产提供了重要依据。