小方坯凝固末端电磁搅拌的磁场数值模拟

 利用ANSYS软件对160 mm×160 mm小方坯凝固末端电磁搅拌器所产生的电磁场分布进行了模拟。计算了小方坯内部磁场分布情况,同时计算出在不同搅拌电流条件下的铸坯凝固末端凝固前沿钢液液芯所受的电磁力与钢液的转速。结果表明,铸坯凝固前沿磁感应强度、电磁力及钢液转速均随着搅拌电流的增加而增大。结合实际生产情况,确定凝固末端液芯半径为175 mm,电磁搅拌频率为6 Hz时,最佳搅拌电流为400 A,此状态下凝固前沿由电磁力引起的钢液最大转速为12 r/s。     

高碳钢矩形坯凝固末端永磁搅拌试验

 为了改善高碳钢82A断面180 mm×240 mm矩形坯内部质量,首次在凝固末端进行了永磁搅拌工业试验。根据射钉结果,确定了搅拌器安装位置为距弯月面7 m。搅拌器磁体采用液压系统驱动,通过增加永磁搅拌器入口油压来提高搅拌频率。随着搅拌频率从0增加到5 Hz,矩形坯凝固中心平均碳偏析值从1.18降到1.09。此外,永磁搅拌改善连铸坯中心疏松和缩孔效果显著,铸坯中心疏松0.5级的比例增加了40%,中心缩孔0级比例从0增加到20%。     

末端电磁搅拌对弹簧钢连铸坯内部质量的影响

 55SiCrA弹簧钢连铸坯容易出现内部质量问题,合理的末端电磁搅拌(F-EMS)能有效地改善连铸坯内部质量,但不合理的末端电磁搅拌会对连铸坯内部质量无改善作用甚至造成内部质量下降。为了提高连铸坯内部质量,得出最优末端电磁搅拌方案,研究了末端电磁搅拌参数对断面尺寸为150 mm×150 mm的55SiCrA弹簧钢连铸坯内部质量的影响。通过建立连铸过程凝固传热模型分析现行工艺下铸坯的凝固情况,确定末端电磁搅拌的位置为距弯月面8.45～8.73 m处。在测定末端电磁搅拌下连铸坯中心磁感应强度的基础上,对电流与频率进行匹配研究,并开展相应的工业试验。结果表明,在采用末端电磁搅拌参数为300 A/8 Hz时,55SiCrA弹簧钢的中心碳偏析平均值达到1.007,连铸坯中心缩孔改善,中心等轴晶率提高,连铸坯综合质量最好。     

基于过热度变化的82B钢连铸末端电搅位置研究

以国内某钢厂断面为150mm×150mm的82B钢连铸小方坯为研究对象,建立连铸小方坯凝固传热模型,采用铸坯表面温度测量方法验证模型可靠性。依据铸坯凝固率fs=0.7~0.8为末端电磁搅拌合理安装位置,根据模拟结果得出,在实际生产过程中过热度波动范围为20~40℃时,末端电磁搅拌最佳安装位置为距弯月面6.59~6.79m位置处。结合现场实际情况确定在距弯月面6.73m处安装末端电磁搅拌,并进行工业实验分析了末端电磁搅拌的应用效果。结果表明:施加末端电磁搅拌后,铸坯与盘条质量均有所改善。连铸坯平均碳偏析指数由1.05降至0.99,最大碳偏析指数由1.12降至1.05,中心等轴晶率由36%升高到39%;盘条中心偏析评级由2.5级下降到1.5级,网状渗碳体级别由4级下降到1级。     

末端电磁搅拌对 Φ390 mm铸坯内部质量的影响研究

文章主要介绍了凝固末端电磁搅拌技术在包钢圆坯连铸机上的应用情况。结果表明,当铸坯断面为Φ390 mm,钢种为中碳钢,最优末端电磁搅拌参数为450 A/8 Hz,采用优化的末端电磁搅拌参数降低了铸坯的中心碳偏析指数,增加了铸坯的等轴晶率,从而提高了连铸坯的内部质量。     

GCr15轴承钢240 mm×240 mm连铸坯末端电磁搅拌工艺参数研究

利用射钉法测定了240 mm×240 mm断面高碳铬轴承钢GCr15的铸坯凝固坯壳厚度,并根据凝固定律计算了其液相穴长度和综合凝固系数,针对凝固率0.65、0.75进行计算得出F-EMS在不同拉速条件下的电磁搅拌位置。同时,与该铸机二级模型计算结果进行对比,在不改变末端电搅位置(9.4 m)的情况下,讨论了拉速对连铸坯质量的影响。并采用特斯拉计HT201对末端电磁搅拌磁感应强度进行了测量,找出凝固末端电磁搅拌最佳工艺参数。结果表明,拉速由原来的0.68 m/min提高至0.75 m/min,效果更好;电搅参数优化为电流450 A,频率8 Hz;工艺改进后,中心碳偏析合格率从75%提高至92%。     

方坯二冷末端电磁搅拌参数的研究

结合南京钢铁股份有限公司电炉厂方坯连铸机的生产实际,用数学模型初步计算凝固末端的坯壳厚度,在二次冷却区末端对铸坯进行射钉实验,利用射钉结果对数学模型进行修正.通过一定拉速下、一定钢种的温度场的计算,找出液芯为φ35～φ55 mm的位置,确定将末端电磁搅拌器安装在距弯月面8 m处.调整电磁搅拌的电流和频率,在冷态状态下测试末端电磁搅拌器不同位置处的磁感应强度,并计算不同电流和频率下的电磁力大小,从测试及计算结果确定电流为550 A,频率为13 Hz时的参数为最佳搅拌参数.     

圆坯凝固末端电磁搅拌作用下的流动与传热行为

以特殊钢圆坯连铸为研究对象, 建立了研究凝固末端电磁搅拌作用效果的三维耦合数值模型.利用分段计算模型获得末端电磁搅拌区域钢液流动与凝固的实际状态, 并采用达西源项法处理凝固末端钢液在糊状区的流动, 研究了不同电磁搅拌工艺参数下的电磁场分布及钢液的流动与传热特征.通过测量搅拌器中心线磁感应强度和铸坯表面温度验证了模型的准确性.研究结果表明: 电流强度每增加100 A, 搅拌器中心磁感应强度增加19.05 mT, 电磁力随着电流强度的增加显著增大.在20~40 Hz范围, 随着电流频率的提高, 中心磁感应强度略微下降, 但电磁力仍有所增加.在搅拌器区域, 液相穴内的钢液在切向电磁力的作用下旋转流动, 其切向速度随着电流强度和频率的增加而变大.末端电磁搅拌可促进钢液在圆坯径向的换热, 随着电流强度和频率的提高, 铸坯中心轴线上的钢液温度降低, 同时末端搅拌位置处的中心固相分率增加.      

凝固末端电磁搅拌参数确定及其对中心偏析的影响

结合南京钢铁股份有限公司电炉厂方坯连铸机的生产实际,用数学模型初步计算凝固末端的坯壳厚度,利用射钉结果对数学模型进行修正,通过一定拉速下、一定钢种的温度场的计算,找出液芯为35～55 mm的位置,确定将末端电磁搅拌器安装在距弯月面8 m处.并利用特斯拉计现场测试二冷末端电磁搅拌器的磁感应强度,确定电流为550 A,频率为13 Hz时的参数为最佳搅拌参数.同时对一定条件下的铸坯进行了化学成分化验,结果表明经过末端电磁搅拌的连铸坯试样中心碳和硫的偏析程度与未经过末端电磁搅拌的试样相比有不同程度的减轻,冶金效果比较理想.     

82B方坯连铸末端电磁搅拌位置优化研究

采用射钉方法测定天津钢铁有限公司1^#铸机82B150mm方坯在工作拉速条件下不同位置上的的凝固坯壳厚度，得到了铸坯的综合凝固系数和液相穴长度，计算了铸坯末端电磁搅拌的最佳安装位置，为优化连铸工艺提供了重要依据。     

电磁搅拌频率对 Cu-2Ag-0.04La 合金组织及性能的影响

采用真空连铸和电磁搅拌制备了直径15 mm的Cu-2%Ag-0.04%La合金棒坯,通过光学显微镜和力学拉伸试验研究了电磁搅拌频率对合金凝固组织、力学性能的影响。研究表明,随着搅拌频率的增加,枝晶尺寸逐渐增大。Cu-2%Ag-0.04%La合金的硬度和抗拉强度随着搅拌频率的增加而降低,与频率为10 Hz的合金相比,抗拉强度降低8.5%,硬度降低7.4%。性能变化主要与横截面方向枝晶的数量和形貌有关。     

350 mm×470 mm大方坯结晶器电磁搅拌参数优化

对350 mm×470 mm大方坯结晶器电磁搅拌的空载磁场进行了在线测量,获得了结晶器内磁感应强度分布规律。根据磁场测量结果计算了凝固前沿的电磁力及钢水流动速度,并分析了电磁搅拌参数对钢水流动速度的影响,确定了搅拌电流和频率的范围。由42CrMo钢现场实验的结果得出,当结晶器电磁搅拌电流为150 A,频率为2.5 Hz时,铸坯横断面的最大碳含量的偏差为±0.01%,带状偏析基本消除,铸坯内部质量明显改进。     

连铸工艺参数对40Cr圆坯碳偏析的影响

为降低直径为900 mm的40Cr连铸圆坯的碳偏析,提高钢材的性能与产品质量,从优化圆坯连铸工艺参数角度出发,分析了过热度、拉速、二冷强度以及电磁搅拌对铸坯碳偏析的影响。结果表明,当过热度控制在25~35 ℃范围内,拉速为0.75~0.85 m/min,二冷比水量为0.30 L/kg时,有利于改善铸坯碳偏析情况。对结晶器电磁搅拌以及末端电磁搅拌的参数测试分析得出,当结晶器和末端电磁搅拌电流以及频率参数分别设为180 A/3 Hz以及400 A/8 Hz时,铸坯碳偏析情况明显改善。采用优化后的连铸工艺参数进行生产试验,对20炉次对应的棒材横截面碳偏析情况进行跟踪测试,结果显示,碳偏析指数极差由优化前的0.07%~0.08%下降到0.04%以下。     

结晶器电磁搅拌电流对Φ650 mm大圆坯内部质量的影响

通过铸坯低倍组织宏观检验方法和金属原位统计分布分析技术,以钢厂生产的35钢（0.35%C）为例,研究了结晶器电磁搅拌电流（200~450 A,3 Hz）对Φ650 mm大断面连铸圆坯等轴晶率、致密度和碳偏析度的影响。结果表明,搅拌频率3 Hz时,结晶器电磁搅拌电流由200 A增加至450 A时,等轴晶率由24.2%提高至56.8%,同时铸坯各区域致密度呈现逐渐增大的趋势,其中铸坯中心区域致密度增加明显,由0.864增至0.9376;随着搅拌电流的增加,铸坯碳偏析度呈现逐渐减轻的趋势。综合考虑各因素,当结晶器电磁搅拌电流为450 A,频率为3 Hz,铸坯等轴晶比例最大,铸坯内部质量最好。     

82B高碳钢小方坯中磷的偏析行为

研究了拉速(2.8～3.0 m/min)、二冷比水量(0.83～1.8 L/kg)和末端电磁搅拌(0～400 A,6 Hz)对82B钢(/%:0.79～0.81 C、0.21～0.24Si、0.81～0.83Mn、0.012～0.016P、0.005～0.008S、0.25～0.30Cr)130 mm×130mm铸坯断面P偏析的影响结果表明,磷在铸坯中的最大偏析点不在凝固中心,而是在柱状晶与等轴晶交界处;随着二冷比水量的增大、拉速的降低及末端电磁搅拌强度的增大,P元素的最大偏析率有明显降低。     

Effects of continuous casting process parameters on carbon segregation degree of 38CrMoAl steel big round billet

The effects of continuous casting process parameters (superheat degree, casting speed and F- EMS) on the carbon segregation of round billet with diameter 600mm of 38CrMoAl steel were investigated by industrial experiments and numerical simulations. The results show that the equiaxed crystal rate and solidification structure both affect the carbon segregation. When the superheat is low, shrinkage tends to occur, and the shrinkage is often accompanied by severe segregation. When the superheat is high, the equiaxed grain ratio is lower, carbon segregation is also severer, so the superheat degree is controlled at 30??. With the increasing of casting speed?? it can obviously spur the growth of columnar crystals and formation of central pipe; both columnar crystals and central pipe are the major cause of segregation, so the suitable casting speed is 0. 19m/min. Final electromagnetic stirring has the effect of uniform liquid steel composition and temperature, which increases the density of solidification structure, and reduces the central shrinkage hole, thereby reducing carbon segregation, but the electromagnetic stirring effect is greatly affected by the installation position. Based on comprehensive consideration of the production and quality in practical production, the suitable process parameters are established: the optimal superheat is 30??, casting speed is 0. 28m/min, the combination of electromagnetic stirring is M- EMS+S- EMS+F- EMS, and the corresponding electromagnetic stirring parameters are M- EMS of 101A/2Hz??S- EMS of 200A/8Hz??F- ME of 900A/8Hz. Under the above process conditions, it will be more reasonable for the F- EMS installation position to move 0. 4-0. 5m toward the meniscus.     

Φ800 mm圆坯Q355NE凝固传热数值模拟和工艺实践

以钢厂断面尺寸为Φ800 mm圆坯Q355NE为研究对象,建立大圆坯传热模型,在不采用结晶器电磁搅拌的条件下,研究拉速和过热度对凝固过程的影响规律。结果表明：拉速对坯壳厚度、凝固终点位置和中心固相率的影响高于过热度,拉速每增加0.02 m·min^-1,凝固终点后移2.6 m左右;过热度升高10℃,凝固终点后移0.21 m左右。实际生产中,二冷比水量0.18 L·kg^-1、过热度25℃、拉速0.14 m·min^-1时,出结晶器坯壳厚度超过43 mm,末端电磁搅拌充分发挥作用,铸坯中心疏松和中心缩孔较结晶器电磁搅拌(300 A/1.5 Hz)、二冷比水量0.18 L·kg^-1、过热度25℃、拉速0.16 m·min^-1工艺有所改善。     

带结晶器电磁搅拌的大圆坯连铸的数值模拟

在圆坯连铸中,结晶器电磁搅拌器(M-EMS)是常见的改善钢流内流场的手段。众所周知,液芯的流动对最终产品的质量有着重要影响,用M-EMS能优化凝固前沿的流速,进一步促进柱状晶向等轴晶的转变,进而改善铸坯的表面和皮下缺陷。在奥钢联多纳维茨钢厂,绝大多数产品的生产都应用了M-EMS。由于在奥钢联多纳维茨钢厂的恶劣环境下难于进行测量,因此研究采用数值模拟的方法。连铸过程1:1比例的物理模拟也很难实现,因为水的传导率太低,且液态金属不透明或金属处理难,因此数值模拟就成为获得整个过程较好的重要手段。数值模型考虑了流场和电磁场的完全耦合,许多物理问题都用最优参数进行模拟,流场用商业有限元CFD编码软件FLUENT进行计算,电磁场用商业有限元求解器ANSYSEMAG计算。采用这种方法可以研究各种参数对流场和凝固组织的影响,也能揭示搅拌频率和搅拌强度的变化对液芯内部流场的影响。应用数值模拟能够加深对电磁场下连铸过程的认识,也能够找到优化的参数。