连续铸造板坯结晶器中流动与液位波动模拟研究

采用SIMPLER迭代方法进行数值计算,针对连续铸造过程中的结晶器内部紊流流场和结晶器弯月面表面的液位波动情况,进行了三维数值模拟和水模拟试验验证,并使用表面动能法定量表征液面波动情况.通过对不同拉速、水口浸没深度和水口出流角度下的紊流流场及液位波动情况的模拟计算,分析各工艺参数对于连续铸造结晶器内部流场分部和表面波动幅度的影响,为合理地设计水口结构和选取合适的浇铸工艺参数提供了可靠的理论依据.     

结晶器液位波动与粘结

介绍液位波动与粘结发生的关系,以及大修以后屡次出现液位波动的原因.介绍如何提前判断液位要发生大的波动和粘结及如何防止.     

排渣炉鼻子内锌液液位的稳定控制

炉鼻子内锌液液面波动是产生锌灰、锌渣缺陷的重要原因,严重影响高级别镀锌板的表面质量。通过对排渣炉鼻子结构及加锌控制系统的研究,分析了液位波动的原因及原有液位控制策略的不足,提出了一种保持锌锅液位稳定的控制方法。生产实践表明,该方法效果良好,锌液波动很小,产品质量得到明显提升。     

薄带连铸槽型布流系统的特性研究

薄带连铸布流系统对其浇注过程影响很大,不同的水口插入深度、不同的拉速和不同的液位高度下,对于同一布流系统所引起的液面波动和流动会有较大差别。针对某厂使用的槽型布流系统建立了水模型和数值模型,研究了不同工艺参数下,布流系统引起的熔池表面流动和波动情况。结果表明,该槽型布流系统在布流过程中具有对侧封板端面冲击强,角部波动大,辊面中部冲击弱等特点,数值模拟结果和水模型结果具有较好的一致性。     

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。     

板坯连铸结晶器流场及液面波动水模研究

以我国实际生产的某结晶器为原型,建立1∶1有机玻璃水模型,模拟研究了结晶器断面和中间包液位对板坯连铸结晶器流场形态和结晶器液面波动的影响。中间包液位改变了水口出口的压力从而使结晶器流场和液面波动发生变化。通过实验研究进一步认识了板坯连铸结晶器液面波动及其影响因素,并用以指导高质量连铸坯的生产。     

液位传感器校准装置几何误差模型及不确定度评定

立足于接触式低温液位传感器的校准需求,设计并研制了液位传感器动态校准装置,以实现在常温及低温条件下对测量范围为1 800 mm、极限误差为±2 mm的电容式传感器的校准。采用齐次坐标变换原理,从导轨直线度误差、定位误差、各连结链空间角度误差、液面波动误差等方面入手,建立了低温液位传感器校准装置的几何误差模型。对低温液位传感器校准装置的测量不确定度进行了评定,结果表明:扩展不确定度为U=0.53 mm(k=2),满足低温液位传感器的校准精度要求。     

结晶器涡流液位检控系统常见故障分析

就结晶器涡流液位检控系统较放射源液位检测更易出现波动,从而导致质量缺陷的现象,从涡流液位检控系统的组成和工作原理着手,对涡流系统日常运行中的常见故障进行分析诊断,并提出解决对策。     

水压柱塞泵的噪声及影响因素分析

分析了水压柱塞泵的噪声产生机理，指出压力波动是配流噪声的主要因素。运用二阶压力流量模型计算分析了水压柱塞泵配流过程中柱塞腔内的压力和泵内的流量，讨论了主要参数对压力波动的影响，提出了一些减小压力波动的措施。     

热型连铸单晶铜工艺参数对铸棒表面质量的影响

在自行设计，制造的横引式热型连铸设备上对影响连铸过程的各工艺参数进行试验，并就各工艺参数对铸件表面质量的影响机理进行了分析。结果表明，各工艺参数主要是通过影响固液界面在型口中的位置来影响铸棒的表面质量，只有对各工艺参数进行合理匹配，才能得到表面光滑的铸棒，此外，液位高度变化即液位波动，也会对铸棒的表面质量产生 一定影响。     

连铸结晶器振动下弯月面处温度波动的模拟实验

设计了连铸结晶器弯月面处传热模拟实验，测量了在结晶器振动情况下弯月面处的温度，发现该处的温度随着结晶器的振动而产生周期性的变化，实验结果表明，结晶器振动频率越大，振动幅值，结晶器冷却强度以及结晶器与铸坏间的接触压力越小，因结晶器振动而产生的弯月面温度波动亦越小，据此认为，连铸弯月面温度波动是导致铸坯表面缺陷产生的一个重要原因，基于此“温度波动”现象，分析了包括高频小振幅振动，软接触结晶器电磁连铸，热顶结晶器等诸多技术改善坯表面质量的机理。     

含Nb钢表面横裂纹成因及控制措施

通过对含Nb钢种Q345E的钢坯、钢板表面横裂纹部位取样进行金相电镜分析,确定该类钢种钢坯表面横裂纹产生于连铸结晶器内,针对性地对连铸结晶器内可能造成表面横裂纹相关因素的排查分析后,采取优化保护渣、减小结晶器冷却水量、提高结晶器振频等措施,使该类钢种表面横裂纹发生率由1.0%降至0.3%以下,成效显著。     

Simulation of low carbon steel solidification and mold flux crystallization in continuous casting using a multi-mold simulator

An inverted water-cooled multi-mold continuous casting simulator was used to investigate initial solidification of low-carbon steels and crystallization of mold flux. Embedded mold thermocouples showed characteristic temperature profiles dependent on parameters including casting speed, oscillation frequency, and stroke. Higher maximum temperatures for thermocouples at higher casting speeds, higher frequencies, and lower stroke lengths were observed. The surface of the as-cast steel strips showed oscillation marks similar to those of industrially cast slabs and higher casting speeds resulted in shallower oscillation marks. The measured pitch agreed well with the theoretical pitch suggesting the multi-mold simulator to be a cost-effective alternative to pursue fundamental studies on initial solidification in the mold. Analysis of the mold flux taken between the copper mold and solidified steel shell showed highly dendritic uni-directional crystallization occurring within the flux film suggesting that the heat transfer direction is dominantly horizontal towards the water-cooled copper mold. In addition, the solidified flux located at the upper to lower part of the mold suggested morphological differences in the size and shape of the crystalline phases indicating that crystallization ratio can increase depending upon the retention in the mold and subsequently decrease radiative heat transfer as the flux traverses down the mold.     

保护渣碱度对薄板坯结晶器平均热流量的影响

在钢的连铸过程中,钢水在结晶器内的凝固对铸坯的产量和质量均有很大影响,几乎所有的铸坯表面缺陷均形成于结晶器内。近年来,随着连铸拉速的增加及对铸坯表面质量要求的提高,有关结晶器冷却、传热对钢水的初始凝固及表面纵裂纹影响的研究成为连铸科学研究的重点。结晶器壁热流不均是纵裂纹产生的有利环境,保护渣控制传热为常用的措施。薄板坯浇铸时由于拉速高,为获得表面无缺陷铸坯,对保护渣控制传热的要求更高,同时也需协调保护渣的润滑功能。通过生产试验,研究比较3种碱度保护渣（CaO/SiO2分别为1.06、1.26和1.48）对薄板坯结晶器平均热流量的影响,发现与低碱度保护渣相比,使用高碱度保护渣时,结晶器热流量最低,有利于实现弱冷却,形成均匀凝固坯壳,在一定拉速条件下浇铸裂纹敏感钢种时有助于获得良好表面质量的铸坯。     

软接触结晶器电磁连铸保护渣道的动态压力

通过模型实验，测量了在不同强度高频电磁场作用下液态金属弯月面形状，计算了保护渣道宽度及在结晶器振动一个周期内保护渣道动态压力变化情况．结果表明，高频电磁场能够显著减小保护渣道内动态压力的变化，这是软接触结晶器电磁连铸技术改善铸坯表面质量的一个可能机理．计算还表明，磁场强度的增加并不能无限制地减小保护渣道内动态压力，为获得最佳的铸坯表面质量，存在一个最合适的磁感应强度．     

控制高强度含铌连铸板坯表面横裂的生产实践

表面横裂是高强度含铌连铸板坯较常见的表面缺陷之一,是导致铸坯轧后钢板表面出现结疤质量缺陷的重要原因。2007年以来,河北钢铁集团邯钢公司第三炼钢厂采用先进的结晶器液压振动台提高振动精度,提高了板坯连铸机扇形段装配精度,解决了多项设备漏水问题,优化了铸坯矫直区配水,成功解决了高强度含铌连铸板坯表面横裂质量问题。     

连铸新方法的探索

阐述目前采用结晶器振动的连铸生产方式的局限性和其存在的问题,分析了铸坯的缺陷种类和其产生的原因。介绍新开发的非振动式结晶器的原理及其优越性,介绍了如何用非振动式结晶器生产高质量的圆坯、大圆坯及中空管坯的方法。     

高拉速连铸结晶器非正弦振动因子研究

通过分析连铸结晶器振动过程参数和结晶器内摩擦力,确定了一种新的非正弦振动形式下1.8和2.0 m/min拉速时的非正弦振动因子,并阐明了非正弦振动因子随拉速提高的变化规律.结果表明:1.8和2.0 m/min拉速时非正弦振动因子适宜值为0.2,与实际应用值一致;振动频率和振幅不变,拉速由2.0 m/min升至2.2 m/min,非正弦振动因子应增至0.25,以改善振动效果.     

板坯连铸结晶器电磁搅拌参数优化数值模拟研究

摘 要：采用数值模拟的方法,对电磁搅拌下板坯结晶器内的流场进行了计算,考察了不同连铸工艺和搅拌电流作用下的流场结构和分布特征,提出了自由液面的卷渣指数（MFEI）和结晶器内流场均匀性指数（VUI）,介绍了上述指数对板坯结晶器内流场电磁搅拌效果的判定方法,进而提出了搅拌参数的综合优化方法。     

Φ150mm圆坯连铸机提拉速工业试验

为提高产能,对圆坯连铸机进行了提拉速工业试验,测定了试验钢种20G的高温力学性能,对二冷设备进行了改造,对钢水过热度、结晶器振动参数及二冷配水等工艺参数进行了调整。试验结果表明,使用改造后的设备和工艺,Φ150mm圆坯连铸拉速可由原来的2.0m/min提高到2.5m/min,铸坯表面温度合理,质量良好。