用蒙特卡罗法模拟连铸坯的凝固组织

为了创建一种直接以图形显示晶粒形貌的连铸坯凝固组织计算机模拟方法,结合宏观传热计算和凝固理论,用改进的蒙特卡罗法建立了连铸坯凝固组织的计算机仿真模型。用此模型模拟了硅钢连铸坯的凝固组织并与实际铸坯的宏观组织进行了对比,模拟结果与实际结果基本吻合。在此基础上还模拟了不同过热度下铸坯的凝固组织。     

厚板坯连铸凝固过程数值模拟

将鞍钢股份有限公司一炼钢厚板坯连铸结晶器、二冷水导热的实际情况与铸坯凝固导热过程的理论分析相结合,采用VisualBasic语言对厚板坯连铸凝固过程进行了模拟计算,模拟计算结果与铸坯射钉测厚结果基本一致。数值模拟结果表明,一炼钢新购置的动态配水系统实际运行满足铸坯凝固需要。     

过热度对60Si2MnA弹簧钢连铸坯凝固组织的影响

通过铸坯凝固组织生长单元的物理模拟方法,研究不同过热度对60Si2MnA弹簧钢铸坯凝固组织及宏观偏析规律的影响。结果表明:试验模拟的铸坯组织的等轴晶比例和晶粒尺寸与数值模拟和实际生产铸坯的组织相近,表明试验模拟可以很好地反映实际铸坯组织。随着浇注温度升高,柱状晶区长度增加,相应的等轴晶区长度降低。同时,凝固过程中有比较严重的碳宏观偏析,初始凝固区表现为负偏析,凝固末端表现为正偏析。过热度越高,凝固末端的正偏析越严重。     

基于高通量试验原理82B连铸坯组织形貌特征

 凝固组织形貌对铸坯宏观偏析的形成有非常重要的影响,并在一定程度上决定了铸坯后续的加工使用性能。基于高通量试验原理,引入分形维数和无量纲周长对82B帘线钢连铸坯凝固组织形貌特征展开分析。结果表明,对于连铸坯两侧中间区,窄宽度长区域取样方法得到的凝固组织面积率可近似等效为固相率;同时凝固组织整体形貌的分形维数随着固相率的增加而增加,但其无量纲周长呈现相反的趋势,故两者对凝固组织渗透率大小存在相反的影响作用;计算表明,实际铸坯组织的渗透率最小值对应的固相率为0.667。提出了一种基于实际铸坯分析凝固组织形貌特征变化规律的新方法,同时能为连铸末端电磁搅拌与轻压下等偏析控制技术的最佳作用固相率提供参考。     

“有限元—移动热源”法模拟连铸凝固过程

本文建立了连铸坯凝固传热的数学模型,阐述了“有限元-移动热源”法模拟连铸坯凝固过程的方法和编制计算程序。分析了在数值计算过程中将铸坯的凝固潜热算入比热会产生的误差,而采用“有限元-移动热源”法能消除这一误差,采用本法模拟计算了连铸坯的凝固过程,取得模拟与实测值基本吻合的好结果,本研究为模拟铸坯凝固过程提供了更为有效的新方法。     

0.1%C低碳钢连铸坯表层微观组织演变过程热模拟

连铸坯表层微观组织直接影响其表面质量，研究微观组织演变过程与工艺条件的关系对认识机制并优化连铸工艺具有重要意义。根据连铸坯传热特点，利用凝固过程热模拟方法再现铸坯表层传热过程，通过液淬实验观察了连铸坯表层微观组织的演变过程，并比较了热模拟铸坯和实际铸坯在传热、枝晶生长速度和微观组织方面的相似性。结果表明，热模拟实验可以很好地反映连铸条件下的传热及微观组织演变过程，为研究工艺条件对铸坯表层微观组织的影响提供了可行的途径。在所选模拟连铸条件下，0.1%C低碳钢的连铸坯表层奥氏体晶粒尺寸(D)与凝固时间(t)符合关系式：D=80.74×ln(t+2.95)-90.49。     

连铸方坯拉坯方向凝固行为与偏析控制研究进展

连铸方坯是棒线类钢铁产品的主要母材,其宏观/半宏观偏析等缺陷,一定程度反映了铸坯成分分布和组织性能的不均匀,是影响高端钢材质量提升的重要因素。从二维横断面入手对铸坯内部低倍组织进行表征、分析与优化是目前铸坯内部偏析缺陷调控的主要手段;然而,铸坯内部凝固枝晶和中心偏析均具有三维空间形貌和分布特征,导致仅通过二维横断面进行研究可能会存在一定误差;同时,连铸拉坯方向（垂直于横断面）上凝固枝晶与偏析的波动特征能够更直观地反映连铸坯内部组织性能和质量沿长度方向的波动,这也是影响高品质钢连铸坯及后续产品质量稳定性的关键之一。从凝固行为特点、组织波动变化规律、中心偏析控制等3个方面总结讨论近年来连铸方坯拉坯方向的凝固行为与偏析控制研究进展。CET转变是铸坯凝固组织调控的重点,其判定依据及其与偏析相关性的研究表明,拉坯方向上CET位置存在波动性且与中心偏析形貌特征相关。液相穴内非对称流场及温度变化会造成拉坯方向凝固枝晶的波动特征以及凝固终点的周期性波动;同时,实际铸坯以及相关定性定量模型也表明了拉坯方向偏析元素的分布具有波动特征,并可以利用时间序列技术等方法展开解析。中心偏析控制技术的发展明显提升了连...     

小方坯冶金长度与中心偏析的预测模型

采用连铸坯末端电磁搅拌技术能有效的减轻宏观偏析,但由于现场实际工况的多变,凝固末端位置常常发生变化,使得电磁搅拌效果不是很理想.本文建立了连铸坯凝固过程传热数学模型,利用该模型计算出铸坯固相率分布,温度分度以及含碳量分布.由固相率分布可以预测铸坯冶金长度,在不同的操作条件下,通过冶金长度的自动控制来达到末端电磁搅拌的最佳效果.     

含钛不锈钢水平连铸坯凝固组织的研究

本文讨论了1Cr18Ni9Ti钢的铸坯显微凝固组织和宏观的柱状晶“穿晶”凝固结构,并介绍了δ铁素体在水平连铸坯的分布情况。     

过热度与组合电磁搅拌交互作用对重载钢轨钢铸坯组织及均质性的影响

为探究过热度及连铸组合式电磁搅拌交互作用对超大断面重载钢轨钢铸坯凝固组织及C、Mn元素宏观偏析的影响,在特定组合电搅工艺条件下,开展了不同过热度的工艺对比试验;通过数值模拟计算,定性分析了过热度对连铸坯冷却凝固及组织构成的影响;在此基础上解析过热度与电磁搅拌交互作用对铸坯凝固组织及C、Mn元素宏观偏析的实际影响。探讨性的提出提高大方坯重载钢轨钢铸坯均质性及致密性技术思路。     

电磁搅拌对连铸坯内部质量的影响

随着连铸技术的发展,对连铸坯内部质量提出了更高的要求。而铸坯内部质量在很大程度上取决于它的凝固组织,取决于铸坯内是否呈现均匀、致密的等轴晶。在连铸坯实际凝固过程中,由于冷却速度很快,造成铸坯柱状晶发达,结晶生长很不规则,往往     

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。     

轻压下技术对连铸坯中心偏析的影响

RAM动态轻压下、连铸坯凝固模型、动态轻压下控制模型和伺服执行系统等,对连铸坯的中心偏析进行数值模拟,精确地对连铸坯凝固末端实施动态轻压下,从而降低了铸坯中心偏析、中心疏松的程度,大大提高了铸坯产品质量.详细阐述了轻压下对铸坯中心偏析的影响,在铸坯凝固末端轻压下直接作用的区域内,两相区受到压缩,枝晶间富含溶质的液相被挤...     

二冷强度对连铸小方坯凝固过程影响规律的数模研究

针对连铸小方坯的中心疏松等质量缺陷,建立了凝固传热数学模型,以研究二冷强度对连铸小方坯凝固过程的影响规律,优化二冷制度,改善铸坯质量.本文基于射钉和测温实验所建立的小方坯凝固传热模型精细度较高,用此模型深入研究二冷喷嘴的数量和喷射范围对小方坯凝固传热的影响;经验证,模拟结果与实测结果误差在1.7%以内.利用该模型定量分析了二冷强度对铸坯温度,凝固坯壳厚度和凝固终点的影响规律.结果表明,随着二冷强度的增大,二冷区内的铸坯表面中心温度降低,而进入空冷区后则逐渐趋于一致.二冷强度每增加10%,足辊段出口处温度平均降低8℃,二冷一段出口处温度平均降低10.75℃,二冷二段出口处温度平均降低10.75℃,二冷三段出口处温度平均降低9.75℃,铸坯凝固终点缩短约0.168 m.     

连铸坯凝固组织均质化技术的研究现状及进展

造成连铸坯宏观偏析的最主要原因是连铸坯在外部强冷条件下形成发达的柱状晶组织,消除宏观偏析的根本途径是有效控制铸坯的凝固过程,减少铸坯中柱状晶比率,提高等轴晶率。文中对国内外提高铸坯等轴晶率的应用研究现状进行了系统的总结,在介绍各类提高铸坯等轴晶率应用研究的基础上,介绍了最新的提高铸坯等轴晶率的方法-振动激发金属液形核技术,对其在连铸中的应用进行了展望。     

连铸凝固过程宏观偏析的形成机理及预防措施

连铸坯的宏观偏析是影响钢材质量的重要原因之一,宏观偏析形成的本质原因是凝固过程固、液两相发生对流。对连铸凝固过程引起钢液流动的原因如外力强制对流、鼓肚、凝固收缩等进行了总结,并对这些原因造成宏观偏析的机理进行了分析。低过热度浇注、电磁搅拌、凝固末端液芯压下等技术是解决连铸坯宏观偏析的有效措施,然而单一的方法无法完全消除连铸坯宏观偏析,要完全解决铸坯宏观偏析应针对不同类型的偏析,采取相应的方法提高铸坯成分均匀性。     

连铸坯枝晶组织参数的测定及其应用

介绍了连铸坯凝固的枝晶组织特征、形成机制及定量评定方法。通过对硅钢连铸坯凝固组织比例系数和枝晶间距的测定以及连铸坯低倍组织缺陷的统计分析,确定了凝固组织形态与铸坯成分的关系。分析结果表明,在一定限度内,随Si含量增加,铸坯的一次晶间距加宽,各类低倍组织缺陷大大减少。     

热边界条件对双辊薄带凝固过程的影响

双辊薄带连铸的宏观温度场和凝固微观组织会受到铸辊和涂层的换热影响。建立了双辊薄带凝固坯壳-涂层-铸辊的物理模型,探究凝固坯壳与涂层间的换热系数(h_1)和涂层与铸辊间的换热系数(h_2)对薄带凝固过程在宏观温度场与微观组织上的影响。研究结果表明:双辊薄带的钢液凝固符合平方根定律;h_1的增大可以有效改善涂层表面裂纹的产生,加快钢液凝固,让铸坯微观组织的平均晶粒面积增大;h_2的增大可以改善涂层剥离情况,但会增加涂层表面开裂的可能,同时能使铸坯微观组织的平均晶粒面积增大。     

不锈钢连铸凝固过程中夹杂物的捕捉规律研究

通过对不锈钢板坯连铸凝固组织枝晶间距的研究,探讨了连铸工艺下铸坯凝固特征参数与夹杂物捕捉之间的关系。首先分析了SUS304、SUS430、SUS409L三个不锈钢钢种正常工况下板坯连铸铸坯的凝固宏观结构及树枝晶微观结构,结合相关数值模拟,估算了这三个不锈钢钢种板坯的凝固系数以及坯壳凝固前沿的凝固速度、温度梯度和冷却速度,并据此推断出夹杂物粒子在结晶器内临界上浮尺寸。     

二冷喷淋强度对连铸坯凝固组织的影响

 推导了连铸过程中二冷喷淋强度与连铸参数之间的关系,比较了喷淋强度对2种断面连铸坯凝固组织的影响。结果表明,喷淋强度能更精确地反映铸坯凝固组织与冷却参数间的关系;铸坯表面的枝晶间距为20 μm左右,而中心区为200～350 μm;距表面相同距离,对角线区的枝晶比横向细小。喷淋强度相近时铸坯的凝固规律为：200 mm×200 mm断面中心区组织较细小,150 mm×150 mm断面近中心区组织较细小。从铸坯表面到中心整体上符合凝固曲线左侧规律,但断面大于200 mm×200 mm的连铸坯,中心和近中心区凝固时符合凝固曲线右侧规律。