碳含量及连铸工艺参数对宽厚板坯结晶器热流的影响

对钢厂0.07%~0.18%C钢220~320 mm×1 800~2700 mm宽厚板的连铸过程进行了一年的在线检测与统计,研究了不同碳含量的钢种的拉速(0.65~1.2 m/min),钢水过热度(13~35℃),结晶器进水温度(27~35℃)和结晶器液位(775~810 mm)等工艺参数对结晶器铜板热流的影响。结果表明,浇铸220 mm板坯的结晶器热流随拉速增加而上升,但拉速>1.05 m/min时热流不再增大;对具有包晶反应的钢种,宽面与窄面热流随钢液过热度的增加而增大,但进水温度升高,热流降低;受包晶相变收缩的影响,浇铸0.13%C钢时结晶器热流最低。     

延长板坯连铸结晶器铜板使用寿命的技术实践

基于马钢第四钢轧总厂板坯连铸机结晶器的实际使用现状,分析制约结晶器铜板使用寿命的影响因素,提出了延长结晶器铜板使用寿命的技术措施。实践效果表明,合理调整结晶器出口足辊校弧尺寸、改变铜板热面镀层为阶梯形以增大结晶器下部镀层厚度及将宽面和窄面镀层优化组合均可有效延长结晶器使用寿命。     

连铸板坯结晶器温度场数学模型

建立了结晶器铜板二维非稳态传热数学模型，研究了结晶器铜板温度场。利用工厂实例对模型进行了验证。讨论了拉速、冷却水流速、铜板厚、水垢和铜板镀层对结晶器温度分布的影响。     

连铸结晶器温度场及热变形的数值模拟

利用MARC有限元软件建立了圆坯结晶器的三维温度场与应力场耦合的热弹性模型，并在此基础上研究了结晶器厚度、冷却水流速以及拉坯速度对结晶器温度场和铜管变形的影响规律．模拟结果表明：拉速提高时，结晶器的温度和变形量都增大，但影响不显著；结晶器厚度增大时，铜管冷面温度降低，热面温度升高，同时变形增大；冷却水流速对铜管温度分布和变形量有较大影响，增大冷却水流速，铜管温度和变形量均下降．     

板坯连铸结晶器铜板温度场研究

本文建立了结晶器铜板二维非稳态传热数学模型，研究了板坯结晶器铜板温度场。利用工厂实测数据对模型进行了验证。讨论了拉速、冷却水流速、铜板厚度、水垢和铜板镀层对铜板温度分布的影响。     

马钢CSP工艺漏斗型结晶器铜板温度检测及传热分析

为了获得求解薄板坯流动、传热凝固模型的合理热流边界条件,并为揭示结晶器铜板及铸坯裂纹的形成机理提供参考依据,应用马钢薄板坯连铸机中结晶器温度监测软件在线采集了不同工况和不同时刻的铜板温度,分析了结晶器铜板温度的变化规律;在此基础上,结合实际冷却参数和铜板实测温度,计算了在不同拉速下浇注断面分别为1 275 mm×70 mm和1 525 mm×70 mm的SPHC钢种时的结晶器热流场。结果表明,相同条件下结晶器铜板温度和热流密度的分布具有相似的规律性,它们在结晶器纵向上呈逐渐下降趋势,而在横向上也存在明显的波动,靠近弯月面时这种波动尤为剧烈;采用相同水口和结晶器浇注宽度分别为1 275 mm和1 525 mm的铸坯时,结晶器铜板温度和热流密度在宽度方向上的分布总体上分别呈现为M和W形状,即铜板温度及热流密度的最高值分别位于铜板宽度方向的1/4处和中心线部位;拉速为4.5 m/min时,结晶器铜板最大热流密度可达到4.6MW/m2。     

铬锆铜质镀镍铁结晶器在板坯连铸机上的应用

结晶器是连续铸钢设备的关键部件 ,铜板是结晶器的核心。新余钢铁有限责任公司第一炼钢厂R6 5 / 12板坯连铸机 1992年 12月底试产成功 ,年设计能力为 2 5万t。原设计使用银铜板结晶器工作面采用镍铬镀层。使用中存在薄硬铬镀层受温度骤冷骤热变化产生裂纹面剥落 ,铜板局部直接与钢水接触 ,铸坯因铜的渗透而引起星状裂纹 ;结晶器下口磨损快 ,在结晶器内形成的铸坯凝壳 ,至结晶出口厚度约 12～ 18mm ,正常情况下 ,坯壳受钢水静压力作用紧贴在结晶器铜板上 ,由于拉坯和结晶器上下振动 ,坯壳与铜板发生磨擦 ,在铬层磨损与剥落后 ,含银铜板因其…     

板坯连铸结晶器铜板温度场的数值仿真

针对 14 0 0mm× 170mm板坯连铸机结晶器铜板的结构优化改造 ,基于控制容积的有限差分方法对改造前后两种铜板结构参数和深入式水口结构参数条件下结晶器铜板的三维稳态温度场进行了数值仿真研究。由仿真得出的结果表明 ,结晶器宽面铜板经优化改造后 (螺栓间距由 16 0mm改成 135mm、冷却水槽由 6 3条改为 5 5条 )传热效果明显增强 :在拉速为 1.4m min时弯月面附近区域改造后结晶器内弧和外弧宽面热面铜板最高温度值分别比改造前结晶器降低了 15℃和 16℃。     

提高亚包晶钢板坯拉速对结晶器传热的影响

通过对提高亚包晶钢AQ钢种230 mm×1200 mm板坯拉速试验过程中结晶器冷却水参数、铜板测温等数据进行适时记录,并与数学模型及ANSYS商业软件相结合,研究了提高拉速对结晶器平均热流、局部热流、铜板温度场以及坯壳厚度的影响。结果表明,拉速由1.3m/min提高到1.5m/min时,平均热流增加0.1 MW/m²左右,宽边弯月面区域局部热流增加0.13 MW/m²,但均在合理范围内,这与采用高碱度高结晶温度的试验保护渣有关;结晶器窄/宽面平均热流比超过0.9,应适当减少结晶器锥度;宽面坯壳厚度平均减薄4 mm左右,应严格控制结晶器传热强度,以保证连铸工艺稳定和铸坯质量。     

结晶器铜板温度及变形场的有限元分析

以具有不同冷却水槽的连铸结晶器铜板为研究对象,运用有限元软件ABAQUS对不同拉速下连铸结晶器稳态温度分布及热变形场进行了分析.计算结果表明:结晶器铜板冷却水槽结构的合理设计可有效降低其最高温度并改善温度和热变形分布,从而提高生产率、产品质量和结晶器寿命,亦可为结晶器铜板水槽结构的优化提供理论依据.     

MCCR产线低碳钢高拉速技术研究与应用

通过统计和分析现场数据,得出限制MCCR薄板坯连铸连轧低碳钢拉速提高的主要因素为结晶器热像图中的冷齿和结晶器液面波动,对冷齿和液面波动的成因进行研究,并提出有效控制措施。研究结果表明,结晶器热像图中的冷齿与结晶器弯月面凝固收缩特性相关,受冷却铜板厚度、碳当量、拉速及保护渣影响,反映到铸坯实物上为凹陷或者裂纹缺陷,需合理匹配形成最优参数组合,以降低因冷齿造成的漏钢风险。当结晶器铜板厚度减薄量在6.7%以内时,一冷水维持原设计流量;当结晶器铜板厚度减薄量在6.8%～11.1%时,拉速4.0 m/min以上时需降低10%的一冷水流量;当结晶器铜板厚度减薄量在11.2%～15.6%时,所有拉速下需降低18%的一冷水流量,同时使用高碱度B型保护渣。针对高拉速下结晶器液面波动问题,通过数值模拟研究浸入式水口插入深度、拉速、结晶器断面宽度及电磁制动等参数对结晶器内流场和温度场的影响规律,得到不同拉速和不同断面条件下电磁制动电流的合理配置,使得拉速达到5.5 m/min时钢液面最大流速仍小于0.3 m/s。上述研究结果应用后,结晶器冷齿问题得到有效缓解,110 mm厚的薄板坯最高拉速达到5.8 m/m...     

薄板坯连铸结晶器窄面铜板传热分析及冷却结构优化

针对薄板坯连铸结晶器窄面铜板磨损大、使用寿命低的问题,分析了窄面铜板冷却结构对传热的影响,设计了一种用于提高结晶器窄面冷却能力的新型铜板,该铜板采用5个内径11 mm的圆管型水道进行冷却,在水量为230 L/min时,铜板内水速可由6.23 m/s提高到8.07 m/s,水的对流换热系数可由22 000 W/(m~2·℃)提高到29 000 W/(m~2·℃),弯月面处窄面铜板的热面温度能够降低25℃左右。采用新型窄面铜板进行了大量的工业试验。结果表明,过钢量为18 450 t(相当于123炉)后,窄面铜板下部最大磨损量由4.5 mm降低到1.3 mm,使得窄面铜板的单次使用寿命可与带镀层的宽面铜板相当,这种五孔冷却式窄面铜板具有附加锥度低、热流高、热面温度低和抗磨损等多方面的优点。     

延长高拉速板坯连铸机结晶器铜板寿命的实践

中薄板坯高拉速连铸机结晶器铜板容易出现弯月面处镀层龟裂、脱落等常规连铸机很少出现的缺陷.根据连铸机现有的监控数据和工艺状况,找到了产生缺陷的原因,并采取了相应的改进措施,改进后结晶器铜板的寿命得到了大幅度提高.     

非均匀冷却型结晶器铜板的传热特性

针对唐钢新型的FTSC非均匀冷却型结晶器,根据连铸结晶器的铜板实测温度、结晶器水量和进出水温差,建立了结晶器热流一维修正计算模型及其分布曲面,分析在生产SS400钢种时不同条件下的结晶器铜板热流分布特点,结果表明,相同条件下热流分布趋势和热面温度分布趋势相似,横向上波动剧烈,在距离铜板中心线400mm处的热流最高,距离弯月面越近波动越剧烈,在结晶器下部,中心部位的热流较低,并且平直段热流比漏斗区域的热流低;沿着结晶器高度方向,热流和热面温度变化梯度较小,在结晶器中部会有一个热流以及热面温度回升趋势;在整个铜板宽面上,热流较高,热面温度较低,这对提高结晶器使用寿命具有积极意义。     

板坯连铸热顶结晶器研究

连铸热顶结晶器对改善结晶器传热状况影响显著。在结晶器热面弯月面处热镀低导热性材料,增加热阻、降低热流密度、提高初生坯壳均匀性,从而改善铸坯表面质量。数值预测每增加1 mm镀层厚度,热面温度提高10~15 K;现场在线热电偶监测数据证实,热顶结晶器能够降低铜板温度5~15 K;热顶结晶器能够降低结晶器进出口水温差(即平均热流密度),促进初生坯壳均匀生长。将热顶结晶器应用到高碳钢连铸生产,显著降低了连铸纵裂发生率。     

吹氩板坯倒角结晶器气液两相流动Euler-Lagrange双向耦合模拟

为研究断面尺寸为1 490 mm×230 mm的吹氩板坯倒角结晶器内不同拉速对连铸生产过程中气液流动状态的影响,采用Euler-Lagrange方法建立了氩气-钢液两相流动双向耦合数学模型,并根据相似原理建立了吹氩板坯倒角结晶器1∶1水模型,通过对比物理模拟与数值模拟气泡分布结果验证了模型的准确性。随着拉速由0.6 m/min增大至1.8 m/min,上涡心高度下移89 mm,下涡心高度下移528 mm,氩气泡上浮对流股的抬升作用明显减弱,流场形态逐渐趋近于未吹氩时的板坯典型双环流形态;拉速增大使气泡分布范围扩大,气泡运动轨迹与水平方向的夹角增大;拉速增大能够有效减弱氩气泡在水口附近集中上浮引起的水口周围液位高度升高,同时上环流动能增强使得窄面与倒角面附近液位升高,液位最大高度差相较低拉速时明显下降;拉速增大使倒角面附近的液面流速显著提高,倒角面附近最高流速由拉速0.6 m/min时的0.007 m/s提高至拉速1.8 m/min时的0.057 m/s。     

板坯连铸结晶器铜板冷却水槽结构优化

针对板坯连铸结晶器铜板冷却水槽的结构优化,将三维传热模型应用于结晶器铜板导热过程,并采用有限元方法进行了模拟,计算并比较了水槽结构优化前后结晶器宽面铜板热面温度分布情况.结果表明:水槽结构优化后铜板螺栓处温度较优化前降低6℃,弯月面处温度降低10℃;优化前和优化后铜板在螺栓处和弯月面处的温度波动幅度分别为3、1. 5℃和8、2℃,水槽结构优化后铜板传热能力和冷却均匀性有明显提高.     

不同断面及拉速对结晶器液面波动的影响

针对国内某钢厂1 450 mm×230 mm板坯连铸结晶器生产情况，利用相似原理，建立相似比为0.6的物理模型。采用墨水进行流场显示试验，观察钢液从水口进入结晶器的扩散过程，通过数据采集系统对结晶器液面波动情况进行检测，对所采集液面波动数据采用1/10大波波高进行分析，研究不同断面及拉速对结晶器液面波动的影响，并对不同断面结晶器下所对应的拉速做出优化。结果表明，结晶器两侧的流场轨迹基本对称分布；结晶器宽度和拉速的增加均会导致结晶器液面波动幅度增大，随着结晶器宽度的增加，窄面附近的液面波动波幅增加最小，结晶器水口附近液面波动波幅增加最大；当结晶器拉速增大时，液面波动的剧烈程度基本符合窄面附近处最大、SEN附近处次之、1/4宽面处最小的规律，但在结晶器宽度1 150 mm、拉速1.6 m/min条件下，水口处波动大于窄面附近。在结晶器宽度为1 150 mm、拉速为1.6 m/min,结晶器宽度为1 450 mm、拉速为1.4 m/min和结晶器宽度1 750 mm、拉速为1.2 m/min工况下结晶器液面波动比较合理。     

首钢京唐3号铸机高拉速工艺研究与实践

 为了实现首钢京唐3号铸机拉速达到2.5m/min的目标,在现有连铸参数的基础上分别对结晶器冷却水量、保护渣成分和浸入式水口结构进行了优化。工业试验结果表明：参数优化后,拉速可稳定保持在2.3m/min;结晶器液面波动得到明显改善,宽窄面平均热流稳定,铜板温度场合理,液渣层厚度适宜,保护渣消耗量有所增加,为拉速进一步提高提供了试验依据。     

薄板坯连铸结晶器热流分布研究

通过结晶器温度检测软件在线采集了武汉钢铁(集团)公司CSP结晶器铜板的温度,根据热电偶实测温度及连铸机冷却参数,计算了浇铸不同断面SPHC钢时不同拉速的热流值,并建立了结晶器热流的二维分布模型。结果表明,结晶器受水口射流影响,热流与温度在宽面横向分布很不均匀,表现出明显的双峰结构。相同工况条件下在铜板宽度方向上温度和热流密度分布具有相似性,距离弯月面越近,热流密度和温度的波动越大,弯月面处热流密度最大值达到4.6 MW/m2。