大方坯轴承钢GCr15凝固传热数值模拟

以某钢厂断面尺寸为280 mm×320 mm大方坯轴承钢GCr15为研究对象,借助ProCAST软件,建立了二维大方坯凝固传热模型,研究了拉速、比水量、过热度等工艺参数对铸坯凝固过程的影响,同时通过对铸坯中心固相率的研究,确定了与末端电磁搅拌位置、轻压下区间相匹配的最优拉速。结果表明,拉速的变化对铸坯中心固相率、凝固终点位置的影响最大,比水量的影响较大,过热度的影响最小;拉速每增加0.1 m/min,凝固终点平均增加1.97 m,二冷比水量每增加0.1 L/Kg,凝固终点平均减小0.82 m,过热度每增加10 ℃,凝固终点平均增加0.27 m。最佳拉速为0.85 m/min,此拉速下末端电磁搅拌位置和轻压下区间与铸坯合理的中心固相率相匹配。     

连铸坯凝固过程的数值模拟研究

研究了拉速和过热度相关工艺参数对铸坯温度场的影响规律,利用Fluent软件模拟石油套管用钢37Mn5铸坯的连铸凝固过程,分析了连铸坯凝固传热过程的温度场。讨论了不同过热度和拉坯速度条件下铸坯温度场的分布情况。总结了连铸圆坯凝固过程的传热特点,优化了工艺参数。结果表明,优化后的工艺参数可以指导生产实践。     

82B小方坯凝固组织和偏析预测模型开发及应用

基于国内某厂82B小方坯连铸生产过程,使用ProCAST软件建立82B小方坯铸坯横断面宏观偏析模型,从温度场、坯壳厚度和凝固组织3个方面验证该模型的正确性,通过该模型研究连铸参数(拉速、比水量和过热度)对铸坯横断面宏观偏析的影响。模拟结果表明,82B连铸坯中心偏析随拉速和过热度的增加而增大,而比水量对中心偏析的影响较小。减轻铸坯中心偏析的关键在于控制铸坯拉速和过热度,因此为了保证铸坯中心碳偏析不高于1.10,应控制铸坯拉速低于2.64 m/min,过热度不高于10℃。     

连铸大方坯自然热收缩行为的有限元模拟分析

结合国内某钢厂360 mm×450 mm大方坯连铸的实际生产工艺,利用商用有限元软件MSC.MARC对连铸大方坯自然热收缩行为进行三维热力耦合模拟。本次有限元模拟采用热弹塑性模型,研究不同拉速下铸坯温度场与凝固收缩规律。研究结果表明：拉速越高,温度变化越慢,铸坯总收缩量越小;拉速越小,温度变化越快,铸坯总收缩量越大;铸坯在宽度方向和厚度方向表现出不同规律的自然热收缩行为。     

钢中化学成分对板坯中间裂纹影响的分析

中间裂纹是连铸板坯中常见的主要内部质量缺陷。随着铸坯的厚度越来越厚,轧制过程中的压缩比不断降低,对铸坯的内部质量要求越来越高。钢中碳、锰、硫、磷等元素含量和辊缝收缩、二冷水、拉速、过热度等会影响钢坯中间裂纹的发生。利用酸浸和扫描电镜对裂纹处元素进行了分析,得到裂纹处主要化学元素的含量;并采用单因素法对抽样板坯低倍数据进行了分析,得出化学元素对中间裂纹的影响;同时对拉速、比水量、钢水过热度等因素的影响也进行了分析,得出钢中锰、硫、磷等元素在枝晶间的富集是板坯产生中间裂纹的内部因素,而工艺操作条件也会对中间裂纹的产生有一定的影响。     

20CrMnTi连铸大方坯凝固规律的模拟计算

利用ANSYS软件建立了结晶器内钢水凝固传热及弹塑性应力分析有限元模拟模型。模拟计算出20CrMnTi大方坯在不同拉速和过热度下铸坯在结晶器内的凝固情况,并讨论了对铸坯质量的影响。结果表明：在相同的过热度下增加拉速或相同的拉速下增加过热度,铸坯的表面温度升高,坯壳厚度减小,沿结晶器高度方向上的收缩量减小,增大了出现中心疏松、中心偏析和缩孔的趋势。为较好地控制铸坯质量,在生产中过热度稳定在10～25 ℃,相应的拉速稳定在0.75 ～0.85 m/min。     

无取向硅钢铸坯展宽研究

针对BOF-RH-CC工艺生产无取向硅钢连铸过程中铸坯展宽现象,通过统计展宽与拉速、过热度和炉次的关系,计算无取向硅钢热物性参数,运用Marc软件模拟坯壳厚度等方法,探究了无取向硅钢铸坯展宽的影响因素。研究表明:拉速相对中间包过热度对展宽影响显著,展宽随拉速升高而增加;同一浇次中,展宽量在第5~7炉时达到最大值;随着硅含量和铝含量的升高,硅钢热导率降低;过热度对结晶器出口坯壳厚度影响较小;最后经过数据拟合得出展宽预测公式,能够较好地符合实际情况。     

圆坯连铸温度场模拟

耦合温度场和流场 ,建立了圆坯连铸铸坯温度场的二维稳态柱坐标数学模型。用该模型模拟了国内某钢铁公司Φ178mm圆坯连铸铸坯内温度场分布 ,以渐变色形式模拟显示了圆坯连铸铸坯中心断面温度场分布 ;在温度场的基础上 ,模拟了铸坯凝固壳的厚度变化 ;模拟显示了结晶器内的钢液流动 ;采用铸坯传热数学模型在不同拉速及过热度下进行计算 ,系统分析了拉速及过热度对凝固末端位置、出结晶器坯壳厚度的影响。凝固末端位置的计算结果与现场实测结果一致 ,从而证明了模型的合理性。本研究模拟出的温度场分布和铸坯坯壳厚度 ,为优化工艺参数 ,提高铸坯质量提供了理论依据     

Φ150mm圆坯连铸机提拉速实践

建立凝固模型并结合射钉试验对模型进行验证,通过理论分析研究了不同拉速和过热度对铸坯凝固过程的影响。理论上证明了试验铸机Φ150 mm断面拉速提高至2.7m/min的可行性。通过优化结晶器冷却、结晶器电磁搅拌以及二冷工艺的参数,将实际拉速提高至2.7m/min后,获得了表面质量和内部质量良好的圆坯,满足计划要求。同时结果也表明,中间包钢液过热度及二冷冷却不均容易造成铸坯中心缩孔以及中间裂纹等铸坯质量不稳定的问题。     

动态二冷配水在方坯连铸机上的应用

合理的动态二冷配水能有效地提高铸坯质量,也是连铸过程中重要的控制环节。某钢厂由于过热度控制比较差,导致铸坯表面温度和凝固末端位置变化很大,影响铸坯质量。通过使用“等效拉速”和“凝固模型控制”相结合的方法,调整不同过热度情况下各个冷却分区的水量,保证在稳定的拉速,不同过热度的情况下,铸坯表面温度和凝固末端位置稳定。     

大圆坯连铸传热数值模拟

以北满特钢连铸大圆坯为研究对象,采用有限差分法,建立极坐标二维非稳态连铸圆坯凝固传热数学模型。利用vb6.0编译传热程序,经现场生产测温验证,模拟结果良好。利用模型研究了拉速、过热度对圆坯表面温度和坯壳厚度的影响。结果表明拉速对圆坯凝固传热过程影响很大;过热度影响很小。     

连铸工艺对方坯凝固组织影响的数值模拟

铸坯凝固组织特征对于连铸坯粗坯质量具有重要影响。通过建立重轨钢U71Mn方坯连铸过程中传热和凝固组织模拟数学模型,研究了CA模型特征参数和连铸操作工艺参数对于凝固组织特征的影响规律。研究结果表明：平均形核过冷度控制柱状晶区域,随着该值的增大,柱状晶区域也随之增大;最大形核密度控制晶粒尺寸,该值越大晶粒的尺寸则越小。连铸拉坯速度波动在±0.5m/min时,最终铸态组织特征并没有明显变化,而浇注温度对于最终铸坯组织结构具有较大的影响,晶粒平均半径由15℃的1.555mm增加到45℃的1.721mm,并且中心等轴晶比例逐渐减小。因此,连铸生产过程中,在满足钢液顺利浇注的条件下,降低浇注钢液的过热度会很大程度上改善重轨钢内部组织结构,提高铸坯内部质量。     

大方坯连铸内部缺陷与轻压下工艺研究

针对连铸大方坯内部存在中心疏松与裂纹缺陷的问题,通过凝固传热模型研究其凝固传热过程,从而获得铸坯温度与凝固坯壳厚度分布,以及两相区区间.在此基础上开发了大方坯轻压下工艺,确定了最佳的轻压下区间和压下量.采用优化的轻压下技术,铸坯内部质量得到了明显的提升,基本上消除了中心疏松和裂纹的问题.     

圆坯连铸结晶器锥度的优化设计

建立了φ180mm圆坯二维热应力模型。根据φ180mm圆坯的数学传热模型,结合实测的边界条件计算出不同拉速下铸坯的收缩规律;建立了结晶器二维热应力模型,计算不同拉速下结晶器的温度场和变形量,从而设计出不同拉速下φ180mm圆坯的连铸结晶器锥度。结果表明,结晶器的最优锥度为多锥度的抛物线曲线,结晶器的锥度随着拉速的升高而减小。     

连铸圆坯凝固微观组织数值模拟

在连铸和随后的生产工艺中预测和控制钢材的微观结构是生产制造满足高质量要求的特殊钢的一项非常重要的任务。连铸过程是一个非常复杂的过程,在这一过程中伴随着热量传输、质量传输、凝固和相变。在CAFE模型中,元胞自动机方法与连铸过程中传热计算进行耦合。利用ProCAST软件对连铸圆坯的凝固过程进行仿真模拟,通过连铸坯温度测量证明预测的连铸坯表面温度与实际比较接近。应用CAFE法实现了连铸坯凝固过程三维微观组织及其形成过程的模拟,通过对比试验和模拟的圆坯的宏观结构对模拟的结果进行了评价,证明模拟结果与试验结果吻合。     

圆坯水平连铸凝固传热过程数学模拟及分析

根据成都无缝钢管厂水平连铸的生产实践，建立了较大断面铸坯凝固传热过程数学模型。通过数学模拟仿真，找出铸坯在结晶器和喷水区内凝固传热过程的温度场变化，凝壳生长规律及液芯长度等与浇注参数（拉速，浇注温度）的关系。     

拉速对连铸方坯轻压下率的影响

结合压下率理论模型,考察了连铸方坯在不同拉速下压下率的变化规律.结果表明,方坯压下率在轻压下入口处最大,沿拉坯方向线性减少;与板坯相比,两者的压下率值在轻压下入口处均相差不大,方坯压下率值在轻压下出口处较板坯小;拉速每增加0.1 m/min,方坯平均压下率减少约为0.04 mm/m.方坯压下速率的取值范围不受拉速影响,最大值和最小值分别为0.13和0.04 mm/min.压下速率沿拉坯方向呈线性减少,拉速越大,压下速率减少越慢;方坯的平均压下速率也不随拉速变化,保持定值0.088 mm/min,较板坯的平均压下速率小.     

厚壁离心管坯温度场和热应力场的数值模拟及其轴向裂纹分析

运用有限元分析软件ANSYS8．0／Multiphysics对材质为21CrMo10钢的离心管坯。在不同工艺参数下的温度场和热应力场进行了分析。结合生产实际得出：厚壁离心管坯出现轴向裂纹的原因在于管模内壁涂层太薄、管坯横截面的温度梯度〉10℃／mm;随着管模内壁涂层厚度的减薄,钢液浇注温度的升高,厚壁管坯内壁的热应力有增大的趋势。据此进一步优化和确定了在特定情况下浇注合格管坯的工艺参数。     

圆坯连铸凝固传热数学模型及应用

建立了Φ400mm大断面圆坯连铸凝固传热的数学模型。应用该模型计算了过热度、拉速以及冷却强度等因素对铸坯温度、坯壳厚度、凝固终点的影响,为现场生产确定了合理的二冷工艺参数。生产实践证明,当生产Φ400mm铸坯的拉速达到0．4～0．6．dmin时,自动控制的二次冷却制度满足工业连铸要求,可得到优质铸坯。