圆坯连铸二冷系统优化

圆坯内裂纹是改善圆坯质量的难题之一,并影响企业的经济效益.采用实验和数值模拟相结合的方法,通过建立热机耦合有限元仿真模型,重点研究圆坯的凝固过程,并利用实测的铸坯温度和铸坯厚度来验证有限元模型的正确性.仿真分析表明圆坯内裂纹是由于圆坯在凝固过程中凝固前沿应变超出了材料临界应变而形成的.最后,在分析主要工艺参数对铸坯凝固过程影响的基础上,提出了有效防止铸坯内裂纹产生的二冷工艺参数优化方案.     

大方坯在连铸过程中传热及凝固规律的数学模拟

结晶器和二冷区传热对大方坯产品质量和铸机的生产率有重要影响。讨论了包头钢铁集团公司引进的大方坯连铸机在拉坯时结晶器和二冷区的传热、坏壳凝固生长和铸坯温度的变化规律。着重讨论了电磁搅拌、过热度和拉速对坏壳凝固和生长规律的影响。指出影响铸坯凝固的主要因素是凝固潜热，影响凝固末端位置的最主要工艺参数是拉坯速度，而电磁搅拌对其影响区内的传热、坯壳生长和铸坯温度亦有较大影响。     

鞍钢1700mm中薄板坯连铸机二冷工艺的理论分析

通过建立连铸坯传热凝固数学模型和消化已掌握的铸机二冷工艺参数，研究了不同冷却强度和拉坯速度时铸坯的温度变化和凝固情况，并对现行的二冷工艺进行了分析和评价。     

水平连铸坯的热应力计算分析

应用铸坯在凝固过程中的热应力模型，对水平连铸坯进行了传热、应力和应米的计算分析，表明铸坯出结晶器后温度回升太大和凝固末期中心温度的迅速下降，是产生中心裂纹和中间裂纹的可能原因。     

基于钢水过热度和拉速的连铸二冷动态配水技术应用

依据某公司炼钢厂实际铸机的结构参数与连铸工艺参数,采用射钉测量坯壳厚度的方法,测量得到铸坯在射钉位置的凝固坯壳厚度数据,并基于此测量数据修正铸坯凝固传热系数,确定不同拉速下的稳态优化水量,有效地消除了非稳态变化过程引起的温度大幅变化和不均匀冷却问题,提高了铸机二冷配水的稳定性,改善了铸坯的质量。     

X80板坯传热凝固数值模拟

以某钢厂X80钢板坯为研究对象,采用ProCAST软件建立凝固数学模型,模拟了不同连铸工艺条件下230 mm×1 280 mm X80管线钢板坯凝固过程中各点温度及凝固率的变化情况,研究了过热度、拉速和比水量对板坯凝固过程的影响。研究结果表明:过热度对铸坯凝固影响最小,随着过热度增加,铸坯表面温度升高,铸坯液相穴长度随之增加,而两相区则随之减小;拉速对铸坯凝固影响最大,拉速提高,铸坯表面温度、液相穴长度、两相区均增大;比水量增加,铸坯表面温度降低,液相穴长度减小。     

高碳钢小方坯凝固过程的数值模拟

结合首钢三炼钢现场条件，利用传热学基本原理建立了小方坯凝固传热的二维非稳态数学模型．采用科学与工程计算语言MATLAB开发，通过现场测温验证了模型的准确性和实用性。该模型模拟了铸坯凝固的整个过程，发现过热度对铸坯的凝固终点以及表面温度的变化影响较小，而拉速、比水量影响较大，对小方坯凝固有了定性、定量的认识，从而寻求合适的工艺参数来控制铸机生产以提高铸坯的质量。     

GCr15轴承钢大方坯凝固过程微观偏析模型及应用研究

建立了考虑δ/γ相变的GCr15轴承钢大方坯连铸凝固两相区溶质微观偏析模型,并应用于220 mm ×260 mm铸坯的凝固传热。结果表明:通过模型可以获得高碳钢精确的固液相线温度,以及温度与固相率的关系;GCr15轴承钢大方坯凝固过程仅析出γ相,凝固末期S、P和C元素的偏析严重;固相率越大,冷却速率对偏析度的影响更明显;S和P元素含量以及冷却速率对零塑性温度（ZDT）影响较大;采用基于凝固传热模型优化的连铸工艺后,铸坯中心碳偏析指数控制在0.961.05,且铸坯未产生内裂纹。     

H型钢连铸结晶器内钢水凝固传热的数学模拟

 为了解决H型钢连铸坯表面裂纹问题,结合凝固理论建立了H型钢连铸结晶器内钢水凝固传热模型,并应用大型有限元软件ANSYS对钢水凝固传热过程进行模拟求解,描述和分析了凝固坯壳的温度分布、坯壳生长历程及各工艺因素对钢传热行为、凝固行为的影响,为制定合理的工艺参数、提高铸坯质量、减少漏钢发生提供了理论依据。     

基于Fluent对水平连铸结晶器温度场分布及传热的研究

以水平连铸圆坯连铸生产工艺为研究对象,采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验共同研究了管坯在不同拉坯工艺条件下,结晶器内的温度场分布与凝固传热过程,并对不同拉坯参数下铸坯试样进行了检测分析。研究发现：水平连铸拉坯工艺参数：拉速V=2．13m／min,浇注温度T=1544℃,中间包过热度△T=40℃的拉坯参数下,结晶器内的温度场分布均匀稳定,铸坯质量好,产量高。研究表明,采用Fluent数值模拟软件凝固传热模型并结合射钉试验可以有效分析在不同拉坯工艺条件下水平连铸结晶器内的温度场分布及凝固传热过程,并进一步制定合理的拉坯工艺参数,降低管坯质量缺陷的发生,提高铸坯质量。     

板坯连铸过程的凝固传热分析

以D32船板钢250 mm×2 400 mm连铸坯为研究对象,采用ANSYS数值模拟的方法建立了铸坯的凝固传热数学模型。通过模拟分析铸坯在结晶器及二冷段凝固冷却过程中的温度变化情况,从而为控制连铸工艺参数以及轻压下技术的应用等提供了理论指导。     

连铸二冷区喷嘴布置方式优化方法

对现有连铸二冷区喷嘴布置进行分析,根据布置优化原则提出采用喷嘴水流密度数值叠加的方法,在拉坯方向和铸坯横断面方向上对喷嘴布置方式进行优化.其中,在铸坯横断面方向上,考虑了横向水流密度分布的不均匀性对铸坯凝固过程的影响,建立二维铸坯传热数学模型,仿真得到不同位置的铸坯断面凝固形貌,并比较了优化前后铸坯温度分布、凝固情况和铸坯质量.结果表明喷嘴布置方式优化后,二冷区铸坯在拉坯方向和断面方向上喷淋水区域内均匀冷却,周期性温度回升变小,表面温度能够均匀下降,保证了较好的铸坯内部质量.     

连铸坯氧化行为及其对铸坯冷却降温的影响

研究掌握铸坯凝固冷却过程中氧化层的生成及其对连铸坯冷却降温的影响,对连铸工艺制度的优化、铸坯表面温度的准确监测、热装热送与轧制工艺参数的确定具有重要意义。实验测试了不同温度下45号钢连铸坯的氧化过程,在此基础上建立了铸坯表面的氧化动力学模型,并且实验研究了氧化层厚度对连铸坯冷却降温过程的影响。结果表明,在连铸坯氧化活化期内,铸坯温度越高,氧化越快,但不同温度下最终形成的表面氧化层厚度相近;铸坯氧化动力系数为exp(9.77),氧化层表观活化能为9 323.07 kJ/mol。铸坯温度与氧化层厚度及冷却时间的定量关系表明:铸坯氧化层越厚,铸坯降温越慢;氧化层厚度每增加0.1 mm,平均降温速率降低1.051℃/min。     

Q235B钢板坯连铸凝固传热行为的数值模拟计算

基于涟钢板坯连铸机结构参数和冷却条件,建立了Q235B 230 mm×1 280 mm板坯连铸过程凝固传热的数值模型,研究了铸坯温度分布和坯壳厚度变化规律以及过热度和拉速对铸坯温度和凝固末端位置的影响规律。得出:随过热度和拉速的增加,铸坯中心和角部温度整体呈升高趋势,在其它参数不变的条件下,过热度每升高10℃,铸坯凝固末端和液相消失位置分别后移约0.38 m和0.31 m;拉速每升高0.1 m/min,凝固末端和液相消失位置分别后移2.06 m和1.4 m。通过数值模拟研究,掌握了铸坯温度和凝固末端位置的变化规律。     

连铸坯氧化行为及其对铸坯冷却降温的影响

研究掌握铸坯凝固冷却过程中氧化层的生成及其对连铸坯冷却降温的影响,对连铸工艺制度的优化、铸坯表面温度的准确监测、热装热送与轧制工艺参数的确定具有重要意义。实验测试了不同温度下45号钢连铸坯的氧化过程,在此基础上建立了铸坯表面的氧化动力学模型,并且实验研究了氧化层厚度对连铸坯冷却降温过程的影响。结果表明,在连铸坯氧化活化期内,铸坯温度越高,氧化越快,但不同温度下最终形成的表面氧化层厚度相近;铸坯氧化动力系数为exp(9.77),氧化层表观活化能为9 323.07 kJ/mol。铸坯温度与氧化层厚度及冷却时间的定量关系表明:铸坯氧化层越厚,铸坯降温越慢;氧化层厚度每增加0.1 mm,平均降温速率降低1.051℃/min。     

铸坯凝固过程测试系统的开发

基于组态测试软件平台,采用数字滤波与模拟滤波、采集板相串联以设置不同信号放大倍率以及线路的合理布置等措施,进行了测试系统程序设计。并采用适当形式的热电偶、热电阻温度传感器及流量传感器,对自行设计的铸坯凝固实验装置中的铸坯内温度、冷却水流量及冷却水进出口温度进行了实时测试。测试结果验证了所开发的铸坯凝固过程测试系统的合理性和可靠性,从而为深入研究铸坯的凝固特性,以获得良好的铸坯凝固组织提供了有利的分析依据。     

连铸板坯二维纵向切片热力耦合模型研究

采用纵向切片法建立板坯二维热力耦合模型,利用有限元分析软件ANSYS对板坯的传热和鼓肚行为进行模拟,分析了连铸工艺参数对D36铸坯凝固和变形的影响。结果表明,随着拉速及浇铸温度提高和比水量下降,铸坯的表面温度升高,坯壳凝固减缓,而鼓肚量逐渐增加。与浇铸温度和比水量相比,拉速对铸坯凝固和变形的影响更加显著。     

1650板坯压下过程热/力学行为及压下工艺优化

为了控制梅钢1 650板坯连铸包晶钢过程铸坯内裂纹发生,基于梅钢1 650板坯连铸机生产实际,建立了1 560mm×230mm断面包晶钢铸坯凝固过程三维热/力耦合有限元模型,揭示了铸坯凝固过程各冷却区内的温度场分布规律和铸坯压下过程应力与变形行为演变规律。结果表明,铸坯在结晶器及零段内冷却强度大,沿拉坯及其垂直方向的温度分布梯度大;在实施铸坯凝固末端压下过程中,铸坯宽面中心与宽向1/4处的表面变形及应力变化较为同步,且靠近铸坯内弧侧凝固前沿的塑性应变最大,铸坯应力最大值集中在角部区域;目前梅钢包晶钢连铸压下区间设置不当,易引发铸坯产生内部裂纹。     

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。     

Q345大方坯连铸过程表面温度变化的数值模拟

以Q345大方坯1/4断面为研究对象,建立连铸过程凝固传热有限元数学模型,然后应用AN-SYS有限元软件计算出铸坯任意断面的温度分布、坯壳厚度以及任意节点的凝固状态等,把各特征点连接起来,就可以得到连铸坯表面温度的变化曲线,以此可以优化连铸工艺参数,提高铸坯质量.