高拉速板坯连铸结晶器液体摩擦机理分析

基于液态渣动量和质量守恒原理,建立结晶器非正弦振动模式下弯月面区液体摩擦力计算模型,通过分析2.0 m·min-1拉速时液体摩擦力极值问题,提出新的液体摩擦机制.研究表明:液体摩擦力受渣道形状、熔渣池深度和结晶器与铸坯间相对运动状态等影响,并随振动波形变化;理想状态下最大液体摩擦力发生在振动速度与拉速相等时刻附近;表面裂纹生成于临近负滑脱段的正滑脱时段内,并在负滑脱段得到愈合.     

高拉速板坯连铸结晶器液态渣消耗机理分析

基于弯月面渣道压力计算,分析2.0 m/min高拉速下板坯连铸结晶器振动周期内初凝坯壳变形行为,提出新的液态渣消耗机制,并定义了渣耗时间和渣耗强度的概念,阐明了结晶器非正弦振动参数对液态渣渣耗量影响规律.研究表明:渣道宽度变化引起渣道压力改变导致液态渣周期性持续消耗,振动正滑脱末期至负滑脱末期渣道负压抽吸液态渣进入渣道;降低振频延长了液态渣渣耗时间,但使渣耗强度削弱;提高振幅可加大渣耗强度,对渣耗时间影响很小;非正弦振动因子对渣耗强度影响较小,渣耗时间随非正弦振动因子减小而增大.     

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.     

高拉速吹氩板坯连铸结晶器内的卷渣机理研究

基于相似理论,利用物理模型研究了高拉速吹氩条件下结晶器内的卷渣行为,考察了工艺操作参数对结晶器内液面波动和卷渣行为的影响．研究结果表明：在结晶器水口吹气条件下,大气泡对渣层的卷混是引起卷渣的主要方式,其次是漩涡卷渣,通常认为的剪切卷渣则不易发生．此外,本研究还对各种卷渣行为进行了分析,揭示其内在机理,提出了避免卷渣的措施．     

高速连铸保护渣结晶特性的研究

对高速连铸保护渣中Ｌｉ２Ｏ,ＭｇＯ,Ｎａ２Ｏ,Ｋ２Ｏ,Ａｌ２Ｏ３ｔ Ｆ＾－对保护结晶特性的影响进行了实验研究和理论分析,结果表明,Ｌｉ２Ｏ含量为２％时结晶温度,结晶率最低;碱度提高,使结晶温度提高,结晶率增大;随着Ｎａ２Ｏ的加入量增大,结晶温度降低,结晶率增大,在５％－１１％范围内,提高ＭｇＯ含量,保护渣的玻璃性得到改善,结晶矿物颗粒变小。     

电磁软接触连铸圆坯表面振痕演变机理

在实验室立式连铸机上对碳素结构钢Q235B进行了电磁软接触连铸实验,测量了结晶器内磁场分布和Sn-Pb-Bi合金熔体弯月面形状.结果表明,采用电磁软接触连铸技术,可以显著改善铸坯表面质量;当电源功率达到最佳值时,振痕完全受到抑制,铸坯表面光洁;但当电源功率过大时,铸坯表面出现波浪形振痕.分析认为,铸坯表面质量得到改善是高频电磁场的Lorentz力效应和Joule热效应共同作用的结果;当电源功率过大时,分瓣结晶器内的磁场分布不均匀,沿结晶器周向呈波浪形分布,加之钢水液面波动也更加剧烈,因此在铸坯表面产生波浪形振痕.     

连铸结晶器液位波动的数值模拟

应用SOLA—VOF方法研究了板坯连铸结晶器自由表面的形状及钢水流动行为，计算得出了具有实际物理意义的液位波动值．通过数值模拟浸入水口出流角度及出流速度对液位波动的影响关系，指出液位波动的波形与回流区大小及位置密切相关，并分析了液位波动的形成原因．     

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。     

板坯连铸结晶器电磁制动和吹氩过程的多相流动现象

利用数值模拟方法研究了高拉速连铸结晶器内电磁制动和吹氩耦合作用下的磁场、钢液流场和夹杂物行为,分析了电磁制动和吹氩量等不同工艺参数对结晶器内的钢液流动和夹杂物去除的影响规律.结果表明:电磁制动可明显减缓钢液流速(尤其是弯月面附近速度),但不利于小粒径夹杂物的上浮,5-50 μm的夹杂物上浮率由无电磁制动且不吹氩时的6.7%降低到3.3%;吹氩可增加整个上回流区钢液的向上运动趋势,粒径50 μm以下的夹杂物颗粒上浮率提高到8.9%;吹氩量增加使自由液面附近产生较强的漩流区,且容易产生二次涡流,直接影响液面波动情况和卷渣的发生;电磁制动和吹氩双重作用则有利于夹杂物上浮,5-50 μm小粒径夹杂物去除率可达12.2%,其被凝固坯壳的捕获率可降低到64.4%.     

EVOLVEMENT MECHANISM OF SURFACE OSCILLA- TION MARKS ON ROUND BILLET DURING SOFT–CONTACT ELECTROMAGNETIC CONTINUOUS CASTING

在实验室立式连铸机上对碳素结构钢Q235B进行了电磁软接触连铸实验,测量了结晶器内磁场分布和Sn--Pb--Bi合金熔体弯月面形状. 结果表明,采用电磁软接触连铸技术, 可以显著改善铸坯表面质量; 当电源功率达到最佳值时, 振痕完全受到抑制, 铸坯表面光洁; 但当电源功率过大时,铸坯表面出现波浪形振痕. 分析认为, 铸坯表面质量得到改善是高频电磁场的Lorentz力效应和Joule热效应共同作用的结果;当电源功率过大时, 分瓣结晶器 内的磁场分布不均匀,沿结晶器周向呈波浪形分布, 加之钢水液面波动也更加剧烈,因此在铸坯表面产生波浪形振痕.