SWRH72B-S绞线钢连铸小方坯凝固温度场数值模拟

为研究适于6号连铸机的凝固传热模型,通过实际生产数据对相关参数进行修正,并通过低碳焊丝钢铸坯白亮带、液芯宽度、空冷段铸坯表面温度进行分析研究,验证了准确性。并且对拉速、过热度以及比水量进行计算分析,得出它们对铸坯表面温度、液芯末端位置的影响程度。结果表明,采用符合特定连铸机的凝固传热模型,并利用模型对生产工艺进行了探讨,可以提高铸坯内部质量。     

拉速对包晶钢镀锡板连铸坯中夹杂物的影响

为了研究提高拉速对包晶类镀锡板连铸坯中夹杂物的影响,采用自动扫描电镜研究了不同拉速下包晶类镀锡板连铸坯中夹杂物的分布规律。结果表明,将包晶类镀锡板连铸拉速从1.3 m/min依次提高到1.4和1.5 m/min时,结晶器液面波动大于3 mm的比例都小于0.40%。拉速为1.4和1.5 m/min下连铸坯厚度四分之一处大于3μm的夹杂物数密度平均值分别为1.15和1.36个/mm²,面积百分数平均值分别为0.001 9%和0.002 4%,均低于拉速为1.3 m/min时的测量值。将拉速从1.3 m/min提高到1.5 m/min过程中,结晶器液面控制平稳,连铸坯表层大于10μm夹杂物数密度和面积百分数均呈减小趋势,最终实现了包晶类镀锡板高拉速稳定的工业化生产。     

方坯连铸永磁搅拌技术的发展现状与展望

电磁搅拌已经成为连铸工艺中改善铸坯质量的重要技术手段。相较于传统的三相交流电磁搅拌(EMS),基于烧结钕铁硼材料的旋转永磁体搅拌(PMS)具有磁感应强度较大、电能消耗低、结构较简单等优点。主要对比了电磁搅拌和永磁搅拌的技术特点,介绍了永磁搅拌在方坯连铸结晶器和凝固末端的应用现状;结晶器内永磁搅拌有效改善了铸坯的表面和内部质量,表面小孔缺陷明显减少,改善铸坯中心疏松和中心碳偏析;而应用于高碳钢连铸凝固末端,随着永磁搅拌磁体转速的增加,铸坯中心碳偏析指数明显降低,同时吨钢电能消耗仅约为传统电磁搅拌的15%。     

低过热度铸造和触变锻造结合制备A356铝合金车轮的组织与力学性能

采用低过热度铸造和触变锻造相结合的方法制备A356铝合金车轮,研究低过热度铸造A356铝合金坯料的组织、坯料二次加热组织演变规律和触变锻造车轮的组织与力学性能。结果表明：熔体在635℃浇注,可获得具有细小、均匀的非枝晶晶粒的A356铝合金坯料。坯料在600℃等温加热60min后,非枝晶晶粒可转变成球形晶粒,在750kN锻压力下半固态坯料可触变锻造成铝合金车轮。经T6热处理,A356铝合金车轮的抗拉强度和伸长率分别为327．6MPa和7．8％,高于铸造铝合金车轮的拉伸力学性能。将低过热度铸造与触变锻造工艺相结合,可以制备具有较高力学性能的铝合金车轮。     

铸造参数对2024铝合金半连铸过程中宏观偏析影响的数值模拟研究

本文采用考虑了浮游晶运动的拓展连续模型计算大尺寸2024铝合金半连铸铸锭的宏观偏析。模型中宏观的传质、传热、动量传输方程与Scheil-Gulliver微观凝固模型相互耦合。通过九个算列计算铸造参数（铸锭尺寸、铸造速度、浇注温度以及二冷区冷却强度）对宏观偏析的影响,并详细讨论了铸造参数对形成宏观偏析传输机制的影响。研究结果表明,铸造参数直接影响熔池的形状和尺寸进而影响最终偏析形态。其中,铸锭尺寸和铸造速度是最主要的影响因素。更大的铸锭尺寸通常意味着更慢的冷却速度,以及更深和更宽的熔池,从而导致铸锭中心更严重的宏观偏析。增加铸造速度则将显著地增加熔池的深度,因而更大的铸造速度将导致更严重的宏观偏析。而熔池的深度随浇注温度的增加仅轻微增加,故浇注温度对宏观偏析的影响不如前二者敏感。     

非稳态浇注对帘线钢洁净度的影响

为全面掌握某钢厂帘线钢在非稳态浇注工况下的洁净度水平,为生产制定合理的头尾坯长度以及进行产品分级管理提供依据,对非稳态浇注和稳态浇注工况下的连铸坯分别取样,对比分析其洁净度差异,并通过水力学试验模拟分析了中间包充包过程中的渣-钢界面行为,进而解释了造成铸坯洁净度差异的原因。研究结果表明,非稳态浇注工况下帘线钢铸坯的洁净度明显低于稳态工况,其中T.O质量分数是稳态浇注工况的1.76倍,N质量分数是稳态浇注工况的1.23倍;两种工况下的显微夹杂物分别为52.89个/mm²和26.1个/mm²,大型夹杂物分别是11.49 mg/10 kg钢、4.36 mg/10 kg钢。充包时钢液裸露、二次氧化和卷渣是造成非稳态浇注时铸坯洁净度差的主要原因。     

方坯连铸结晶器内表面流速与卷渣行为模拟

针对中小断面方坯侧分水口浇铸技术,以实际180 mm×240 mm断面方坯连铸结晶器为原型,基于相似原理,采用1：1的物理模型,比较了直通型和侧分旋流型水口浇注时在不同拉速和浸入深度下的结晶器内自由表面流速和渣层状态。结果表明：相同的浸入深度和拉速下,旋流型水口浇注时结晶器内各测点表面流速比直通型水口大;在实验条件下,直通型水口表面流速为0.010～0.023 m/s,旋流型水口为0.010～0.055 m/s,拉速和浸入深度对旋流型水口表面流速的影响较直通型水口显著;此外,采用旋流水口时结晶器的渣层波动要比采用直通型水口时频繁,拉速1.0 m/min、浸入深度120 mm时,其渣层波动适宜,钢渣界面活跃且无卷渣和裸钢现象发生,此时两测点的表面流速分别为0.028和0.032 m/s,是较适宜的工艺条件。     

铸坯差温预压下处理工艺研究

由于对高性能钢的需求越来越广,进而对其连铸坯的质量要求不断提高,而铸坯中又以疏松缺陷最难消除。因此,对表面950℃、中心1 300℃以上的差温条件下的铸锭进行预压下试验,在铸锭大变形量部分,由于芯部处于高温奥氏体脆性区,塑性较差从而出现热裂;而小变形量部分,在差温作用下,铸锭内部优先变形,疏松和微观空洞被明显压合,又由于一定范围内的再结晶,减轻了铸锭内部的晶界偏析。试验结果表明,小变形量的差温预压下技术可以显著提高铸坯质量,具有进一步研究和在连铸坯生产中应用的重要价值。     

Cross-sectional structure,microstructure and mechanical property evolutions of brass cladding pure copper stranded wire composite during drawing

A solid/liquid continuous casting and composite technology was used to produce d8.5 mm brass cladding pure copper stranded wire composite billet and the composite billet was then drawn. The results showed that the composite billet had good surface quality, metallurgical bonding interface between brass and pure copper as well as elongation of 53.1%. Synergistic deformation degree between pure copper wire and brass cladding layer was high during drawing. With an increase of the total deformation amount, the plastic deformation of the pure copper wire reduced triangular arc gaps between the pure copper wires and the triangular arc gaps were fully filled at 50%. When the total deformation amount was increased to 63%, dislocation cells and microbands successively formed in the pure copper wire. In the brass cladding layer, planar dislocation networks, twins and shear bands formed successively, and the main deformation mechanisms were dislocation sliding, twinning and shear deformation. The tensile strength increased from 240 MPa of the composite billet to 519 MPa of the one with the deformation amount of 63%, but the elongation decreased from 53.1% to 3.2%. A process of solid/liquid continuous casting and composite forming→drawing can work as a new compact method to produce brass cladding pure copper stranded wire composite as railway through grounding wire.     

Design and application of dynamic secondary cooling control based on real time heat transfer model for continuous casting

The control of secondary cooling is extremely important for the quality of billet in the continuous casting. In order to minimise the variation in surface temperature and excessive reheating of billet, which have a considerable influence on the formation of cracks and other defects, a real time heat transfer model that can be used for simulation of varying casting operations was developed. In order to verify the dynamic performance of this model, a charge coupled device temperature measurement system that can eliminate the impact of the scales was presented. The actual shell thickness profile and billet temperature were calculated in real time by this model online and were taken into account to feedback control the casting process based on the desired target cooling pattern to improve the existing cooling system. The dynamic control system based on this model was developed and implemented on some caster, and the billet quality was obviously improved.     

连铸恒温出坯电磁感应加热温度场分布与演变

连铸恒温出坯是实现连铸直轧的有效手段,为了实现圆坯恒温出坯的目的,依据感应加热原理提出在连铸坯切割段变功率感应加热恒温出坯的方法,通过数值模拟研究了恒温出坯方法的可行性。研究发现,通有交流电的感应线圈在铸坯内部产生磁场和感应电流,上述物理场主要集中在铸坯表面。此外,感应电流产生的焦耳热对连铸坯起到均温作用,均温效果随着电流频率或铸坯移速的增大先增强后减弱。研究表明,变功率感应加热实现圆坯连铸恒温出坯的方案是可行的。为了优化感应加热功率,建立了感应线圈加热功率计算模型。根据感应线圈加热功率计算模型,实现恒温出坯的加热功率与连铸坯几何尺寸、物性参数、初始温度、运动速度和线圈长度密切相关。     

宽厚板连铸坯表面裂纹的产生原因及控制

针对近期包钢薄板坯连铸连轧厂宽厚板微合金钢铸坯出现的批量表面裂纹问题,通过考察表面缺陷类型,裂纹形貌特征,结合连铸工艺条件、钢水质量及设备状况,分析了板坯表面裂纹的主要原因,提出了优化振动参数,控制钢水氮含量,提高振动精度,调整保护渣性能以及提高二次冷却水水质等改善铸坯表面缺陷等措施,取得了比较明显的效果,其铸坯表面裂纹得到了有效控制。     

高效方坯连铸生产工艺技术

连铸连轧是现在正在发展的技术之一,高温连铸坯控制是连铸连轧的基础。根据韶钢炼钢厂方坯连铸机高效工艺技术改进情况和国内外先进企业高效方坯连铸机的技术特点,分析了影响方坯连铸机拉速的各种因素,提出了提升方坯连铸拉速的措施。通过改进,炼钢厂方坯连铸最高拉速从2.8提升至3.5 m/min,满足连铸连轧的需求。对比国内外高速连铸机业绩,找出了提升方坯连铸机拉速的关键控制技术,为高效方坯连铸生产工艺技术奠定了基础。     

含Nb包晶钢连铸大圆坯表面横裂纹形成原因分析与对策

对含Nb包晶钢连铸大圆坯表面裂纹形成原因进行分析,认为在原有工艺条件下,连铸坯在矫直段处于铸坯脆性区,易发生表面横裂纹。通过优化化学成分、调整连铸工艺等措施,矫直时避开铸坯脆性区,使连铸坯表面质量有了较大改观。     

连铸坯凝固末端电磁搅拌位置及连铸工艺优化

为了预测180 mm×220 mm轴承钢方坯的凝固末端位置,对国内某厂方坯连铸机开展射钉试验,并基于Thercast模拟仿真研究了连铸工艺参数(过热度、冷却强度、拉速)对凝固末端位置的研究。结果表明,在过热度20 ℃、拉速0.85 m/min下,180 mm×220 mm轴承钢方坯的凝固终点距离弯月面11.39 m,而末端电磁搅拌位置在11.40 m,无法充分发挥末端电磁搅拌的作用。根据射钉试验、Thercast仿真结果、设备条件、生产节奏等因素对连铸工艺进行了优化,适当降低结晶器水和足辊水量,保持其他参数不变。连铸坯低倍质量表明,工艺优化前铸坯中心存在疏松缩孔,工艺优化后中心疏松为1级、中心偏析为0级,满足质量要求。此外,通过9点法检验了工艺优化后的铸坯碳极差,其值不高于0.12%,满足质量要求。     

拉速对板坯倒角结晶器钢液流动的影响

为研究凝固坯壳影响时拉速变化对板坯倒角结晶器内流场和温度场的影响,通过数值模拟和物理模拟研究相结合的方法,建立了板坯倒角结晶器流动、传热及凝固三维数学模型和相似比为1∶1的断面尺寸为1 490 mm×230 mm的板坯倒角结晶器物理模型。数值模拟和物理模拟流场形态及液面相同位置流速结果进行的对比分析表明了数模和水模试验结果趋势的一致性;拉速变化对倒角结晶器内流场及温度场的数值影响明显,但对整体形态影响不大;拉速增大到1.7 m/min时液面流速过快、波动剧烈,极易出现卷渣;拉速增大会强化钢液流股对窄面凝固坯壳的冲击,导致坯壳重熔减薄;在本试验研究范围内以1.5 m/min拉速进行生产能够取得较好的综合效果。     

小型棒线材生产连铸－轧钢工艺衔接优化

通过对国内多个小型棒线材企业连铸－轧钢工艺衔接实际生产情况的调研及分析,剖析了小型棒线材连铸－轧钢工艺衔接现状及普遍存在的问题,提出了通过改进生产组织模式、在连铸和轧线加热炉之间增设保温缓冲台架、热坯收集台架、低温坯剔除台架及保温坑等设施的优化方案,可使热送热装比提高到90％以上,加热炉实行冷热坯分装,经济效益明显。     

精冲钢连铸坯角部横裂纹产生原因及控制措施

为了研究精冲钢角部横裂纹形成原因并制定相应控制措施,通过数值模拟计算了二冷区连铸坯温度场分布,在此基础上采用Gleeble 3500热模拟机测定了试验钢种在连铸条件下的断面收缩率。使用金相显微镜、扫描电镜对角部横裂纹附近成分、微观组织以及钢中夹杂物进行观察分析。结果表明,连铸坯角部横裂纹形成是由于钢中大尺寸夹杂形成裂纹源,弯曲过程中连铸坯角部表面温度处于第Ⅲ脆性区710~765 ℃,裂纹进一步扩展形成角部横裂纹。针对裂纹产生原因提出延长软吹时间、控制过程温降、调整二冷水量等措施,有效降低连铸坯角部横裂纹产生概率。     

AZ31镁合金圆锭连铸过程温度场的数值模拟

通过有限差分法，利用Visual C＋＋6．0建立直接水冷法（DC）AZ31镁合金连铸过程的数学模型，该模型可预测铸锭以及底模的温度分布。通过对铸造过程物理现象的理论研究，确定一冷区、二冷区以及铸锭与底模之间的边界条件。通过与文献实测温度的比较，证明该模型可以用来模拟实际铸造过程。考察不同铸造条件对铸锭温度场分布的影响，为优化镁合金直冷连铸的工艺参数提供了依据。     

小方坯结晶器正弦振动参数的优化

根据四连杆振动机构及正弦振动的特点,主要从振动频率、振幅、负滑脱时间等参数进行研究。介绍了某钢厂小方坯连铸机的工艺状况及铸坯表面质量状况,对铸坯表面质量的影响因素进行了分析,对结晶器振动参数进行理论分析并对参数进行了优化。参数优化后,铸坯表面质量及溢漏率等问题均得到了有效地改善。