软接触结晶器连铸的产计算与实验分析（Ⅱ）

结合软接触结晶器连铸过程的准三维场数值模拟和实验室中锡等金属的软接触器连铸实验,研究了产场频率、铸坯电物性、鹫圈电流等对铸坯电磁力和表面电磁压力的作用关系,给出了部分理论计算和实验室连铸实验得到的数学模型。研究表明,软接触结晶器连铸中,铸坯表面的电磁力与电磁场频率地数抛物型函数关系,与感应圈电流成抛物型函数关系,铸坯表面的振痕深度为普通连铸的１０％,并磁感应强度越高则振痕越浅,其无量纲平均浓度与无     

350mm大方坯连铸结晶器电磁搅拌电磁场与流场耦合数值模拟

采用三维有限元技术研究350 mm×350 mm大方坯连铸结晶器电磁搅拌过程电磁场、电磁力和流场的变化规律.在固定电流强度、搅拌器尺寸等参数情况下,研究搅拌频率对铸坯内部磁感应强度、电磁力及钢液流动速度的影响.研究表明:搅拌频率为2,6和8 Hz时,磁感应强度在6 Hz时出现最大磁感应强度,电磁力也出现峰值,钢液流动速度最大,说明350 mm方坯搅拌在2 Hz到8 Hz有一个最优值.从电磁力的分布看,搅拌器的下端出现向上的电磁力,有利于减小钢液的冲击深度.     

结晶器电磁搅拌对方坯质量的影响

主要测定6机6流小方坯连铸机结晶器内磁感应强度的分布,分析铸坯的低倍检验结果。结果表明：电流和频率、浇注的钢种对结晶器电磁搅拌的使用效果有较大的影响。为了保证各流铸坯质量一致,必须对各流结晶器内的磁感应强度经常进行测定。     

铝坯气膜软接触连铸技术的实验研究

通过实验和理论计算研究了气膜软接触连铸技术，发现气膜的连续性，稳定性对铸坯质量有重要影响，气体的背压随气体流量的增大而增大，随拉坯速度的增大而降低，这为进一步改进连铸工艺和结晶器的设计提供了重要的实验依据。     

电磁铸造与软接触

电磁铸造是用电磁线圈取代传统的结晶器，利用电磁力的作用将液体金属悬浮起来并约束成一定形状进行连续铸造的过程．由于金属在凝固过程中处于磁悬浮状态，因而避免了传统连铸坯的表面缺陷，如振痕、表面夹渣、翻皮等，其内部质量也因电磁场的作用而明显提高。目前，铝的无模电磁铸造技术已实现工业化．尽管发达国家自20世纪70年代就开始探索钢的无模电磁铸造技术，但由于钢的导电率低、密度大、熔点高、导热性差，需要很强的磁场才能克服钢水静压力，因此钢的无模电磁铸造难以实现。在这种情况下出现了钢的软接触连铸技术。     

自学习智能模糊控制在铸坯测量中的应用

目前,对铸坯表面振痕深度的测量,主要是操作人员使用游标卡尺或电镜直接对振痕深度进行手动测量,这种测量方法得到的测量结果精度较差,且每条铸坯的表面振痕深度不一,必须对其进行多处测量,因此操作人员的劳动量较大.针对此问题,设计了自学习智能模糊控制算法应用于铸坯振痕测量中,该装置能灵活地对冷却后的铸坯表面进行振痕深度的连续测量.     

沟槽内壁结晶器坯壳初期凝固过程模拟研究

以锡液水冷铜板浸渍实验模拟钢连铸过程,研究结晶器内壁划分沟槽对坯壳初期凝固过程的影响,结果表明,沟槽内壁结晶器可改善铸坯传热效果和初期凝固坯壳不均匀程度,减少铸坯表面纵裂纹的产生。     

大规格Q345E连铸圆坯表面裂纹原因分析及控制措施

以大规格Q345E系列连铸圆坯为研究对象,对铸坯表面裂纹现状及形成原因进行研究.结果表明,适当降低结晶器保护渣粘度,降低结晶器水冷却强度约20％,拉速提升约10％,同时矫直压力下调15％左右时,可显著改善连铸坯表面裂纹.     

电泳冲孕育处理对连铸Q235钢小方坯凝固组织的影响

探索研究了一种改善和细化铸连凝固组织的新方法－－电脉冲孕育处理法。Ｑ２３５钢１２０小方坯的连铸实验结果表明,在连铸结晶器内对Ｑ２３５钢进行ＥＰＭ处理。Ｑ２３５钢１２０小方坯的连铸实验结果表明,在连铸结晶器内对Ｑ２３５钢进行ＥＰＭ处理可以明显细化铸坯的凝固组织,与未经处理的钢相比,柱状晶的形态也由粗而长的凝固组织变为短杆状凝固组织。     

超宽板坯包晶钢连铸初生坯壳应力的数值模拟

利用商业软件计算了超宽包晶钢连铸过程中初生坯壳所受应力.研究结果表明,由于包晶反应引起的体积收缩,包晶成分钢种的凝固坯壳表面应力显著大于非包晶钢成分钢种,在距铸坯中心约200～400 mm处应力出现极大值;随板坯宽度的增加,坯壳表面应力增大,应力极值点向坯壳中心方向移动;连铸工艺参数直接影响包晶钢表面应力大小,随过热度减小,拉速增加,结晶器冷却强度减弱,坯壳表面应力减小,铸坯表面裂纹发生概率降低.在本研究条件下,对断面为3 200 mm×150 mm的铸坯,适宜的过热度为15～25℃,拉速为1.2 m/min,结晶器宽面冷却强度为5 500 L/min.     

CSP工艺中连铸热过程的数值模拟

依据CSP连铸工艺中结晶器内钢液凝固、二冷区内铸坯与喷淋水和轧辊及空冷区内铸坯的传热特点,采用了(1)符合实际的等效比热模型;(2)实物模型实验的二冷区冷却公式;(3)能表达结晶与坯壳表面气隙传热的等效导热系数,建立了能真实反映连铸热过程中铸坯温度数字化的数学模型.通过对模型的求解,计算分析了铸坯温度坯壳厚度随连铸过程的变化规律,模型的应用对提高产品质量、优化生产工艺有一定的实际意义.     

圆坯连铸结晶器流场水模研究

采用0.7:1的比例模型,使用示踪剂、流场照片显示以及DJ800波高仪测量结晶器内液面波高的方法对马钢一钢厂圆坯连铸结晶器(断面尺寸为φ450mm)内钢液的流动状态进行了研究.通过水模研究,获得了不同拉速条件下圆坯连铸结晶器内流场完整的立体形貌.从水模试验结果可以判定:圆坯连铸采用直孔形水口时必须要用外力来改善结晶器内流体的流动,所以在结晶器上施加电磁场非常重要.     

调整液位线法补救钢水瞬间断流引发的漏钢

在分析铸坯产生振痕原因的基础上,当钢水发生瞬间断流,采用降低自动控制液面液位线,捞取渣圈的方法有效降低了因铸坯振痕而引起的漏钢,在连铸分厂4#机得到了较好的应用。     

宽厚板连铸过程温度场数值模拟

根据传热学基本原理和有限单元法,利用商业软件ANSYS分析了板坯连铸凝固过程的温度场和结晶器内铸坯应力分布,计算了板坯中心与表面的温度分布、坯壳厚度、液心长度等,计算结果与现场实测值基本吻合,对深入分析板坯连铸生产过程温度及应力变化提供参考依据.     

浸入式水口电磁搅拌对钢液传热凝固的影响

在圆坯连铸浸入式水口上施加电磁力,对水口内钢水产生电磁搅拌作用,对水口出流成螺旋状态的液体的传热凝固过程进行数值模拟,结果表明：旋流出流使得铸坯内温度场明显均匀化,加快钢液热量的释放,气隙厚度减小。温度的均匀化,使得固液相温度梯度减小,改善凝固组织、提高铸坯质量。     

SiC_P/Al水平连铸电磁搅拌结晶器的设计

所设计的水平连铸电磁搅拌结晶器由电磁搅拌装置和结晶器两部分构成 .电磁搅拌装置安装在中间包和结晶器之间 ,可对碳化硅铝基复合材料液在结晶前和结晶过程中进行充分搅拌 .通过对水平连铸电磁搅拌结晶器基本参数计算 ,并结合实验研究 ,在理论上简要分析了水平连铸过程中金属液的形态和传热特征及其对所得到铸坯质量的影响     

SiCp／Al水平连铸电磁搅拌结晶器的设计

所设计的水平连铸电磁搅拌结晶器由电磁搅拌装置和结晶器两部分构成。电磁搅拌装置安装在中间包和结晶器之间,可对碳化硅铝基复合材料液在结晶前和结晶过程中进行充分搅拌。通过对水平连铸电磁搅拌结晶器基本参数计算,并结合实验研究,在理论上简要分析了水平连铸过程中金属液的形态和传热特征及其对所得到铸坯质量的影响。     

连铸板坯二冷区的应力分析

以某钢厂二号板坯连铸机结晶器至二冷区的35钢连铸坯为研究对象,采用有限元软件MSC.MARC建立沿拉坯方向上铸坯的二维纵断面弹塑性应力模型,对连铸坯的连铸过程进行数值模拟,研究不同拉速下铸坯表面应力和裂纹指数的变化规律。仿真结果表明,铸坯表面应力和裂纹指数随着拉坯速度的提升而增大,连铸坯的拉速控制在1.2m/min以内时,表面裂纹可得到较好的控制。     

连铸结晶器内凝固过程的热-流-力数值模拟

针对板坯连铸生产中的问题,建立了热流力耦合的三维非稳态有限元模型。以尺寸为1.2 m×0.2 m的Q235B板坯为研究对象,利用Procast软件的二次开发,求解出了结晶器区域内的温度场、流场和应变分布。计算结果表明,铸坯收缩量在不同方向上存在不同的分布状态。考虑气隙产生对传热的影响时,结晶器出口铸坯表面平均温度由1 148.3℃增加到1 275.7℃,坯壳厚度由18.7 mm减少到15.4 mm。     

小方坯连铸结晶器电磁搅拌磁场和流场的耦合分析

借助有限元方法,对小方坯结晶器电磁搅拌过程进行了磁场和流场耦合数值分析,得出了不同频率下钢液内部磁感应强度和电磁体积力及搅拌速度的分布规律.结果表明,在结晶器电磁搅拌时,随着频率的增加,钢液内部磁感应强度降低,电磁体积力在钢液内部分布不均匀;在电流频率为3 Hz时,钢液搅拌速度最大.在现场对结晶器电磁搅拌器的磁场强度进行了冷态测试,实验值和模拟值基本相符.