板坯连铸过程数值模拟分析

基于传热学基本原理、凝固理论和有限单元法,建立了凝固传热有限差分数学模型,对连铸凝固全过程进行模拟分析,结果表明,拉速越大,铸坯中心及表面温度越高,出结晶器坯壳厚度越薄;过热度增大,铸坯中心及表面温度均上升,出结晶器坯壳厚度减薄;冷却水量相对增大时,铸坯出结晶器坯壳厚度增大,二冷区温度下降较快。连铸坯凝固模型可用来确定常规拉速范围及不同拉速下的凝固壳厚度、凝固末端位置以及铸坯表面温度分布。     

小方坯连铸坯壳凝固行为的研究

通过分析、测定拉漏坯壳和大生产中铸坯的情况,计算出连铸小方坯凝固坯壳的厚度及凝固系数,揭示了165mm×165mm小方坯连铸坯壳的生长规律和不均匀性,指出坯壳生长的不均匀性是造成连铸小方坯变形和角裂漏钢的前提条件,并为评价二冷系统的冷却能力、制定合理的二冷配水制度和高拉速条件下的工艺参数提供了重要依据。     

X80管线钢238 mm x 1 650 mm连铸坯温度场及凝固末端位置的数学模拟

用二维切片跟踪铸坯凝固传热的方法建立了X80管线钢（/%:0.04C,1.85Mn,0.25Si,0.006P,0.003S,0.30Ni,0.21Mo,0.06Nb,0.02V）238 mm×1650 mm板坯连铸过程中垂直拉坯方向传热的数学模型,通过ANSYS对X80管线钢连铸过程中温度场及坯壳厚度的渐变进行计算,得出拉速1.2mm/min时,出结晶器坯壳厚为18.14 mm,铸坯液芯长22.58 m。凝固壳厚度计算值射钉测试结果的相对误差≤2.5%,凝固末端位置的相对误差为0.68%。分析了过热度（25~55℃）,拉速（1.2~1.3m/min）和二冷水量（79.2~96.8 m³/h）对切片各点温度和凝固末端位置的影响。结果表明,增大拉速、减小二冷配水量,连铸坯表面温降变慢,凝固末端位置距离结晶器液面越远,凝固时间变长;该X80管线钢板坯连铸最佳工艺参数为钢水过热度35℃,拉速1.2 m/min和二冷配水量88m³/h。     

82B方坯连铸末端电磁搅拌位置优化研究

采用射钉方法测定天津钢铁有限公司1^#铸机82B150mm方坯在工作拉速条件下不同位置上的的凝固坯壳厚度，得到了铸坯的综合凝固系数和液相穴长度，计算了铸坯末端电磁搅拌的最佳安装位置，为优化连铸工艺提供了重要依据。     

AH32钢板坯连铸凝固传热过程数值模拟

建立了板坯连铸过程中,垂直拉坯方向传热的二维切片跟踪铸坯凝固数学模型.利用有限元软件ANSYS对板坯连铸凝固过程进行了瞬态热分析,并进行了射钉实验验证.对不同的过热度,不同的拉速(1.0和1.1 m/min)条件下,切片各点随时间变化的温度分布,以及铸坯壳厚度进行计算,并确定凝固末端位置.结果表明:随着过热度、拉速的增加,凝固末端位置距离结晶器液面变远;在合理的范围之内,拉速增加,铸坯表面温度增加,有助于防止铸坯表面裂纹的产生及提高板坯的生产效率.     

应用射钉法测量板坯凝固坯壳的厚度

结合鞍钢连铸机的生产实际情况,采用射钉法测定二冷区内的凝固坯壳厚度,并计算铸坯凝固系数.测量结果表明,两个测量钢种在2.6m/min拉速下,连铸坯坯壳厚度的实际测量结果与连铸机二级系统的计算结果基本一致.整个凝固过程坯壳厚度生长符合平方根定律.     

Ⅹ80管线钢238mm×1650mm连铸坯温度场及凝固末端位置的数学模拟

用二维切片跟踪铸坯凝固传热的方法建立了X80管线钢(/%:0.04C,1.85Mn,0.25Si,0.006P,0.003S,0.30Ni,0.21Mo,0.06Nb,0.02V)238 mm×1650 mm板坯连铸过程中垂直拉坯方向传热的数学模型,通过ANSYS对X80管线钢连铸过程中温度场及坯壳厚度的渐变进行计算,得出拉速1.2mm/min时,出结晶器坯壳厚为18.14 mm,铸坯液芯长22.58 m。凝固壳厚度计算值射钉测试结果的相对误差≤2.5%,凝固末端位置的相对误差为0.68%。分析了过热度(25~55℃),拉速(1.2~1.3m/min)和二冷水量(79.2~96.8 m~3/h)对切片各点温度和凝固末端位置的影响。结果表明,增大拉速、减小二冷配水量,连铸坯表面温降变慢,凝固末端位置距离结晶器液面越远,凝固时间变长;该X80管线钢板坯连铸最佳工艺参数为钢水过热度35℃,拉速1.2 m/min和二冷配水量88m~3/h。     

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。     

低碳钢和中碳钢连铸方坯初始凝固的对比研究

以低碳钢和中碳钢为研究对象,围绕不同连铸工艺参数对方坯初始凝固行为的影响,利用CA-FE耦合模型模拟实际连铸过程结晶器内方坯的初始凝固行为,考察拉速和过热度对方坯出结晶器坯壳厚度的影响,对比二者出结晶器横截面枝晶微观形貌.研究表明:过热度和拉速增加均能使出结晶器坯壳厚度下降,而拉速的影响更为显著.不同钢种在相同条件下出结晶器坯壳厚度下降梯度不同.过热度越低柱状晶越致密细小,利于提高连铸坯质量,拉速对柱状晶的影响相对较小.由于出结晶器坯壳安全厚度限制,过热度取15℃,低碳钢拉速不能超过2.2 m·min-1,中碳钢拉速不能超过2.5 m·min-1,据此针对不同钢种设计不同拉速可提高连铸效率.同时,模型结果显示低碳钢出结晶器时刻柱状晶更为发达.      

首钢轴承钢连铸坯壳厚度变化及液相穴位置测定研究

通过射钉试验方法,在恒定的连铸机二冷条件下,测定200mm×200mmGCr15轴承钢在不同拉速下二冷段不同位置的坯壳厚度,由此推算出连铸坯凝固终点位置,为评价连铸机综合冷却能力、优化二冷制度和控制凝固终点提供了重要根据。     

大方坯连铸过程凝固规律

通过建立425mm×320mm连铸大方坯二维凝固传热数学模型,模拟了凝固坯壳的长大过程,并通过窄面射钉实验对数学模型进行了验证,精确得到了任意位置处大方坯凝固坯壳的厚度分布情况及最终凝固终点的位置,发现经典的凝固平方根定律对于连铸大方坯的凝壳长大进程不再适用.回归宽面中心坯壳厚度与凝固时间平方根的关系式发现,结晶器弯月面至二冷区出口,近似为线性关系,符合平方根定律,二冷区出口至凝固终点,二者为非线性关系,不再符合平方根定律.      

Formation and control of macrosegregation for round bloom continuous casting

Based on the developed coupled model of electromagnetism, heat and solute transportation, the macrosegregation formation and effect of secondary cooling water ratio on macrosegregation degree in strand during round bloom continuous casting process have been investigated. The solute segregation degree fluctuates from a positive to a negative value with distance from strand surface in the initial solidified shell region within thickness of 20?mm. A negative segregation region in concave shape and an irregular positive segregation zone are presented in the fixed and loosened side of strand respectively due to the gravity and thermosolutal convection. As the secondary cooling water ratio decreases from 0.25 to 0.15?L?kg^??1, the solidification ratio at final electromagnetic stirring (F-EMS) centre increases from 73.14 to 77.83%. For the steel grade of 50Mn casted by round bloom casting within diameter of 0.35?m, the optimal solidification ratio at F-EMS centre is 75.05%, where the radial centre crack and shrinkage cavity at strand cross-section are removed.     

37Mn5钢 Φ210 mm圆坯连铸凝固影响因素的数学模拟分析

通过ANSYS软件建立了37Mn5钢Φ210 mm圆坯连铸的传热模型,研究了在铸坯传热过程中铸机拉速1.3~1.5 m/min,钢水过热度15°~60°,二冷比水量0.58~0.78 L/kg对铸坯表面温度、凝固坯壳厚度和凝固终点位置的影响。结果表明,控制稳定的较低拉速、低过热度、较弱二冷比水量可有效地避免37Mn5钢Φ210mm铸坯裂纹的形成,提高铸坯的冶金质量。     

Thermo-elasto-visco-plastic finite element analysis on formation and propagation of off-corner subsurface cracks in bloom continuous casting

The formation and propagation of the popular off-corner subsurface cracks in bloom continuous casting were investigated through thermo-mechanical analysis using three coupled thermo-mechanical models.A two-dimensional thermo-elasto-visco-plastic finite element model was developed to predict the mould gap evolution,temperature profiles and deformation behavior of the solidified shell in the mould region.Then,a three-dimensional model was adopted to calculate the shell growth,temperature history and the development of stresses and strains of the shell in the following secondary cooling zones.Finally,another three-dimensional model was used to analyze the stress distributions in the straightening region.The results showed that the off-corner cracks in the shell originated from the mould owing to the tensile strain developed in the crack sensitive regions of the solidification front,and they could be driven deeper by the possible severe surface temperature rebound and the extensive tensile stress in the secondary cooling zone,especially upon the straightening operation of the bloom casting.It is revealed that more homogenous shell temperature and thickness can be obtained through optimization of mould corner radius,casting speed and secondary cooling scheme,which help to decrease stress and strain concentration and therefore prevent the initiation of the cracks.     

攀钢连铸机结晶器冷却能力的研究

通过测定结晶器中钢液凝固坯壳厚度,研究了结晶器中钢液凝固系数变化情况,结合对漏钢时坯壳的解剖分析,评价了现有的铸机结晶器的综合冷却能力,为铸机高拉速生产提供了重要依据。     

板坯连铸机凝固层厚度的研究

本研究工作运用“射钉法”铁标定了舞钢板坯连铸机二镒区凝固坯壳厚度及凝固系数,为评价现在二冷系统的冷却能力,制定合理的二冷配水制度和高拉速条件下的工艺参数以及探讨铸坯质量缺陷的成因提供了重要依据。     

连铸坯凝固终点测定

通过对宝钢连铸板坯的射钉检测，确定了连铸二冷研究模型和凝固固坯壳厚度的适用条件和范围，为现场生产过程中改变连铸二冷工艺参数、实现高拉速和热送－热装提供了依据。     

射钉法在铸坯凝固终点预报模型中的应用

为了精确掌握连铸机的综合冷却特性,验证铸机模型计算的准确性,进而为优化二次冷却制度提供依据,采用射钉法分别对新钢3号特厚板连铸机中碳钢和高碳钢进行了射钉试验,测量出典型工况条件下矫直区前后位置处铸坯凝固坯壳厚度,并以测得的凝壳厚度为边界模拟预报出凝固终点的位置。从模型计算预报的结果来看,中碳钢在典型工况条件下凝固终点的位置距离弯月面的距离为33.7m,而高碳钢在典型工况条件下凝固终点的位置距离弯月面的距离为27.6m。射钉试验与凝固模拟相结合预报的凝固末端为末端大压下位置设定提供了理论依据。     

板坯连铸二冷动态配水的研究与应用

以津西钢铁集团股份有限公司2~#板坯连铸机为研究对象,建立凝固传热数学模型,分析了连铸坯的温度场及其坯壳厚度以及二冷各段的回温,同时通过凝固坯壳射钉测厚对模型进行校正。采用离线计算在线控制的二冷动态配水模式,在传热模型的基础上通过优化建立拉速、过热度和冷却水量的关系。经过实际应用验证了配水方案的有效性。     

大圆坯连铸二冷配水设计模型的开发

根据钢厂新建Φ600 mm圆坯连铸机的主要技术参数,建立柱坐标一维非稳态连铸坯凝固传热数学模型,运用有限差分法求解并编制相关程序,分析拉速、过热度、冷却强度对铸坯温度的影响,实现在给定水量下连铸坯温度场的计算。浇铸Φ500 mm轴承钢GCr15SiMn计算得出拉速每提高0.1 m/min,出结晶器处凝固坯壳厚度减薄约7.9 mm,凝固终点延长6.7 m。