结晶器电磁搅拌对45钢方坯凝固结构的影响研究

通过在160 mmX200 mm连铸机上进行的试验,研究了结晶器电磁搅井对45钢方坯凝固结构的影响.研究表明,同一频率下,随搅拌电流强度的增加,铸坯的等抽晶率明显增加;电流强度不变时,随着频率的增加,等轴晶率基本保持不变;并讨论了衡量电磁搅拌效果的指标问题,通过分析磁感应强度、电磁扭矩与电磁搅拌参教的关系可以得出,铸坯等轴晶率变化趋势与电磁扭矩变化趋势有良好的一致性,电磁扭矩比磁感应强度更有效地反映电磁搅拌效果,前者更真实地衡量了电磁揽拌对钢液的搅拌强度,随着搅拌强度的提高,铸坯等轴晶率提高.通过研究,优化了结晶器电磁搅拌工艺,使铸坯等轴晶率达60%以上,改善了中心碳偏析,降低了硫松及缩孔程度.     

二冷电磁搅拌下板坯连铸机内流动和凝固行为

二冷电磁搅拌(S-EMS)是板坯连铸生产中重要的电磁冶金技术。采用数值模拟方法研究了二冷电磁搅拌对板坯连铸机内钢液流动和凝固的影响。数值结果表明,二冷区电磁辊产生的磁场主要集中在电磁辊附近。二冷电磁搅拌对结晶器钢液的流场影响不明显,对二冷区凝固坯壳的厚度影响也不明显。当上下两对电磁辊的电流方向相反时,二冷区流场呈三环式;当上下两对电磁辊的电流方向相反时,二冷区流场呈双蝶式。     

电磁搅拌下连铸方坯凝固组织模拟

运用ProCAST软件对连铸方坯凝固过程进行仿真模拟,同时利用CAFE模块对连铸坯凝固组织进行预测,模拟结晶器有无电磁搅拌条件下连铸坯凝固组织。仿真结果表明,电磁搅拌明显缩小柱状晶区、增大中心等轴晶区;对结晶器有无电磁搅拌条件下实际生产的连铸坯组织对比分析,证明模拟结果与试验结果吻合。     

电磁搅拌对HRB335铸坯质量影响的试验研究

采用对比试验研究的方法分析不同电磁搅拌强度下对低碳钢大方坯铸坯内部质量的影响,试验中采用搅拌电流分别为200、250、300、350 A.研究结果表明:增大低碳钢HRB335钢连铸结晶器电磁搅拌电流强度可以显著改善铸坯内部质量,铸坯中心区域等轴晶率由21.22%增至26.51%;搅拌电流对HRB335钢铸坯中心偏析、中心疏松等没有明显影响,铸坯横断面碳成分分布均比较均匀.使用结晶器电磁搅拌后,凝固前沿的液相对流会加剧,对以柱状晶生长的凝固前沿进行冲刷和清洗,凝固前沿的液相流动使母液与两相区的液体互相混合,使溶质浓度趋向均匀.     

齿轮钢20CrMnTiH连铸大圆坯宏观偏析控制

针对直径为?650 mm的20CrMnTiH齿轮钢大圆坯质量不稳定问题,通过对比结晶器电磁搅拌、二冷比水量等参数,取样分析连铸工艺参数对铸坯低倍组织、碳偏析量的影响。结果表明,结晶器电磁搅拌强度200 A/1.5 Hz、二冷比水量37/26(0.101 L/kg)条件下的铸坯中心等轴晶率较高,且碳元素分布更均匀,碳极差为0.01%,因此,采用该参数可以保持较高的齿轮钢20CrMnTiH的铸坯中心等轴晶率并降低宏观偏析波动的情况。     

帘线钢82B小方坯电磁搅拌结晶器多场传输行为

连铸电磁搅拌结晶器内钢液流动、传热、传质和凝固行为十分复杂且对铸坯质量影响巨大,为了进一步揭示电磁搅拌结晶器内多物理场传输行为及其相互影响规律,建立了电磁场作用下三维多物理场耦合连铸凝固模型,模拟研究了结晶器电磁搅拌对帘线钢82B小方坯连铸过程的影响。结果表明,随着搅拌电流强度增大,钢液流动加强;结晶器出口附近铸坯中心纵向流速先减小,进而流速反向,之后反向的流速增大,促进热量散失,加剧了小方坯皮下负偏析,同时促进了钢液池溶质浓度提高。当搅拌电流为280 A时,搅拌器中心铸坯横截面上最大切向速度达到0.23 m/s,距离弯月面1.5 m位置,负偏析低谷碳的质量分数为0.706%,铸坯中心碳的质量分数达到了0.872%。     

电磁搅拌和二冷区冷却强度对Incoloy800H高温合金连铸坯的内部质量影响

研究了不同方式的二冷区电磁搅拌和冷却强度对Incoloy800H高温合金连铸坯凝固组织和内部裂纹的影响。研究结果表明：施加电磁搅拌后的连铸坯内部等轴晶组织比例增加,晶粒细化。单向连续电磁搅拌增加等轴晶比例和细化晶粒的作用效果优于正反交替电磁搅拌。当二冷区冷却水流量由3.0 m3/h增加至7.1 m3/h时,等轴晶比例减小,晶粒粗化;电磁搅拌对连铸坯内部裂纹有抑制作用,且单向连续电磁搅拌效果最好。当二冷区冷却强度增加时,铸坯内部熔体的温度梯度增加从而增大热应力,同时由于电磁搅拌的作用时间的减少,使铸坯内部质量恶化,产生严重的内部裂纹。     

结晶器电磁搅拌对马氏体不锈钢连铸坯组织和表面质量的影响

试验和分析了结晶器电磁搅拌(M-EMS)对马氏体不锈钢150mm×150mm连铸坯的中心疏松、等轴晶、缩孔及表面质量的影响,并对电磁搅拌对铸坯凝固影响的机理进行探讨.结果表明,经结晶器电磁搅拌后,铸坯中心等轴晶率平均达到50%、最高57%,中心疏松均在1.5级以下,中心缩孔90%在1.0级内;铸坯表面质量由使用结晶器电磁搅拌的85%提高到97%.     

电磁搅拌对马氏体不锈钢连铸坯组织和表面质量的影响

根据工业规模生产试验的结果,分析了结晶器电磁搅拌(M-EMS)对马氏体不锈钢连铸坯(150mm×150mm)中心疏松、等轴晶、缩孔及表面质量的影响,并对电磁搅拌对铸坯凝固的影响机理进行了探讨。结果表明:经结晶器电磁搅拌后,当平均磁感应强度B为660GS时,铸坯中心等轴晶率平均达到了50%,最高达57%,中心疏松均在1.5级以下,中心缩孔90%在1.0级内;铸坯表面由使用二冷区电磁搅拌的85%提高到97%,为在结晶器电磁搅拌应用中工艺参数的优化及设计提供了一定的依据。     

电磁场作用下铜板带水平连铸熔体的流动和凝固特征

为了消除铜板带水平连铸中的微气孔、夹杂和柱状晶对接等凝固问题,提出一种基于正交磁场和直流电流相互作用的结晶器内水平电磁搅拌,并在实验室物理模拟实验的基础上,进行现场工业实验。在模拟实验中,用超声波多普勒测速仪测量该电磁搅拌下水平连铸结晶器内金属液的流动规律,并与生产实验中锌白铜板带的凝固特征相互印证,发现搅拌电流达到400A时,板带内部气孔消失,电流达到500A时板带出现等轴晶带,电流达到800A时板带坯偏析率趋于零。     

AZ61镁合金电磁连铸过程流场-温度场-组织的数值模拟

在镁合金连铸过程中,结晶器内镁液的流场和温度场分布对镁合金凝固组织有着重大的影响。深入了解连铸结晶器内镁液流场及温度场的分布可以在很大程度上改善铸坯的质量。采用有限元方法对AZ61镁合金圆坯结晶器电磁搅拌(Electromagnetic stirring, EMS)过程中流场及温度场进行数值模拟,同时对电磁搅拌条件下镁合金组织进行数值模拟。结果表明:在旋转电磁搅拌条件下镁合金受到旋转的电磁力,镁液在水平方向上围绕结晶器中心做旋转运动。随着磁感应强度从0增大到100 Gs,水平方向平均流速从0增大到6 mm/s,熔体凝固速度加快,结晶器内液相穴深度从20.2 cm减小到10.6 cm,结晶器中心到边部温度梯度减小。在电磁搅拌条件下,镁合金凝固组织中等轴晶比率增大;当磁感应强度增大到40 Gs时,晶粒由枝晶状态完全转化为类球状,晶粒平均尺寸由未搅拌时的366μm变为110μm。     

铜板带水平连铸电磁搅拌中熔体的流动和凝固

用水银模拟了磁场和直流电场作用下板带水平连铸结晶器内的流动,测量了沿拉坯方向上的流速,分析了流动对凝固过程的影响,并在模拟的基础上进行了铜合金板带水平连铸工业试验.结果表明,电磁搅拌使铸坯气孔减少或消失,平均偏析率下降,柱状晶组织细化并出现中心层等轴晶带,当电流增大到400 A以上时,气孔完全消失,解决了铜板带坯柱状晶对接问题.     

连铸管坯的缺陷

<正> 肉眼观察时,连铸坯缺陷可分为内部缺陷、外表面缺陷和形状缺陷。一、内部缺陷一部分内部缺陷与连铸时的凝固条件有关,因此首先说明连铸坯的组织。一般情况下,连铸坯的凝固组织由三个区域组成:外层等轴晶区、柱状晶区和芯部等轴晶区。外层细晶粒区是由于钢液与水冷的结晶器接触时有强烈的散热而形成的。当钢液存在局部较大的过冷度时,形成无数的晶核,由此而形成细小的多边形晶粒。继续凝固时,沿温度梯度大的方向上的晶粒比其     

薄板坯连铸机结晶器的主要特点及其技术进步

介绍了薄板坯和中薄板坯连铸机结晶器的形状和主要特点,对比分析了不同类型结晶器内钢液的表面积、钢液流动、结晶器传热、薄板坯厚度、拉坯速度等对连铸过程和铸坯性能的影响,讨论了鞍钢ASP采用的先进技术,指出近年来新建和改造的薄板坯连铸机结晶器厚度呈现增加的趋势,从而解决了设备运行的一些问题,改善了铸坯的品种质量.     

方坯连铸结晶器电磁搅拌磁场与流场数值模拟

随着高速连铸技术发展,人们对连铸坯质量的要求越来越高,结晶器电磁搅拌是保证连铸坯质量一个重要的措施.借助有限元分析方法,对小方坯结晶器电磁搅拌过程进行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.模拟结果表明: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.     

电磁搅拌优化对不锈钢连铸过程凝固组织的影响

应用磁流体力学,结合数值模拟,对不锈钢连铸二冷区电磁场搅拌器的结构进行了优化设计,并对连铸过程中的电磁场与钢水流动的关系进行了定量分析。结果发现,电磁搅拌是控制和改善铁素体不锈钢连铸坯组织的有效手段,合理的电磁搅拌控制参数如下:当电流为600~800A,频率为8~12Hz时,坯壳内部钢水流动速度达到0.6m/s时可以显著提高连铸坯搅拌区域的等轴晶率。     

3D NUMERICAL SIMULATION OF FLOW FIELD AND TEMPERATURE FIELD IN A ROUND BILLET CONTINUOUS CASTING MOLD WITH ELECTROMAGNETIC STIRRING

建立了描述圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程的三维数学模型. 采用有限元和有限体积结合的方法求解Maxwell方程组和湍流Navier-Stokes方程, 分析了结晶器电磁搅拌过程的磁场、流场、温度场和夹杂物轨迹特征, 并考虑了励磁电磁强度和频率的影响. 研究表明, 磁场模拟结果与现场实测数据一致, 电磁力在圆坯水平截面上呈周向分布. 钢液在结晶器纵截面内形成两对回流区, 且在水平截面内旋转流动; 过热钢液滞留在结晶器上部区域, 铸坯芯部温度迅速降低, 凝固前沿温度梯度提高; 大部分夹杂物积聚到结晶器上部区域旋转运动. 励磁电流强度和频率对结晶器内钢液的流动、温度分布及夹杂物运动均有明显影响.     

水口结构对连铸GCr15钢二冷区温度场的影响研究

以连铸GCr15钢二冷区钢液凝固过程为研究对象,基于有限体积法建立铸坯流场和温度场三维模型,分析不同水口结构对连铸GCr15钢二冷区温度场分布规律的影响。结果表明,与直通水口对比,旋转水口能增强结晶器内旋涡流动,二冷区出口凝固率较大。增加侧出口数目,铸坯温度降低速率加快。但钢液结晶会释放大量潜热,坯壳增长速度没有温度下降速度快。     

平行板型薄板坯连铸结晶器中钢液流动、凝固及溶质分布的三维耦合数值模拟

针对薄板坯平行板型连铸结晶器,建立了Fe—C二元合金紊流流动、凝固及溶质传输的三维耦合数学模型;并与水口模拟计算相结合,计算、分析了薄板坯平行板型结晶器内钢液的紊流流动、凝固及溶质分布．计算结果表明,由于薄板坯厚度尺寸限制,钢液液流冲击深度相对传统板坯明显减小,出水口射流对窄壁的冲击减弱,而对铸坯宽面的冲刷加强．出结晶器后,钢液流动变为向下的均匀平推运动．在结晶器出口处,由于钢液流动、凝固及溶质传输的相互作用,使得铸坯宽面靠近窄壁处的凝固壳厚度最薄,并在此处产生溶质分布强烈变化,易导致拉漏缺陷．     

圆坯结晶器电磁搅拌过程三维流场与温度场数值模拟

建立了描述圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程的三维数学模型．采用有限元和有限体积结合的方法求解Maxwell方程组和湍流Navier—Stokes方程,分析了结晶器电磁搅拌过程的磁场、流场、温度场和夹杂物轨迹特征,并考虑了励磁电磁强度和频率的影响．研究表明,磁场模拟结果与现场实测数据一致,电磁力在圆坯水平截面上呈周向分布．钢液在结晶器纵截面内形成两对回流区,且在水平截面内旋转流动;过热钢液滞留在结晶器上部区域,铸坯芯部温度迅速降低,凝固前沿温度梯度提高;大部分夹杂物积聚到结晶器上部区域旋转运动．励磁电流强度和频率对结晶器内钢液的流动、温度分布及夹杂物运动均有明显影响．