板坯连铸结晶器内温度场/应力场耦合分析

在考虑结晶器铜板中水槽结构的尺寸和分布的基础上,建立了连铸结晶器内温度场和应力场之间耦合过程的有限元分析模型.通过耦合计算,发现宽窄面方向上的坯壳与结晶器壁间的气隙沿拉坯方向上的变化规律,为分析铸坯在结晶器中产生的质量问题以及设计有关结晶器工艺和结构参数提供了理论研究的手段.     

连铸振痕的控制

为确保高速浇铸而无漏钢，必须搞清楚初期凝固坯壳与结晶器壁之间结晶器保护渣的润滑状况，同时这一点也是控制弯月面处理固壳的形成，保证板坯表面质理的基本前提。使用模拟方法计算了结晶器振动过程中，结晶器壁与坯壳间隙间流进的结晶器保护渣量，并分析了与板坯表面振痕深度相关的坯壳变形。模型计算结果与连铸板坯的表面质量吻合很好。     

沟槽结晶器初生坯壳热力耦合模拟研究

针对钢在板坯连铸结晶器内的凝固过程,建立二维完全热力耦合有限元分析模型.应用Marc软件在计算机上运行求解,模拟在结晶器铜板内壁划分不同间距纵向沟槽时的铸坯形成过程,研究划分沟槽对坯壳形成过程的影响.结果表明:沟槽可改善结晶器铜板与坯壳间传热,有利于坯壳的均匀形成,削弱偏角区应力集中,降低裂纹发生可能性.     

基于耦合模型的板坯连铸结晶器内温度场分析

基于热力耦合模型对板坯连铸结晶器内温度场进行了分析.特别考虑了结晶器铜板水槽的结构尺寸和分布对铜板和铸坯温度场的影响.结合实际工况,对两种板坯铸机结晶器铜板连铸过程的温度分布特点进行的比较分析,证明了模型的实用性.同时也表明所建立的模型为分析铸坯在结晶器中产生的质量问题以及有关结晶器工艺和结构参数的设计提供了理论研究手段.     

酒钢连铸板坯表面纵裂成因分析及预防措施

连铸板坯表面纵裂起因于结晶器弯月面初生凝固坯壳厚度的不均匀性。针对酒钢4号连铸机的实际生产情况，调查影响板坯表面纵裂的因索，认为连铸板坯纵裂与结晶器冷却强度、钢水成分、夹杂含量、拉坯速度、钢水过热度等诸因素密切相关。通过采取相应的措施，使连铸坯纵裂指数有一定改善。     

固体声系统早期识别连铸坯拉漏

据Stahl und Eisen No12,1990,P109报道,德国蒂森公司和振动测量仪表公司(SMS)合作,研制出一种早期识别连铸坯拉漏的智能自适应系统。在连铸操作发生变化,更换结晶器、改浇其他钢种和改变板坯断面尺寸以及结晶器形状时,该监视系统能够针对实际条件迅速实现匹配和最佳化。在浇铸期间,结晶器振动台架使结晶器沿正弦轨迹作上下运动,防止坯壳粘附在铜板上。同时结晶器内添加浇铸保护渣,加强润滑。连铸坯离开结晶器时,坯壳厚度通常为10～15mm。如果坯壳粘附在铜板上,由于     

板坯连铸机拉速优化控制模型

以板坯连铸机二维非稳态传热数学模型为工具，对连铸的工艺参数进行分析，从而得出影响铸机拉速的限制性因素是铸坯出结晶器时坯壳厚度。在计算机上对诸多工况铸坯的凝固过程做了琥交试验，回归了出结晶器时坯壳厚度与拉速、过热度的计算公式，为板坯连铸机浇铸速度的控制提供了理论依据，对稳定连铸机生产和进一步发挥现有铸机的潜力具有一定的实用价值。     

基于连续模型的板坯连铸凝固过程的数值模拟

结合实际测量数据，建立了基于连续模型的板坯连铸过程流场、温度场和凝固的三维耦合数学模型。计算结果表明：该模型可用于描述连铸板坯结晶器和整个二冷喷水区的凝固进程；凝固坯壳的生长限制了流体流动的空间，加快了水口出口钢流的动量衰减；流体流动加快了铸坯内部传热机制由对流向热传导传热的转变进程，控制了两相区的发展。     

301不锈钢板坯结晶器出口热力耦合数学模型

针对某厂301不锈钢连铸坯表面裂纹缺陷发生率高的生产问题,建立了301不锈钢板坯连铸结晶器内凝固坯壳形成及应力和变形的热力耦合模型。该模型考虑了包晶钢高温相变特征及其结晶器内的凝固特点。利用有限元软件ANSYS,采用三维瞬态热传导有限元、生死单元技术及三维热弹塑性接触有限元算法进行求解,对301不锈钢板坯结晶器内凝固过程进行了研究。结果表明,结晶器出口处铸坯宽面中心温度最低,距角部40 mm处温度最高,坯壳最薄,随δ-Fe转变量增加,出口处坯壳温度升高,坯壳厚度变薄。铸坯宽面中心位移变形最小,角部最大,窄面位移量大于宽面。随δ-Fe转变量增加,出口处应力水平下降,热点区附近成裂指数增加,发生纹裂机率增大。     

酒钢连铸板坯表面纵裂的成因分析及改进措施

连铸板坯表面纵裂起因于结晶器弯月面初生凝固坯壳厚度的不均匀性.针对酒泉钢铁公司4号连铸机的实际生产情况,分析了影响板坯表面纵裂的因素,发现连铸板坯纵裂与结晶器冷却强度、钢水成分、夹杂含量、拉坯速度、钢水过热度等诸因素密切相关.通过采取相应的措施,可使连铸板坯纵裂指数有一定改善.     

新型钢包整体温度场和应力场三维数值模拟

针对新型300t钢包,采用三维有限元数值模拟的方法研究了包壳的整体温度场分布。重点研究了包壳外表面高度方向、桶体与包底连接环焊缝处的温度分布以及钢包一些辅助结构对包壳温度场的影响,从而掌握钢包包壳温度场的分布规律,为新型钢包的日常维护以及如何延长钢包的使用寿命等方面的工作提供一定的依据。     

圆坯连铸结晶器温度场模拟与坯壳厚度预测

基于连铸圆坯结晶器温度与热流实测数据,建立了连铸圆坯凝固的三维传热模型,计算出结晶器和铸坯的温度场,并得到铸坯的固相率与坯壳厚度分布情况.温度计算结果与实测数据符合较好,表明此数学模型能够较为准确地反映实际情况.讨论了拉速、浇注温度等因素对坯壳厚度的影响,并对利用模型计算与经验公式计算得到的坯壳厚度进行了对比.     

结晶器铜管导热过程的研究

针对结晶器铜管导热过程进行研究，分析了影响顺铜管温度场的因素，对结晶器铜管变形造成的危害进行了论述。     

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。     

影响弧形小方坯结晶器温度场的因素分析

根据现场实际工艺条件，建立弧形小方坯结晶器二维非稳态传热的数学模型，采有限单元法求解温度场；并分析、讨论钢水含碳量、冷却水的流带和温度以及铜壁厚度对温度分布的影响。     

高效连铸抛物线锥度结晶器的研究与设计

应用凝固理论对高效连铸条件下结晶器内初生坯壳生长规律、铸坯的凝固收缩特性进行了系统研究。利用结晶器锥度设计的最小气隙原则,建立结晶器设计计算模型,开发出高效连铸抛物线锥度结晶器设计系统。该系统可依据工艺条件设计出满足不同钢种和拉速条件的结晶器锥度、内腔曲线方程、上下口以及任意间位置的内腔尺寸,为结晶器的生产提供操作数据和理论依据。最后分别讨论了钢种、结晶器长度、拽坯速度、铸坯断面尺寸与结晶器锥度、凝固收缩系数的关系。     

板坯结晶器钢液流动传热和摩擦行为的数值模拟

结晶器摩擦力对连铸顺行非常重要,而钢液流动行为会影响铸坯温度场和保护渣分布,可能对铸坯摩擦力产生一定的影响.利用Fluent软件建立结晶器内钢液流动、传热三维数学模型,并将温度场数据导入Ansys计算铸坯应变,然后根据铸坯-保护渣-结晶器摩擦行为数学模型讨论了渣膜润滑情况,对比了不同水口底部形状下结晶器内液态、固态和总摩擦力.结果表明:不考虑水口射流时结晶器总摩擦力比考虑水口时增大约29.4％;浸入式水口底部形状分别为凸底、平底和凹底3种情况下铸坯窄面中心温度依次降低,凝固壳厚度依次增大,固态摩擦力依次增大,总摩擦力依次增大,液态摩擦力相差较小.     

方坯高效连铸新型结晶器传热分析与应用

提出了方坯高效连铸结晶器有效结构形式,并通过ansys有限元软件,建立高效连铸结晶器与传统结晶器铜管的传热模型,并对其凝固传热以及温度场进行计算对比,重点讨论不同结构形式的结晶器在传热效率及传热均匀性方面的差异,并讨论其对高拉速下坯壳凝固的影响。结果表明,高效结晶器可以使得结晶器的传热效率提高7.8%,并且使得结晶器铜管热面最高温度降低100℃,热面温差降低到5℃以下。作者根据该理论,通过有限元优化设计,设计制造出方坯高效连铸结晶器,并应用于某钢厂155mm方断面的铸机上,稳定生产拉速达到4m/min,最大拉速达到4.46m/min。     

薄板坯连铸结晶器内流体流动特征的研究

在水力学模型实验的基础上，对初选的喇叭型、直通型和牛鼻子型３种超薄型水口进行结晶器流场激光测试，定量的研究直弧形截面薄板坯连铸结晶器内流体流动特征和水口出口速度分布，为进一步采用数学模型研究结晶器流场、优化伸入式水口结构和工艺参数打下基础。     

A Study about the Influence of Carbon Content in the Steel on the Casting Behavior

In the casting process of steels with a C‐content ranging from 0.09 to 0.53 mass%, austenite is formed as secondary crystal phase by peritectic reaction between crystal of δ ferrite and residual melt. For unalloyed or micro‐alloyed steels the C‐content or C‐equivalent influences the casting behavior of steel in the mould, such as strand shell growth, crack formation, heat transfer, temperature fluctuation in the copper plate, mould level fluctuation and oscillation marks formation. The negative casting behavior like the uneven strand shell growth, the deep oscillation mark formation, the high mould level fluctuation, the crack formation on the strand surface were found mostly for steel with C‐content or Cp between 0.10–0.13 mass%. The strand shell structure (strand shell growth, mushy zone, δ + γ phase transformation) and shrinkage of the strand shell were simulated depending on the C‐content by means of mathematical simulation. On the basis of the simulation results and of the measured high temperature strength of steel the dependence of stiffness and the irregularity of the shrinkage of strand shell on the C‐content was investigated. It was found that the stiffness and irregularity of the shrinkage of the strand shell reach the maximum value at a C‐content of about 0.12 mass%.