连铸工艺因素对铸坯凝固过程影响的模型研究

建立了武钢连铸板坯凝固传热数学模型，计算凝固过程温度场分布，应用模型探讨了连铸工艺因素对铸坯温度和凝固过程的影响，并提出提高铸坯温度的工艺手段：适当提高拉速、控制二冷喷水量和改善二冷末端冷却方式，能提高铸坯温度，提高浇注过热度对高温出坯不利。     

82B铸坯碳硫偏析和低倍缺陷控制的试验研究

通过现场试验和实验室分析相结合的方法,对不同连铸工艺条件下生产的82B铸坯的碳硫偏析和低倍缺陷进行了系统研究。结果表明:过热度、拉速和末搅拌3个影响铸坯偏析的因素随铸坯内部位置的变化和偏析元素种类的不同所起的作用大小不同。适当增加二冷强度可以有效地减轻铸坯的碳硫偏析特别是中心部位的碳硫偏析。二冷强度过高,二冷区存在喷水冷却不均匀的现象,导致铸坯内部产生中间裂纹。铸坯凝固末端使用电磁搅拌能够明显改善中心疏松和中心缩孔。     

基于变比水量的二冷控制系统

依据酒钢连铸机的具体条件,建立了方坯连铸二冷喷淋系统的变比水量控制模型,实现了随铸坯钢种、断面尺寸及拉速变化对各回路水量连续实时控制。不仅方便现场工程师进行参数调整也稳定了铸坯表面的温度,从而改善了铸坯表面质量和内部质量。经现场应用表明,利用变比水量配水模型所制定的二冷配水制度是合理的,得到的铸坯质量良好。     

目标温度动态控制二冷配水的研究

通过对连铸坯凝固过程分析,建立铸坯凝固传热模型,并根据连铸工艺条件,确定目标温度,基于目标温度开发动态二冷配水控制模型。在不同的钢种、拉速等工艺条件下建立水量与温度场的关系,通过凝固模型和二冷配水控制模型保证铸坯表面目标温度与模拟温度相同,适时调整二冷水量,保证铸坯温度场稳定。     

Φ150mm圆坯连铸机提拉速实践

建立凝固模型并结合射钉试验对模型进行验证,通过理论分析研究了不同拉速和过热度对铸坯凝固过程的影响。理论上证明了试验铸机Φ150 mm断面拉速提高至2.7m/min的可行性。通过优化结晶器冷却、结晶器电磁搅拌以及二冷工艺的参数,将实际拉速提高至2.7m/min后,获得了表面质量和内部质量良好的圆坯,满足计划要求。同时结果也表明,中间包钢液过热度及二冷冷却不均容易造成铸坯中心缩孔以及中间裂纹等铸坯质量不稳定的问题。     

高强钢板坯二冷三维动态配水的在线控制

为解决某钢厂高强钢板坯二冷动态配水模型的不足,开发了新的三维二冷动态配水系统,并通过钢厂现场实验,数据采集和分析,校验和完善二冷区铸坯凝固传热计算数学模型,并结合测典型点的铸坯表面（铸坯中心、铸坯角部）温度测定,修正新开发的模型。在线应用该系统,进而优化工艺参数,制定合理的配水制度,降低高强钢封锁率和裂纹发生率,提高铸坯的表面质量和内部质量。     

大方坯轴承钢GCr15凝固传热数值模拟

以某钢厂断面尺寸为280 mm×320 mm大方坯轴承钢GCr15为研究对象,借助ProCAST软件,建立了二维大方坯凝固传热模型,研究了拉速、比水量、过热度等工艺参数对铸坯凝固过程的影响,同时通过对铸坯中心固相率的研究,确定了与末端电磁搅拌位置、轻压下区间相匹配的最优拉速。结果表明,拉速的变化对铸坯中心固相率、凝固终点位置的影响最大,比水量的影响较大,过热度的影响最小;拉速每增加0.1 m/min,凝固终点平均增加1.97 m,二冷比水量每增加0.1 L/Kg,凝固终点平均减小0.82 m,过热度每增加10 ℃,凝固终点平均增加0.27 m。最佳拉速为0.85 m/min,此拉速下末端电磁搅拌位置和轻压下区间与铸坯合理的中心固相率相匹配。     

圆坯连铸凝固传热数学模型及应用

建立了Φ400mm大断面圆坯连铸凝固传热的数学模型。应用该模型计算了过热度、拉速以及冷却强度等因素对铸坯温度、坯壳厚度、凝固终点的影响,为现场生产确定了合理的二冷工艺参数。生产实践证明,当生产Φ400mm铸坯的拉速达到0．4～0．6．dmin时,自动控制的二次冷却制度满足工业连铸要求,可得到优质铸坯。     

动态二冷配水在方坯连铸机上的应用

合理的动态二冷配水能有效地提高铸坯质量,也是连铸过程中重要的控制环节。某钢厂由于过热度控制比较差,导致铸坯表面温度和凝固末端位置变化很大,影响铸坯质量。通过使用“等效拉速”和“凝固模型控制”相结合的方法,调整不同过热度情况下各个冷却分区的水量,保证在稳定的拉速,不同过热度的情况下,铸坯表面温度和凝固末端位置稳定。     

连铸坯凝固传热数学模型的研究

建立连铸坯凝固传热数学模型，利用现场实测数据对所建模型进行了验证，并对影响铸坯温度和坯壳厚度的拉坯速度、浇注温度、二冷区水量等因素进行了分析。结果表明：模型的计算精度满足实际生产的需要，影响因素中，拉坯速度和二冷区水量对铸坯温度和坯壳厚度的影响最大。因此调节拉速，改善二冷区制度是铸坯生产工艺中的重要操作。     

220方低碳合金钢铸坯质量提升的实践

为了研究出脱方和表面裂纹对铸坯质量的影响情况,通过理论及生产实践,采用了改善保护渣与钢种的匹配情况、调节结晶器水缝间距和优化二冷工序的方法,并比较了不同大R角铜管对表面裂纹的影响,优化设计了结晶器,从而抑制铸坯脱方和表面裂纹。结果表明,在进行大R角铜管对220方坯表面质量优化实践中,合理控制脱方诱因以及有效控制铸坯表面裂纹可以稳定提升铸坯质量。     

异型坯连铸机Q235B生产实践及工艺

为给型钢提供优质的铸坯,减少腹板裂纹、中心疏松等质量缺陷发生,研究了Q235B生产过程中的工艺条件,掌握了铸坯腹板裂纹和中心疏松产生的机理。通过控制钢水成分和洁净度、优化结晶器冷却及二次冷却工艺、优化保护渣工艺及水口插入深度等措施,保证铸坯在凝固过程中实现冷却均匀,降低铸坯表面温降,有效杜绝了铸坯表面腹板裂纹的发生,铸坯中心疏松等级控制在1.0以下。     

基于遗传算法的板坯连铸凝固模型表面喷雾冷却优化研究

目的对连续铸造过程中凝固模型表面喷雾冷却进行优化,实现表面温度的最优冷却。方法分析板坯的连铸工艺过程,推导板坯连铸的凝固模型,获得热传递方程式,对冷却过程的边界条件进行约束。对凝固模型进行仿真验证,与基准温度变化曲线进行比较。结合具体实例确定冷却过程中需要优化的目标对象,采取遗传算法搜索最优解,对相关参数进行仿真。结果和优化前相比,优化后板坯凝固过程中单位时间内温度变化波动较小,水流量密度最大值约为35 L/(m~2·s)。结论优化后的板坯连铸过程中单位时间内喷雾冷却温度变化均匀,喷水量较少,能避免板坯连铸凝固模型表面裂纹的产生,提高产品的质量,效果较好。     

铁素体不锈钢板坯连铸机技术要点

结合铁素体不锈钢连铸过程高温凝固特性,拟新建的双流铁素体不锈钢板坯连铸机采用直弧型连续弯曲连续矫直的特殊技术,选用全程无氧化浇铸、大容量中间包、结晶器自动液面控制减少钢水中夹杂物;采用摩擦力监测、结晶器漏钢预报保证浇铸的连续性;合理设计动态一冷和二冷配水等提高铸坯表面质量,并设计采用电磁制动、低过热度浇铸、二冷电磁搅拌、二冷动态轻压下技术提高铸坯内部质量。     

粒子群算法在优化板坯二冷制度中的应用

提出了一种基于带有变异算子的改进粒子群算法对二冷区水量进行优化的新方法。首先应用凝固原理和时空有限体积法建立连铸板坯凝固传热的数学模型，数值模拟结果与现场实测结果相符。再利用改进粒子群优化算法对二冷区各段的水量进行优化，优化之后的二冷制度使铸坯各段表面温度冷却速率和温度回升速率趋于平缓，与冶金准则对改善铸坯冷却过程和提高产品质量的要求相吻合。     

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酒钢CSP连铸连轧生产线生产热轧卷板过程中,阶段性出现表面纵裂纹缺陷,导致大量废品。研究过程对缺陷在厚度规格、宽度规格的统计规律进行了分析,对成品板材缺陷与铸坯缺陷宏观形态与分布特征进行了对比,对成品板材裂纹缺陷进行了金相分析,并使用扫描电镜对缺陷进行了形貌与能谱分析。最终确定此种裂纹发源于结晶器弯月面处凝固前沿不均匀的热力学条件,在结晶器锥度不合适、二冷区冷却不均匀条件下进一步发展,导致铸坯表面裂纹达到足以产生成品表面裂纹的程度。按照分析结果,针对钢水成分、主要浇注工艺参数、保护渣、连铸设备等各个方面制定出控制措施,在实际应用中取得了显著效果。     

大方坯连铸40Cr凝固特性及铸坯质量的研究

以新冶钢410mm×530mm断面大方坯铸机生产的40Cr为研究对象,采用射钉试验及酸浸低倍试验研究了40Cr的凝固过程,并根据试验结果对在线动态二冷配水和轻压下模型进行了标定。试验结果证明：结合射钉试验与离线大方坯凝固传热数学模型可有效地校正在线动态二冷配水和轻压下模型,并优化二冷配水和凝固末端轻压下工艺,显著地提高铸坯内部质量。     

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.