电磁搅拌作用下连铸结晶器内液面波动行为

电磁搅拌对连铸结晶器内钢液液面波动有重要的影响。以某钢厂直径为250 mm 连铸圆坯结晶器及电磁搅拌器的相关参数为原型,采用湍流模型与多相流模型相结合的方法对电磁搅拌作用下连铸结晶器内钢液液面波动行为进行研究,分析了电磁搅拌作用下钢液液面产生变化的成因。研究结果表明：电磁搅拌作用下钢液液面呈旋转抛物面,与无电磁搅拌作用下的液面截然不同;电磁搅拌作用下钢液液面波动实质上是电磁搅拌电磁力作用的结果。水口附近液面波动会随着电磁搅拌强度的增大而增强,达到一定值时出现卷渣现象。在实际生产过程中,为获得较好的搅拌效果,应考虑结晶器内的液面波动及卷渣行为。     

测弯月面流速调控连铸钢流

据日刊报道　连铸坯的表面质量与形成初期坯壳的不均匀长大、结晶器内保护渣卷入钢液、坯壳内吸入夹杂物和气泡等因素密切相关。通过采用电磁制动与电磁搅拌以及调整浸入式水口的形状与深度 ,可以控制结晶器内的钢液流动状态 ,但是这类方法却难于准确评价和控制钢液流动。为此 ,通过测定弯月面的流速控制钢液流的流动是必不可少的。住友金属工业公司开发出可测定流速绝对值的“钢液流速计”,将其用于连铸机结晶器内弯月面钢液流速的测定 ,在高速铸造时能够准确确定弯月面的最佳流速。测弯月面流速调控连铸钢流     

大方坯径向水口旋流效应及其对凝固的影响

通过改变水口侧孔钢水流动方向可以控制结晶器内钢水流动与换热。采用流体动力学与凝固模拟方法对比研究了浸入式四分径向水口不同出流方向对大方坯连铸结晶器内流动、传热和凝固行为的影响。结果表明,侧孔方向对浇注过程结晶器内钢水的流动与凝固行为有显著影响。当水口侧孔水平旋转角度为30°时,结晶器内形成较好的水平旋流,可以有效降低侧孔出流钢水对坯壳的冲刷作用,并有利于结晶器内自由液面过热度的提高。比较不同侧孔出流角度发现,利用普通径向四分水口在一定安装角度下的旋流效应不仅对于初生坯壳的均匀生长以及自由液面的冶金效果产生有利影响,还可能在不改变水口结构条件下获得类似结晶器电磁搅拌的旋流效应。     

水口位置对小方坯结晶器内流场和凝固的影响

由于弧形连铸水口对中时结晶器内外弧流场失去对称特性,以及连铸现场生产时存在内外弧温度不均现象,严重影响连铸坯凝固质量,因此研究水口位置对改善流场分布显得尤为重要。建立了钢液在弧形结晶器中电磁、流动、传热和凝固耦合的数学模型,研究了SEN偏移方向及偏移量对钢液流动的影响,并引入对称指数I_s评价凝固坯壳的的均匀性。研究发现,水口向内弧偏移增大了流场差异性,并产生偏流现象,且电磁搅拌的应用会加剧此现象。当SEN向外弧偏移时,无论是否施加电磁搅拌,各平面I_s指数均先增加后降低,能一定程度上改善结晶器内流场分布,使其趋于对称,有利于提高铸坯质量。M-EMS开启时,随水口向外弧偏移量的增加,涡流中心逐渐移至电磁搅拌中心面的中心。且钢液流动并非以内外弧呈对称形态,而是存在一定的偏转角,使得所有案例的内外弧温差均有所增大,但对于M-Case 6,温差增幅仅为1.666℃。当SEN向外弧偏移6.5 mm时,I_s指数及凝固坯壳均匀性最高,内外弧速度几乎重合,内外弧温差最小,钢液流场分布最佳,流场、温度场及凝固坯壳均得到了显著改善。通过调整水...     

电磁搅拌作用下水口深度对液面波动的影响

 结晶器内液面波动会影响连铸坯的质量,施加电磁搅拌使钢液的液面呈旋转抛物面。电磁搅拌电流过大或拉速过高会造成保护渣卷渣现象,对铸坯质量造成不利的影响。以某钢厂[?]250 mm连铸圆坯结晶器电磁搅拌为研究对象,采用电磁-流体单相耦合的方式及流体体积函数VOF模型,建立描述结晶器电磁搅拌作用下液面波动的数学模型,研究电磁搅拌作用下浸入式水口深度对液面波动的影响。研究表明,通过增大水口深度,能够改善因电磁搅拌强度过大或拉速过大造成的卷渣现象,减小水口附近的液面波动。     

电磁搅拌下连铸圆坯凝固传热及应力的数值模拟

 针对电磁搅拌作用下碳钢在连铸结晶器内的凝固过程,考虑铸坯和结晶器内的接触状态,建立了完全热力耦合的三维稳态有限元模型。结果显示,电磁搅拌加快了钢液热量的释放,使气隙生长延迟,与无外加磁场的情况相比,坯壳内的等效米塞斯应力加大,凝固前沿附近超过了材料能承受的抗拉强度,且处于脆性温度范围区间,可能诱发裂纹形成。     

电磁制动条件下板坯结晶器内钢液冶金行为的数值模拟

用数值模拟方法研究了有无电磁制动时结晶器内钢液的冶金行为.结果表明:应用电磁制动使结晶器内钢液的速度得到很强的抑制,自由液面最大速度从0.17 m/s减小到0.02 m/s;铸坯内部局部区域钢液温度升高,表面坯壳温度降低；窄面和铸坯角部坯壳有些变厚,宽面坯壳厚度稍稍变薄.     

优化10PCuRE炼钢工艺消除铸坯表面纵裂纹

10PCuRE钢是一种C含量较低、P含量很高的稀土钢种,浇铸时难度大,板坯容易产生裂纹和夹杂等缺陷。针对10PCuRE连铸坯表面纵裂缝问题,对原10PCuRE钢冶炼工艺进行了优化,加强了出钢过程的钢液脱氧,并用合成渣技术和强化吹氩搅拌,以改善钢包中的渣—金反应;结晶器中使用专用稀土保护渣以在浇铸过程中有效地防止钢液的二次氧化,较好地润滑初始凝固坯壳和结晶器内模壁,降低表面热裂纹的倾向。应用优化后的冶炼工艺后,钢中氧含量和硫含量得到控制,稀土利用率提高,连铸坯表面纵裂缝消失,铸坯角部裂纹和内部裂纹问题大大改善,并且成品钢成分、晶粒组织、夹杂物的级别均得到了很好的改善。     

不同宽度H2结晶器流动、传热凝固行为对比

薄板坯连铸工艺的H2漏斗形结晶器可以生产宽度860～1 730mm的铸坯.对不同宽度H2结晶器内钢液流动、传热凝固行为进行研究,能加深了解H2结晶器内的冶金行为,并为H2薄板坯连铸设备制造及工艺参数优化提供指导.采用数值模拟技术研究拉速4.5 m/min时,宽度900、1 300、1 700mm结晶器内钢液流动、传热凝固行为.结果表明:结晶器宽度增加,流场变化显著,钢液自由液面近水口处波动加剧.不同宽度下,结晶器出口处铸坯坯壳厚度及其表面温度的差别主要体现在靠近铸坯窄边处.     

高速连铸结晶器内凝固传热行为及其均匀性控制

从分析高拉速包晶钢板坯连铸结晶器内凝固传热行为特征入手,首先阐明拉速对结晶器内的界面热阻、凝固坯壳的温度与应力分布的影响规律,研究发现拉速超过1.6 m·min?1时,界面热阻明显增加,拉速由1.4 m·min?1提升至1.6 m·min?1和1.8m·min?1时,出结晶器坯壳厚度相应减少约10%,其发生漏钢的危险不断增加;在此基础上,阐述了结晶器的内腔结构、保护渣、振动与液面控制等控制结晶器内坯壳凝固均匀性的相关技术。要实现高速连铸,首要应考虑结晶器内腔结构的优化设计,使其能更好地迎合凝固坯壳的生长,研制适合包晶钢等凝固特点的专用连铸保护渣至关重要,铸坯鼓肚控制也是保障高拉速液面稳定的关键。      

淮钢特殊钢大型圆坯连铸工艺装备特点及实践

淮钢生产碳素、合金结构钢、锚链钢、轴承钢、齿轮钢及低合金高强度钢生产流程为80 t转炉-90 t LF-100 t RH-喂线-Φ380～Φ600 mm圆坯CC工艺。中间包容量40 t,自动控制弧形管式结晶器液面,喷水+气雾2次冷却,M-EMS+F-EMS电磁搅拌,连铸机拉速0.3～0.8 m/min,年生产能力120万t圆铸坯。文中介绍中间包、结晶器、电磁搅拌、二次冷却的设备特点和相关工艺的优化和圆坯冶金质量的改善。     

水口结构对连铸中低碳钢流场和温度场的影响

 为研究水口结构形状对连铸中低碳钢结晶器内流场和温度场分布的影响,采用有限容积法建立连铸圆坯三维数学模型,模拟了不同水口形状下圆铸坯的流场和温度场。结果表明,在水口浸入深度为80 mm、其他参数不变时,与直水口相比,旋流水口使钢水冲击深度降低,结晶器内涡流增强,弯月面温度和二冷区凝固率提高,且随着水口数量的增加,弯月面波高和结晶器出口温度降低;采用旋流水口并施加结晶器电磁搅拌(M EMS)时,结晶器中钢液温度升高,弯月面有卷渣行为,结晶器出口未形成凝固坯壳。在实际应用中,应避免同时使用M EMS和旋流水口,或使用旋流水口时采用低强度的M EMS。     

20钢Φ300 mm圆铸坯中间裂纹成因分析和改善工艺措施

针对20钢φ300mm圆铸坯低倍组织出现中间裂纹的位置和形貌,结合连铸设备和工艺进行分析,得出结晶器内坯壳厚度不均匀,拉矫机矫直压力波动大,铸坯在受到热应力和矫直应力的作用下沿晶界开裂形成中间裂纹。通过改善结晶器软化水和连铸二冷水的质量,钢水过热度由25～35℃降至20～30℃,结晶器电磁搅拌电流由550 A降至350 A,稳定矫直压力,铸坯矫直温度≥950℃,避免了圆铸坯中间裂纹的出现。     

Effect of Electromagnetic Stirring on Molten Steel Flow and Solidification in Bloom Mold

The effect of electromagnetic stirring on molten steel flow and heat transfer in a 260 mm× 300 mm bloom mold was investigated by using a method combining both finite element method and finite volume method. The simu lation results related to magnetic fields were consistent with the onsite measured data. The magnetic flux density in creased with increasing the current intensity but decreased with increasing the current frequency. Electromagnetic stirring caused molten steel to flow with rotation on a horizontal section and two sets of recirculation regions with opposite fellow directions in a longitudinal section formed. The maximum tangential velocity increased with increasing the current intensity and frequency. Furthermore, the superheat degree of the molten steel on the outlet cross section of the mold decreased with increasing the current intensity. growth zone of solidified shell in the effective stirring zone. bearing steel, the appropriate values of current intensity and to be 300 A and 3 Hz, respectively. Electromagnetic stirring caused the emergence of a zero For the 260 mm N 300 mm bloom continuous caster of current frequency of electromagnetic stirring were found     

20CrMnTiH齿轮钢铸坯宏观碳偏析对轧材带状组织的影响

20CrMnTiH钢Φ130 mm圆钢的生产工艺流程为120 t BOF-LF-VD-300 mm×430 mm坯连铸-连轧。不同连铸工艺(过热度15～30℃,电磁搅拌0～400 A)生产的连铸坯和轧材的宏观碳偏析表明,较高的过热度和过强的结晶器电磁搅拌会加重20CrMnTiH钢连铸坯和轧材的宏观碳偏析;严重的宏观碳偏析,加剧晶枝偏析,提高钢的带状组织级别并提高退火钢材正偏析区的硬度值。     

Effects of continuous casting process parameters on carbon segregation degree of 38CrMoAl steel big round billet

The effects of continuous casting process parameters (superheat degree, casting speed and F- EMS) on the carbon segregation of round billet with diameter 600mm of 38CrMoAl steel were investigated by industrial experiments and numerical simulations. The results show that the equiaxed crystal rate and solidification structure both affect the carbon segregation. When the superheat is low, shrinkage tends to occur, and the shrinkage is often accompanied by severe segregation. When the superheat is high, the equiaxed grain ratio is lower, carbon segregation is also severer, so the superheat degree is controlled at 30??. With the increasing of casting speed?? it can obviously spur the growth of columnar crystals and formation of central pipe; both columnar crystals and central pipe are the major cause of segregation, so the suitable casting speed is 0. 19m/min. Final electromagnetic stirring has the effect of uniform liquid steel composition and temperature, which increases the density of solidification structure, and reduces the central shrinkage hole, thereby reducing carbon segregation, but the electromagnetic stirring effect is greatly affected by the installation position. Based on comprehensive consideration of the production and quality in practical production, the suitable process parameters are established: the optimal superheat is 30??, casting speed is 0. 28m/min, the combination of electromagnetic stirring is M- EMS+S- EMS+F- EMS, and the corresponding electromagnetic stirring parameters are M- EMS of 101A/2Hz??S- EMS of 200A/8Hz??F- ME of 900A/8Hz. Under the above process conditions, it will be more reasonable for the F- EMS installation position to move 0. 4-0. 5m toward the meniscus.     

50CrMo钢Φ600 mm连铸圆坯中心裂纹分析及工艺改进

钢厂90 t LD-LF-VD-CC流程生产的Φ600 mm钢50CrMo连铸圆坯中心裂纹比率达到30%,分析得出：连铸圆坯中心裂纹全部出现在内弧一侧。主要原因是该钢种柱状晶发达,内弧柱状晶基本延伸到圆坯中心,在矫直时圆坯中心产生开裂并向内弧侧扩展。通过采取将结晶器电磁搅拌电流由260 A提高到400 A,中间包钢水过热度由30～50℃降到15～30℃,拉速由0.34 m/min降到0.28 m/min,进拉矫机前支撑辊及拉矫机辊道对弧精度由0.40～1.00 mm降到0.20 mm以下等措施,50CrMo钢Φ600 mm连铸圆坯中心裂纹全部消除。     

GCr15钢大方坯结晶器电磁搅拌工艺参数优化研究

摘要：为明确不同电磁搅拌条件对结晶器内钢液流动、传热行为的影响规律,对现场大方坯连铸结晶器电磁搅拌工艺参数的配置提供依据,采用ANSYS Fluent及Maxwell研究了320mm×280mm断面GCr15高碳轴承钢连铸过程中结晶器电磁搅拌工艺参数对结晶器内钢液温度场、磁场特性、注流冲击深度及液面波动的影响规律。研究结果表明,在M-EMS作用下,结晶器内钢液温度的耗散明显优于无电磁场作用工况,有利于改善结晶器内温度均匀性。注流的冲击深度随电流强度的增大而降低,而频率改变对钢液冲击深度影响不明显。当电磁搅拌电流强度一定时,随着搅拌频率增加,液面波动趋于平缓;当搅拌频率一定时,随着电流强度增加,液面波动变剧烈。对于320mm×280mm断面GCr15高碳轴承钢不同工艺进行工业试验,只改变结晶器电磁搅拌参数,从300A/2Hz调整到350A/3Hz,铸坯横截面中心碳偏析指数从1.06降低到1.01,铸坯纵截面中心碳偏析指数的平均值从0.98升至0.99,适合该钢种结晶器电磁搅拌工艺参数为350A/3Hz。     

Research on segregation control for round billet of anti-sulfur steel

The carbon segregation that occurs in a round billet leads to instability in the anti-sulfur steel pipe.The maximum difference in the C content of these billets can reach 0.08%,and the equiaxed grain ratio is about 37.0%.In this paper,reasonable casting and mixing parameters were obtained by a study of the casting process,mold electromagnetic stirring,and the final electromagnetic stirring process.First,a mathematical model was established for the solidification and heat transfer of round-billet continuous casting using the characteristics of the continuous-casting process for sulfur-resistant steel pipes.The relationship between the casting speed,cooling-water ratio,and thickness of the shell at the final stirring position was analyzed.Then,the electromagnetic force and the liquid steel flow velocity were simulated and used to obtain reasonable parameters for the mold and final electromagnetic stirring.Through optimization of the casting and electromagnetic stirring technologies,the equiaxed grain ratio of the continuous-casting round billet increased to 53.4%and the maximum difference in the C content of the billet reduced to 0.031%.