拉速对连铸方坯轻压下率的影响

结合压下率理论模型，考察了连铸方坯在不同拉速下压下率的变化规律。结果表明：方坯压下率在轻压下入口处最大，沿拉坯方向线性减少；与板坯相比，两者的压下率值在轻压下入口处相差不大，方坯压下率值在轻压下出口处较板坯压下率小；拉速每增加0．1m／min，方坯平均压下率减少约0．04mm／m。方坯压下速率的取值范围不受拉速影响，最大值为0．13mm／min，最小值为0．04mm／min。压下速率沿拉坯方向呈线性减少，拉速越大，压下速率减少越慢；方坯的平均压下速率也不随拉速变化，保持定值0．088mm／min，方坯的平均压下速率较板坯平均压下速率小。     

钢种和断面对连铸板坯轻压下效率的影响

结合轻压下效率的理论计算式,考察了板坯断面、钢种对连铸板坯轻压下效率的影响规律。结果表明:压下效率与板坯宽度、厚度呈线性增加关系,板坯宽度每增加15%,压下效率增加约4%;板坯厚度增加15%,压下效率增加约32%;钢种的两相区温度宽度越小,压下效率越高;板坯宽度与钢种对压下效率的影响较小,板坯厚度对压下效率的影响大。     

连铸板坯凝固末端大压下改善铸坯内部质量

探讨了单对辊凝固末端大压下对连铸板坯内部质量的影响。研究中,分析检测了不同拉速条件下Q345D连铸坯低倍组织特征,并对铸坯中心疏松进行了定量测量。结果表明,采用大压下能够有效改善连铸坯的内部质量。拉速为0.70 m/min时,大压下15 mm相比轻压下时铸坯在宽度1/2位置、1/4位置处的中心疏松体积均明显降低。轻压下时铸坯宽度1/2、1/4位置处的中心疏松体积分别为1.73×10-7、2.68×10-7 cm3/g;大压下15 mm时铸坯宽度1/2、1/4位置处的中心疏松体积分别为5.33×10-8、-1.84×10-8cm3/g。轻压下、大压下15 mm时连铸坯中心碳偏析均较轻,但后者相对稍重,最大值分别为1.176、1.282;轻压下与大压下条件下,铸坯宽度1/4位置中心碳偏析均高于宽度1/2位置。特别地,大压下15 mm时,铸坯宽度1/2位置、1/4位置处,连铸坯中心靠外弧侧出现负偏析,最大负偏析值为0.916。     

板坯连铸动态轻压下扇形段的受力分析和应用

通过ANSYS软件模拟了200 mm×1600 mm不锈钢板坯连铸轻压下过程扇形段铸坏的变形,得出1#到11#扇形段辊缝的动态补偿量0.2～1.0 mm.生产应用表明,拉速0.7 m/min和0.9 m/min,压下速率0.8～1.4mm/m,总压下量1.30～4.56 mm,铸坯中心偏析均有改善,铸坯厚度与没定值之差≤0.5 mm;拉速为0.7 m/min时,未采用动态轻压下时,C、S中心偏析指数为1.30,当压下速率为1.2 mm/m,压下区间固相率20%～50%时,C、S中心偏析指数降至1.05.     

板坯连铸带液芯轻压下过程的力学分析

利用热力学耦合模型对板坯连铸带液芯轻压下过程的铸坯变形抗力、拉坯阻力及其变化特性进行了理论计算.分析比较了不同轻压下和连铸过程工艺参数的影响.结果表明压下量、压下速率、拉坯速度及坯壳温度对铸坯变形抗力和拉坯阻力均有很大影响.计算结果为实际板坯连铸带液芯轻压下工艺设计提供了依据.     

轻压下调整对模具钢宽厚板坯中心质量的优化

 为解决塑料模具钢1.231 1（450 mm×2 180 mm）宽厚板连铸坯出现的中心偏析和疏松等质量问题,首先通过射钉试验对板坯坯壳厚度进行准确测量,结合ProCAST数值模拟软件直观呈现连铸坯凝固传热过程。根据软件导出的数值模拟结果获得与弯月面不同距离处铸坯的中心固相率,为该钢种宽厚板坯轻压下位置的确定提供可靠信息。参照连铸坯的中心固相率分别就连铸机压下区间、压下量以及压下率对铸坯中心质量的影响进行了一系列研究。最终试验结果表明,压下位置由铸坯中心固相率[fs＝0.30～0.70]后移至[fs＝0.50～0.85]所对应区间、压下率由0.8升高至1.4 mm/m,铸坯中心疏松问题消失,中心偏析宽度明显减小。     

连铸板坯液芯在线检测技术

连铸板坯液相分数及凝固末端的准确检测对于减少铸坯偏析、缩松等内部缺陷,提高铸坯质量和生产效率具有重要意义。提出了一种连铸板坯液芯在线检测新方法,通过控制扇形段内弧低幅低频振动,同时提取相应振动频率下结晶器液面波动幅值检测铸坯液芯厚度及凝固末端。根据压下效率与液芯厚度的耦合关系,以及扇形段内弧周期性振动条件下铸坯固液共存区的流变行为,对铸坯液芯厚度与结晶器液位波动的数学关系式进行了理论推导。以某钢厂为例,对不同振幅与不同拉速下的铸坯液芯厚度和凝固末端进行了试验,并与理论值进行了对比,验证了该方法的可行性。研究结果可为连铸板坯凝固过程中液芯厚度及凝固末端的在线检测提供指导和参考。     

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.     

邯钢中碳微合金钢板坯轻压下位置优化

板坯连铸轻压下实施过程中,合理的压下参数是影响铸坯内部质量的决定性因素。根据邯钢中碳微合金钢板坯连铸生产条件,建立凝固传热模型,结合板坯射钉试验研究,预测其凝固进程和压下位置。在此基础上,开展轻压下工业试验,分析了压下位置对铸坯中心偏析的影响。结果表明,在拉速为0.85 m/min、过热度为20～30 ℃、二冷比水量为0.59 L/kg的条件下,邯钢中碳微合金钢板坯连铸压下区间中心固相率为0.2～0.7,对应位置为16.42～21.62 m,位于7～9号扇形段内。与采用6～8号扇形段压下相比,优化方案明显改善了板坯中心偏析和疏松,东西两侧不均匀偏析和横截面V型偏析显著减弱。     

连铸大方坯轻压下过程的变形行为

首先从理论上描述了轻压下过程铸坯的三维变形行为,并采用有限元法定量分析了轻压下工艺对铸坯变形行为的影响规律.结果表明:铸坯宽展变形和延展变形达到平衡后,随着压下量增加,铸坯延展率随压下量呈直线关系变化.在相同轻压下条件下,随铸坯长宽比和中心未凝固率的增加,铸坯宽展效率和延展效率下降,压下效率增加.     

板坯连铸异钢种连浇混浇坯长度及成分变化模型的开发及应用

基于建立的连铸中间包及结晶器内钢液混合过程的物理模型,开发了板坯连铸异钢种连浇过程混浇坯长度及成分变化模型。以某钢厂单流板坯连铸机220 mm×1560 mm断面Q235与Q335Ti钢的混浇过程为研究对象,采用水模型试验结合数值模拟确定模型的关键参数,并通过开展现场试验对混浇坯取样验证模型的准确性。结果证明:混浇坯成分取样与模型预测的成分偏差小于5%,且模型预测的混浇坯长度与人工确定的一致。故采用该模型可跟踪不同混浇工况下中间包内及铸流上钢液的混合行为,准确预测混浇坯的长度以及成分变化规律。采用该模型研究了拉速及中间包内剩余钢液质量对混交坯长度及不同浇注长度铸坯C元素质量分数变化的影响规律。发现当拉速保持不变时,中间包内剩余钢液越多,混浇坯越长;当中间包内剩余钢液质量保持不变时,拉速越大混浇坯越短。相比而言,中间包内剩余钢液质量比拉速对混浇坯长度的影响更大。另外当拉速不变时,随着中间包内剩余钢液质量的增加,C元素质量分数由0.16%变化到0.18%的速率减慢;当中间包内剩余钢液质量不变时,随着拉速的增加,C元素质量分数由0.16%变化到0.18%的速率增加。因此异钢种连浇过程,适当提高拉速以及减少中间包内剩余钢液质量,可有效减少混浇坯长度,成分变化速率降低。      

预防中间包尾坯浇注过程中钢液卷渣的数学模拟和工艺优化效果

为降低中间包尾坯判废率,预防中间包尾坯降拉速过程钢液卷渣,应用流体力学软件FLUENT,对尾坯降拉速过程进行优化,研究尾坯拉坯过程的拉速变化对钢厂3^#板坯连铸机80 t中间包钢液紊流卷渣的影响。通过每次降拉速后的停留时间历程的湍动能时间跟踪曲线分析,确定了中间包尾坯降拉速优化方案。该方案在原方案基础上,将8 t铸余增加到10 t,缩短了各拉速下的持续拉坯时间,并将封顶操作从0.1 m/min提高到0.2 m/min,可减小尾坯卷渣的可能性和降低了生产成本,节约中间包尾坯降拉速总时间266.8 s和节约钢水量5.08 t。300mm×2000 mm 3^#板坯连铸机采用优化操作后,每月尾坯废品总量从576.4 t降低到139.1t。     

Q235B热轧板表面纵裂成因分析及工艺控制

Q235B钢(0. 11% ~0. 17%C)10~20 mm热轧板的生产流程为铁水预处理-50 t转炉-吹氧-(2。0 ~ 230)mm x(900 ~ 1 600)mm板坯连铸-热轧工艺。分析表明.Q235B钢热轧板表面裂纹来源于铸坯纵裂。统计分 析了成分、钢水过热度、拉速、连铸二冷水量、保护渣等对连铸坯纵裂的影响。通过控制Mn/S≥40,钢水过热度 15-35 °C,拉速1. 15 m/min,按季节调节二冷水量,釆用熔点≥1 100 °C,粘度0.20 ~0. 32 Pa .s,碱度≥1. 10的保 护渣等措施,使Q235B钢热轧板表面纵裂纹由3.51%降至W0. 96%。     

拉速变化对IF钢铸坯非金属夹杂物含量的影响

采用原位统计分布分析仪（OPA）对IF钢连铸过程拉速变动对铸坯表层试样非金属夹杂物含量的影响进行了研究,发现在由较高拉速（1．4m／min）向低拉速（0．6m／min）变动时,对结晶器保护渣卷入的影响主要发生在降速初期,而随后的降速和低拉速下停止降速对铸坯表层试样夹杂物含量影响不大。当由较低拉速（0．6m／min）向高拉速（1．4m／min）变动时,对保护渣卷渣的影响主要发生在提升到高拉速后停止升速阶段,而低拉速时启动升速和随后均匀升速对铸坯夹杂物含量的影响不大。研究中还发现在较高拉速下（1．4m／min）即使较少量地变速,也会造成铸坯表层夹杂物含量的显著增加,因此在较高拉速时应避免对拉速进行变动或尽量采用低的拉速改变速率。采用数值模拟方法对拉速变化影响进行的研究结果同样表明,在较高拉速下发生的拉速变化,对结晶器内钢水流动有更显著的影响。     

薄板坯连铸带液芯轻压下过程的力学计算

为了给实际薄板坯连铸带液芯轻压下的设备设计和工艺设计提供依据，对薄板坯连铸带液芯轻压下过程中的铸坯变形抗力、拉坯阻力及其变化特性进行了理论计算。分析比较了不同轻压下设备(二冷支撑段辊列)条件下，连铸及轻压下过程的工艺参数对它们的影响。结果表明，在二冷支撑段辊列运动挤压铸坯阶段，最后一对支撑辊的移动量、挤压速度、拉坯速度、支撑辊间距离、辊径和对数以及坯壳温度对铸坯变形抗力和拉坯阻力有很大影响；而在二冷支撑段辊列稳定挤压铸坯阶段，只有总轻压下变形量及坯壳厚度影响较大。     

板坯连铸大辊径大压下及低压缩比轧制特厚板

 近年来,国内外科研工作者开发的连铸凝固末端重压下技术在改善连铸坯的疏松、偏析等方面取得了良好效果,但仍存在扇形段小辊径压下厚铸坯时,应变难以渗透到铸坯芯部、不利于中心疏松改善等不足。以高效率、低成本、低能耗获得高质量厚铸坯,并实现低压缩比轧制高质量厚规格产品,仍需要进一步探索。为了更加有效地解决厚铸坯连铸凝固过程产生的中心疏松及偏析问题,提出一种全新的宽厚板坯连铸大辊径大压下(BRHR)技术并研制了BRHR设备,在宽厚板坯连铸生产线上安装、调试并运行两年多,同时配套开发了宽厚板坯连铸工艺过程预测与控制系统、二冷水工艺优化控制技术。结果表明,开发的BRHR装备与技术有利于压下应变渗透到铸坯芯部,在连铸生产线上利用凝固末端或刚完全凝固(固相分数f_s=1.0)形成的大于500 ℃或大于400 ℃的大梯度温度场实施大直径辊大压下,可以显著改善宽厚板坯中心缺陷。生产实践证明,采用BRHR装备与技术使厚度为400 mm的宽厚板连铸坯缩孔、疏松及偏析得到显著改善,结合轧制工艺优化以1.90~2.53的极低压缩比轧制生产出厚度为150~200 mm的高质量特厚板,这对低成本、短流程生产高质量特厚规格产品及节能减排意义重大。     

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。     

1650板坯压下过程热/力学行为及压下工艺优化

为了控制梅钢1 650板坯连铸包晶钢过程铸坯内裂纹发生,基于梅钢1 650板坯连铸机生产实际,建立了1 560mm×230mm断面包晶钢铸坯凝固过程三维热/力耦合有限元模型,揭示了铸坯凝固过程各冷却区内的温度场分布规律和铸坯压下过程应力与变形行为演变规律。结果表明,铸坯在结晶器及零段内冷却强度大,沿拉坯及其垂直方向的温度分布梯度大;在实施铸坯凝固末端压下过程中,铸坯宽面中心与宽向1/4处的表面变形及应力变化较为同步,且靠近铸坯内弧侧凝固前沿的塑性应变最大,铸坯应力最大值集中在角部区域;目前梅钢包晶钢连铸压下区间设置不当,易引发铸坯产生内部裂纹。     

基于热损失率目标的板坯连铸凝固传热过程多目标优化

基于构形理论,以板坯热损失率、表面温度梯度、矫直点表面温度、表面极限温度和液芯长度组成的惩罚函数为优化目标,在二冷总供水流量一定的条件下对板坯连铸凝固传热过程进行优化,得到二冷区各区段最佳水量分配比,分析水量分配比、二冷总供水流量和拉坯速度对复合函数(板坯热损失率和表面温度梯度的线性加权函数)、热损失率目标、表面温度梯度目标和板坯表面温度的影响。结果表明:与初始水量分配比结果相比,水量分配比优化后的复合函数、热损失率目标和表面温度梯度目标分别降低35.04%,2.14%和59.48%;优化后的二冷区出口温度和空冷区末端温度分别提高6.79%和1.59%。最佳水量分配比方案在提高板坯蓄能的同时也提高了板坯的质量。