基于有限元法对GCr15轴承钢280mm×325mm铸坯凝固组织的模拟与分析

基于有限元法按照二维凝固传热模型对拉速0.6m/min和0.5 m/min,钢水过热度30℃和10℃以及比水量0.25 L/kg和0.20 L/kg连铸的GCr15轴承钢280 mm×325 mm坯进行凝固组织模拟,研究连铸工艺参数对铸坯组织的影响。结果表明,当过热度由10℃增大到30℃时,铸坯等轴晶和混晶区域面积由70%降低到55%,过热度对铸坯凝固组织的影响非常显著;拉速由0.6 m/min降低到0.5 m/min,柱状晶平均增长6.5 mm,但是由柱状晶向等轴晶转变的过渡区域减小,可以减轻溶质元素在此区域的富集;将比水量由0.25 L/kg降低到0.20 L/kg,铸坯柱状晶和等轴晶区域没有明显的区别,所以降低比水量对铸坯凝固组织没有明显的影响。     

基于有限元法对GCr15轴承钢280 mm x325 mm铸坯凝固组织的模拟与分析

基于有限元法按照二维凝固传热模型对拉速0.6m/min和0.5 m/min,钢水过热度30℃和10℃以及比水量0.25 L/kg和0.20 L/kg连铸的GCr15轴承钢280 mm×325 mm坯进行凝固组织模拟,研究连铸工艺参数对铸坯组织的影响。结果表明,当过热度由10℃增大到30℃时,铸坯等轴晶和混晶区域面积由70%降低到55%,过热度对铸坯凝固组织的影响非常显著;拉速由0.6 m/min降低到0.5 m/min,柱状晶平均增长6.5 mm,但是由柱状晶向等轴晶转变的过渡区域减小,可以减轻溶质元素在此区域的富集;将比水量由0.25 L/kg降低到0.20 L/kg,铸坯柱状晶和等轴晶区域没有明显的区别,所以降低比水量对铸坯凝固组织没有明显的影响。     

连铸工艺参数对大圆坯凝固组织影响的数学模拟

基于ProCAST软件研究了中间包钢水过热度、连铸坯拉坯速度、连铸机二冷强度等连铸工艺参数对大断面圆坯凝固组织的影响规律。研究结果表明:结晶器电磁搅拌电流为300 A、频率为3 Hz条件下,随着过热度的降低,连铸坯中心等轴晶率显著增加,过热度由49℃降至29℃时,过热度每降低10℃,铸坯中心等轴晶率增大4%左右;拉速由0.16~0.20 m/min每增加0.02 m/min,二冷强度由标准水量的1.5~0.5倍每降低0.5倍,连铸坯中心等轴晶率有所增加但均不显著,均为1.5%左右。降低过热度能够显著细化凝固组织晶粒,而改变拉速和二冷强度对于细化凝固组织晶粒作用不明显。对于调整连铸工艺参数而言,提高连铸坯中心等轴晶率和细化凝固组织晶粒的最有效办法是降低中间包钢水过热度。     

37Mn5钢 Φ210 mm圆坯连铸凝固影响因素的数学模拟分析

通过ANSYS软件建立了37Mn5钢Φ210 mm圆坯连铸的传热模型,研究了在铸坯传热过程中铸机拉速1.3~1.5 m/min,钢水过热度15°~60°,二冷比水量0.58~0.78 L/kg对铸坯表面温度、凝固坯壳厚度和凝固终点位置的影响。结果表明,控制稳定的较低拉速、低过热度、较弱二冷比水量可有效地避免37Mn5钢Φ210mm铸坯裂纹的形成,提高铸坯的冶金质量。     

凝固组织对GCr15轴承钢220 mm×260 mm连铸坯中心偏析的影响

铸坯高中心等轴晶率及小的二次枝晶臂间距有利于降低高碳钢M+E-EMS连铸坯中心偏析。通过建立GCr15钢220 mm×260 mm连铸坯耦合有限元-元胞自动机模型(CAFE)及二次枝晶臂间距(SDAS)模型,研究结晶器电磁搅拌、过热度和拉速对中心等轴晶率及二次枝晶臂间距的影响。结果表明,相比于拉速,过热度和结晶器电磁搅拌对其影响明显。随着过热度降低及结晶器电磁搅拌强度增加,铸坯中心等轴晶率增加而二次枝晶臂间距减小,而拉速对凝固终点和中心固相率影响大。工业试验结果表明,采用结晶器与凝固末端电磁搅拌,相比于过热度35℃和拉速0.75 m/min,控制过热度小于25℃且拉速调整为0.8 m/min时,轴承钢GCr15铸坯中心等轴晶率由原27%增加至38%且二次枝晶臂间距细化,中心碳偏析指数由原1.06～1.39降至0.93～1.13。     

φ200mm断面37Mn5钢凝固过程数学模型及在提拉速中的应用

基于ANSYS建立37Mn5钢φ200mm断面圆坯连铸过程中的凝固传热数学模型,并通过射钉试验及表面测温对模型的准确性进行了验证,模拟研究了拉速、过热度以及比水量对凝固终点、铸坯表面温度以及铸坯中心过热消散位置的影响,研究结果证明:比水量对铸坯表面回温影响最大,每增加0.1L·kg~(-1),铸坯表面回温增加10℃,而拉速对凝固终点及铸坯中心的过热消散的位置影响最大,拉速每增加0.1m·min~(-1),凝固终点及铸坯中心的过热消散的位置分别增加1.1m和0.8m,并从理论上验证了φ200 mm断面生产37Mn5拉速从1.4m·min~(-1)提高到1.8m·min~(-1)的可行性,另外考虑到37Mn5的高温热塑性特点及二冷冶金准则,针对铸坯存在的质量缺陷,优化二冷工艺制度,工业试验结果表明:低过热度(25℃以下),比水量为0.3L·kg~(-1),拉速从1.4m·min~(-1)提高到1.8m·min~(-1)时,铸坯低倍质量良好,无内裂纹以及中心缩孔,中心等轴晶率为35%,但过高的过热度(30℃以上)会存在中心缩孔。     

GCr15钢大方坯传热凝固数值模拟

以某钢厂GCr15钢大方坯为研究对象,采用ProCAST软件建立凝固数学模型,研究了过热度、拉速和比水量对大方坯凝固过程的影响,并通过对铸坯中心固相率及液芯长度的分析,确定了最佳末端电磁搅拌位置,并优化了拉速。研究结果表明:过热度对铸坯凝固影响最小,随着过热度增加,铸坯表面温度升高,铸坯液芯长度和液相区长度均随之增加,而两相区长度则随之减小;拉速对铸坯凝固影响最大,拉速提高,铸坯表面温度、液芯长度、两相区长度、液相区长度均增大;比水量增加,铸坯表面温度降低,液芯长度减小;当比水量为0.29 L/kg时,过热度应控制在15~35℃,拉速需控制在0.46~0.49m/min,且最佳拉速为0.48 m/min。     

GCr15轴承钢235mm×265mm方坯连铸工艺的优化

西宁特钢的GCr15轴承钢连铸坯由90 t UHP Consteel EAF-LF(VD)-CC流程生产.通过全程保护浇铸,钢中平均氧含量减少3.15×10-6;控制钢水过热度≤20℃,拉速0.7～0.8 m/min,二次冷却比水量0.40 L/kg,铸坯平均等轴晶率≥60%,且铸坯质量明显提高;在上述优化工艺参数下,采用3.25 Hz/250 A结晶器电磁搅拌和20 Hz/300 A凝固末端电磁搅拌,铸坯中心碳偏析指数为0.99～1.20.     

25MnSiV矩形连铸坯疏松缩孔模拟研究

建立了25MnSiV矩形连铸坯凝固组织数学模型，研究了拉速、过热度、二冷区给水量对连铸坯疏松缩孔的影响规律。结果表明，提高拉速和过热度均会增加铸坯疏松缩孔比例，而增加二冷区给水量能降低铸坯疏松缩孔比例，最佳工艺参数分别为拉速1.0 m/min、过热度20℃、二冷区给水量为最大给水量的60%。     

Φ800 mm圆坯Q355NE凝固传热数值模拟和工艺实践

以钢厂断面尺寸为Φ800 mm圆坯Q355NE为研究对象,建立大圆坯传热模型,在不采用结晶器电磁搅拌的条件下,研究拉速和过热度对凝固过程的影响规律。结果表明：拉速对坯壳厚度、凝固终点位置和中心固相率的影响高于过热度,拉速每增加0.02 m·min^-1,凝固终点后移2.6 m左右;过热度升高10℃,凝固终点后移0.21 m左右。实际生产中,二冷比水量0.18 L·kg^-1、过热度25℃、拉速0.14 m·min^-1时,出结晶器坯壳厚度超过43 mm,末端电磁搅拌充分发挥作用,铸坯中心疏松和中心缩孔较结晶器电磁搅拌(300 A/1.5 Hz)、二冷比水量0.18 L·kg^-1、过热度25℃、拉速0.16 m·min^-1工艺有所改善。     

优化连铸工艺改善SWRH82A钢150 mm x 150 mm 铸坯中心碳偏析实践

 为了减轻SWRH82A钢150 mm x 150 mm铸坯中心碳偏析,进行了拉速(1. 9 ~2. 3 m/min)、二冷比水 量(0. 75 ~ 1.24 L/kg)、过热度(25 ~38 °C )、结晶器电磁搅拌强度(300 - 350 A)和末端电磁搅拌强度(300 - 470 A) 连铸工艺参数试验。结果证明,合理控制拉速1.9-2.0 m/min,钢水过热度25°C 左右、比水量为1. 01 I7kg、结晶 器电磁搅拌强度为350 A/3 Hz、末端电磁搅拌强度为400 A/7 Hz时,铸坯中心碳偏析指数可以得到大幅改善,由原 来的1.21降为1.05。     

连铸工艺参数对SWRH82B钢160 mm x 160 mm坯中心碳偏析的影响

试验研究了结晶器电磁搅拌频率、拉速、过热度及二冷强度对SWRH82B连铸小方坯中心碳偏析的影响。研究结果表明,结晶器搅拌电流为300 A时,低电磁搅拌频率下铸坯中心碳偏析情况较好;拉速为1.8 m/min时,提高二冷比水量有利于改善中心碳偏析,但二冷比水量过高会加剧偏析;拉速为1.8 m/min时,二冷比水量为0.75 L/kg较为合适,拉速为1.9 m/min时,二冷比水量为0.8 L/kg是比较合适的;当过热度在20～30℃时,过热度对铸坯中心碳偏析的影响不大。     

E36船板钢板坯凝固组织模拟研究和应用

为改善钢厂E36钢板坯内部质量,通过ProCAST软件建立E36钢板坯凝固过程数学模型,并在此基础上采用CAFE模块对研究过热度(10～25℃)、拉速(0.70～0.85 m/min)和二冷比水量(0.30～0.39 L/kg)等不同连铸工艺参数以及加入电磁搅拌的300 mm×2 070 mm铸坯凝固组织进行模拟.从模...     

Solidification Structure of Continuous Casting Large Round Billets under Mold Electromagnetic Stirring

The solidification structure of a continuous casting large round billet was analyzed by a cellular-automaton-finite-element coupling model using the ProCAST software.The actual and simulated solidification structures were compared under mold electromagnetic stirring (MEMS)conditions (current of 300 A and frequency of 3 Hz).There-after,the solidification structures of the large round billet were investigated under different superheats,casting speeds,and secondary cooling intensities.Finally,the effect of the MEMS current on the solidification structures was obtained under fixed superheat,casting speed,secondary cooling intensity,and MEMS frequency.The model accurately simulated the actual solidification structures of any steel,regardless of its size and the parameters used in the continuous casting process.The ratio of the central equiaxed grain zone was found to increase with decreasing su-perheat,increasing casting speed,decreasing secondary cooling intensity,and increasing MEMS current.The grain size obviously decreased with decreasing superheat and increasing MEMS current but was less sensitive to the casting speed and secondary cooling intensity.     

60Si2Mn弹簧钢150 mm x 150 mm铸坯缺陷分析与工艺优化

针对60Si2Mn弹簧钢(/%:0.56～0.64C,1.50～2.00Si, 0.70～1.00Mn,≤0.025P,≤0.020S)的150 mm×150 mm连铸坯角部存在横向表面裂纹缺陷问题,通过采用金相显微镜和扫描电镜对铸坯角部横向表面裂纹缺陷进行分析及试验比对。结果表明：结晶器铜管锥度过大、拉坯阻力大、保护渣润滑效果差以及二次冷却不均匀导致角部产生横向表面裂纹。通过将结晶器铜管锥度从2.2 mm降到1.6 mm、保护渣熔化温度从1182℃降到1072℃、粘度从0.76 Pa·s降到0.52 Pa·s以及二次冷却比水量从0.45L/kg降到0.32L/kg等措施,降低铸坯在铜管内拉坯阻力,改善结晶器冷却传热和二冷段喷淋冷却效果,提高铸坯冷却均匀性,使得铸坯缺陷得到有效控制,铸坯表面探伤合格率从35%提高到92%。     

12Cr1MoVG?210mm连铸坯表面裂纹分析与控制

分析出12Cr1MoVG?210 mm铸坯表面裂纹为应力裂纹,其直接原因是受热应力和组织应力影响,根本原因是不合理的连铸工艺制度。避免裂纹措施包括控制浇注过热度20~30℃,拉速1.5~1.7 m/min,使用更适合包晶钢生产的保护渣;优化二冷配水,比水量由0.30 L/kg增加到0.48 L/kg,并增加3区和4区冷却水比例;铸坯冷床下线后堆放缓冷。     

SWRH82B钢盘条笔尖状断口的分析和工艺改进

通过光学显微镜、扫描电镜-能谱仪等分析了Φ12.5 mm SWRH82B钢(/%:0.80C、0.74Mn、0.22Si、0.013P、0.008S)盘条笔尖状断口形成的原因和断裂机理,得出中心碳偏析和网状渗碳体是产生笔尖状断口的主要原因。通过控制120 t转炉终点[C]≥0.20%,LF精炼过程控制[C]0.79%～0.81%,150 mm×150 mm方坯连铸时控制钢水过热度≤25℃,拉坯速度1.5m/min,弱二冷比水量0.30～0.45 L/kg,结晶器末端电磁搅拌3.5 Hz,300 A,控制终轧温度900～930℃,吐丝温度～750℃,冷却速度～5℃/min,使铸坯平均碳偏析指数由原来1.15降至1.08,等轴晶由20%提高至35%,索氏体率由85%提高至90%,网状降到2级以下,笔尖状断口率由原来的20%降至3%。     

Q460钢3 250 mm x 150 mm宽板坯凝固传热数值模拟研究和应用

以Q460钢(/%:0.17C,0.35Si,1.5Mn,0.020P,0.020S,0.020Nb,0.075V)3 250 mm×150 mm宽板坯为研究对象,采用ANSYS软件建立凝固传热模型,研究拉坯速度、比水量、过热度等工艺参数对铸坯凝固过程的影响。模拟结果表明:拉坯速度每增大0.10 m/min,矫直段铸坯表面温度升高36.5℃,出坯温度升高50℃,坯壳厚度减薄2.4 mm,液心长度增加1.2 m;每增加1℃的过热度,矫直点铸坯上表面中心温度增加1.73℃,延长液芯长度0.11 m;因此,拉坯速度是影响铸坯质量的关键。生产应用表明,3 250 mm×150 mm板坯拉速1.20～1.25 m/min,过热度15～20℃时板坯表面矫直温度大于950℃,降低了铸坯中心疏松和偏析,表面质量显著提高。