热流密度对结晶器铜板热疲劳裂纹的影响

随着国内高拉速连铸机日渐增多,结晶器铜板的失效已经变为以热疲劳裂纹形式为主。采用ANSYS数值模拟软件对结晶器铜板温度和热流密度分布规律进行了研究。计算结果表明,结晶器铜板的温度分布和生产中热疲劳裂纹的形式不相同;铜板弯月面区发生热裂失效的主要原因是在一定温度下,上下运动的热流密度的集中区即“能量流”撕裂了铜板,因此减小结晶器铜板弯月面处的热流密度,有可能减少铜板热裂纹的产生。设计均匀传热、减少铜板和连铸坯裂纹生成的结晶器是未来技术发展的方向。计算结果表明,沟槽结晶器铜板表面刻划沟槽后可以减弱弯月面区域热流密度,改善结晶器铜板的不均匀传热状况。     

薄板坯连铸机高拉速下铸坯表面质量控制实践

针对薄板坯连铸机高拉速生产过程中存在的板坯表面纵裂纹缺陷、结晶器液位波动和结晶器宽面铜板低寿命等问题,自主开发了高拉速系列化保护渣技术、高拉速浸入式水口技术、高拉速结晶器铜板技术。薄板坯连铸机的拉速达到6.0 m/min,铸坯表面纵裂纹缺陷比率降低了90%,板坯表面质量满足品种开发和产品质量要求。     

异型坯连铸结晶器铜板温度场及改进方案研究

异型坯连铸结晶器铜板的温度场是控制钢坯质量的重要因素之一。针对某近终形异型坯连铸结晶器,考虑钢水和结晶器铜板之间的接触传热以及铜板镀层和保护渣的热阻,给出了钢水和结晶器铜板之间的综合换热系数,进而采用ABAQUS有限元软件对结晶器铜板的温度场进行数值模拟。给出了不同铜板厚度、不同冷却水流速以及改进水槽和水孔设计等方案下铜板的温度场,为铜板的优化设计提供依据。     

结晶器HVOF功能梯度涂层孔隙率与显微硬度的试验

在连铸生产中,结晶器是连铸机的心脏。结晶器铜板因承受高温氧化、冷热疲劳而产生热裂纹,因温度梯度过大而产生的变形,因高温蒸气引起的气蚀,因引锭、拉坯和振动产生摩擦、磨损以及调锥度、在线调宽带来的划伤等,因此要求结晶器铜板表面处理。连铸结晶器表面改性一般采用电镀、化学镀、电铸、复合镀、热喷涂和高温自蔓延等方法。     

薄板坯连铸结晶器铜板的三维传热分析

建立了薄板坯连铸结晶器铜板的三维传热数学模型,特别是对结晶器铜板冷面的水槽和背板部分采用了交替配置不同的边界条件处理,利用Visual Fortran语言自编程序计算结晶器铜板温度场.通过对一典型薄板坯连铸结晶器铜板模拟分析,发现铜板热面温度呈现云层分布,冷面温度呈冰柱状分布.分析了各种工艺参数(拉速、铜板厚度、冷却水流速等)对结晶器铜板温度场的影响,典型位置上的计算结果与现场测量数据符合较好,为优化生产工艺参数和结晶器设计提供理论依据和实际参考数据.     

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 水垢对铜板的导热能力有较大影响,本文利用扫描电镜和X衍射仪对结晶器水冷侧沉积物进行了分析研究,发现沉积物中的元素主要为氧、铜、铁、镍等。结晶器水冷侧表面的沉积物覆盖不均匀,厚度差别较大,沉积物与铜基体的结合非常紧密。为避免结晶器铜板表面出现沉积物,在生产中应严格按照软化水的水质要求,并添加性能满足要求的阻垢缓蚀剂。     

ANALYSIS OF THREE DIMENSIONAL HEAT TRANSFER OF COOLING COPPER PLATE IN THIN-SLAB CONTINUOUS CASTING MOLD

本文建立了薄板坯连铸结晶器铜板的三维传热数学模型，特别是对结晶器铜板冷面的水槽和背板部分采用了交替配置不同的边界条件处理，利用Visual Fortran语言自编程序计算结晶器铜板温度场。发现结晶器铜板热面温度呈现云层分布，冷面呈现冰凌状分布。分析了各种工艺参数（拉速、铜板厚度、冷却水流速等）对结晶器铜板温度场的影响。典型位置上的计算结果与现场测量数据符合较好，为优化生产工艺参数和结晶器设计提供重要的理论依据和实际参考数据。     

不同冷却结构倒角结晶器与直角结晶器铜板温度场的研究

角部温度对铸坯质量有较大的影响,建立了直角结晶器、2孔1槽倒角结晶器、3孔倒角结晶器和3孔1槽倒角结晶器铜板温度场的三维稳态数学模型,在相同的边界条件下,模拟分析了这4种结晶器的冷却行为及传热特性。对于不同类型铜板的温度分布数值模拟结果表明,相比于直角结晶器,倒角结晶器铜板角部温度有明显的提高,并且窄面的横向温度分布也与直角不同,呈现"W"形分布。2孔1槽型倒角结晶器窄面铜板比其他类型窄面铜板传热性能好,温度分布均匀,为倒角结晶器窄面铜板的设计提供了理论基础。     

板坯连铸结晶器铜板传热行为

采用ANSYS有限元软件,以板坯连铸结晶器铜板传热行为为研究对象,建立板坯连铸结晶器铜板三维有限元模型,进行数值模拟计算,解析铜板温度场的分布,分析了不同工艺参数、镀层和铜板厚度等对铜板温度分布的影响,为结晶器结构的设计、实施漏钢预报和优化实际生产操作提供参考。结果表明:弯月面处的铜板温度比较高,弯月面以上的温度较低;在弯月面附近和镀层连接处温度较高,其他位置温度随着结晶器高度降低而降低;增大拉速、镀层厚度和铜板厚度都会使结晶器热面温度升高。     

结晶器铜板表面处理的研究进展

根据近年来国内外结晶器表面强化的研究现状,简要介绍了目前结晶器铜板表面处理的几种方法:电镀法、热喷涂法、化学热处理法以及具有潜在发展前景的激光熔覆法.激光熔覆法由于具有清洁无污染,成品率高以及性价比高等特点,具有广阔的发展和应用空间;而且,通过优化熔覆工艺参数,设计合理的熔覆材料体系,能够形成与铜板呈冶金结合的优良抗热耐磨复合涂层,从而显著提高结晶器的使用寿命.     

板坯连铸结晶器漏钢预报系统研发(一)结晶器内热状态的有限元分析

考虑铜板结构和铸坯凝固特性,以二者接触区域为纽带,建立温度场和应力场高度耦合的有限元分析模型,通过耦合计算,发现板坯在连铸结晶器中宽窄面方向上的坯壳表面温度、坯壳生长行为及界面气隙状态沿拉坯方向上的变化规律,为分析和解决铸坯在结晶器中产生的质量问题、设计或优化有漏钢预报测温热电偶布置提供了理论依据。     

承钢板坯连铸机结晶器高效化改造

介绍了承钢板坯连铸机结晶器的铜板优化改造、铜板维修的检测技术、结晶器足辊参数及优化、冷却水质的优化等。并对结晶器改造进行了详细的介绍,并简要介绍了改造后所取得的效果。     

首钢京唐连铸机结晶器振动技术运用

首钢京唐2150mm连铸机结晶器振动采用了Siemens s7～400PLC作为基础自动化设备,以液压系统作为动力,通过控制伺服阀输出0—10mA的电流信号,实现结晶器按要求的振幅、频率和波形振动。结晶器的振动的作用一方面是为了促使润滑剂和保护渣填充到结晶器与坯壳间,形成润滑层,以减小结晶器与坯壳的摩擦阻力,减少拉裂;另一方面则使为了在铸坯表面形成振痕,使结晶器与坯壳间的气隙增大,降低了坯壳凝固生长速度、坯壳凝固组织中产生缺陷,从而提高铸坯质量,节省人力,为铸机的发展提供数据的支持。     

含钛不锈钢表面夹杂的研究

分析了含钛不锈钢321(1Cr18Ni9Ti或06Cr18Ni10Ti)连铸坯在热轧后表面两种缺陷(分别定义为A类缺陷和B类缺陷)成因机理及区别。试验分析结果表明,A类缺陷和B类缺陷分别与连铸坯表面裹渣和结晶器结鱼密切相关。A类缺陷的成因是结晶器内的钢渣界面不稳定,造成保护渣直接进入坯壳或钢水裹住保护渣而产生,且多出现在连铸头坯;B类缺陷的主要产生根源是TiN,成串的TiN和Al2O3出现在钢板上面;而浇注过程中钢水直接与空气接触,引起钢水的二次氧化和增氮是产生TiN的前提条件。     

不锈钢板坯宽度对结晶器内钢水流动和温度状态影响

利用数值模拟方法对比分析了不同不锈钢板坯宽度下结晶器内钢水流动和温度分布情况。结果表明,在同一浸入式水口结构和工艺参数条件下,随着结晶器宽度的增加,侧孔注流在窄面的冲击位置下降,冲击强度减弱,钢液面处钢水卷渣和液面裸露的几率减小,但液面处钢水温度降低。其中,当铸坯断面大于1360mm时,结晶器内钢水对窄面中心的冲击速度和钢液面处钢水表面流速变化不大。综合表明,该水口浇注不锈钢板坯的适宜宽度范围为1360～1600mm.     

水口侧孔角度对不锈钢板坯连铸结晶器内流场和温度场的影响

利用数值模拟方法对比分析了不同浸入式水口倾角角度下结晶器内钢水流场和温度场的分布情况。结果表明,在同一结晶器断面宽度和工艺参数条件下,随着水口侧孔倾角角度的增加,侧孔注流在窄面的冲击位置上升,冲击强度减小,钢液面处钢水卷渣和液面裸露的几率增加,钢液面处钢水温度增加。其中,当水口侧孔角度为向上0°和5°时,钢液面处钢水表面流速变化相对较小,说明对于该断面不锈钢板坯,水口侧孔倾角角度在0°～5°范围内时在利于铸坯质量的提高.     

几种结晶器软夹紧系统的实现方式

连铸结晶器的夹紧力大小直接关系到钢坯质量和结晶器的使用寿命。叙述了结晶器软夹紧技术的发展,阐述了软夹紧技术的几种方式、计算方法,并讨论了SPCO、奥钢联、西马克、达涅利等几家连铸工程公司的软夹紧液压控制系统原理与特点。为结晶器软夹紧系统的设计提供了思路和依据。     

新一代结晶器在线监控集成系统开发与应用

铸机拉速与铸坯质量的进一步提高强烈依赖于生产过程的在线监测和自动控制水平,不断对过程检测与控制方法提出新的要求。为适应和促进现代高效连铸技术的快速发展,先进结晶器过程监控技术的开发和应用是急需解决的核心问题。以高度的集成化、智能化和可视化为目标,本文综述了我们在结晶器监控技术研究方面的最新进展,开发的系统集成了结晶器传热、润滑和摩擦行为的实时监测和可视化等高端功能,对其中主要的方法和应用成效进行了简要阐述。     

板坯表面纵裂纹分析及控制措施

通过承钢板坯表面纵裂纹的产生原因,分析了结晶器冷却制度、连铸保护渣性能、钢水成分、浸入水口插入深度的影响因素,提出了改善纵裂纹的措施,表面纵裂纹得以有效的控制。     

压力容器钢中板横裂纹原因分析及改进实践

对中板表面缺陷金相分析、酸浸检验、加热后观察、透射电镜检验及数据整理分析进行研究,通过缩小结晶器进水温度范围,根据气温变化调整二冷配水工艺和提高连铸机凝固末端辊子开口度检修精度等措施,显著地降低了压力容器用钢的轧后废品率。