4流大方坯45 t中间包流场的物理模拟和冶金效果

通过几何相似比1:3的水模型对钢厂4流410 mm × 530 mm大方坯连铸机的不同结构的40～50t中间包进行流场、温度场以及流动特征的研究,并得出最佳控流装置。研究结果表明,为满足4流大方坯中间包对流场的要求,有通道式感应加热装置的中间包与无通道式感应加热装置的中间包优化出的最佳控流装置不同。对于无通道式感应加热装置的中间包,采用最佳方案(湍流控制器+带导流孔的"V"型挡渣墙+挡坝组合的控流方式),延长了近流水口响应时间及平均停留时间,各水口钢液的流动模式趋于一致,中间包内钢液的流动特征得到明显改善。生产40Cr钢实践表明,可连浇8炉,各水口最大温差为4℃,中间包钢液中T[O]约为10×10^-6。     

六流大方坯连铸中间包选型和控流装置研究

通过对多流中间包冶金的分析，提出了六流大方坯连铸中间包内腔形状的选型方案和控流装置的设计原则，研究表明明攀钢六流大方坯连铸中间包采用近似T形中间包结构形状最为合理，近似T形六流中间包内合理的控流装置是围墙＋双腔形状，双坝的组合模式。     

连铸大方坯动态轻压下冶金效果分析

动态轻压下技术是减轻铸坯的中心偏析与疏松缺陷、提升铸坯内部质量的有效途径.包钢新建的5号大方坯铸机的动态轻压下控制系统由北京科技大学与包钢合作设计和开发,能够在非稳态的浇注条件下进行有效的动态轻压下和动态二冷配水实时控制.针对重轨钢U71Mn、U75V等代表性钢种,在5号连铸机上进行了动态轻压下冶金效果热负荷试验.经过合理地制定试验方案、取样设计以及冶金效果分析,结果表明,采用动态轻压下工艺后,铸坯中心疏松明显减轻,中心区域等轴晶率增加,连铸坯横断面上C成分分布更加均匀,中心C偏析指数波动范围明显变窄,有效减轻了铸坯的中心偏析缺陷,铸坯内质得到明显提升.     

大方坯中间包控流装置及冶金效果的研究

以某炼钢厂五流大方坯连铸中间包为研究对象,采用数值模拟方法,研究不同控流装置及操作参数下的中间包内钢液流动特性。研究结果表明,设计结构合理的湍流器、挡墙和挡坝组合的中间包结构,对钢液流动状态具有重要影响,可延长中间包内钢液停留时间,达到去除夹杂物和均匀各流钢水温度的冶金效果。优化后的中间包结构能够更好地满足高品质特钢质量的要求。     

四流大方坯连铸中间包的物理模拟研究

针对近T型四流大方坯连铸中间包设置合理的控流装置问题,采用水力学模拟实验的方法在等温和非等温条件下分别对“V墙＋坝”和“湍流器＋坝”两种方案进行了正交优化实验。实验结果表明,该中间包在无控流装置时存在短路流,死区较大;“V墙＋坝”1#方案能明显改善中间包内流场,使死区体积减小,活塞流体积增加,温度分布较均匀;“湍流器＋坝”方案对流场也有一定程度的改善,但仍然存在短路流和较大死区,流场和温度分布不均匀。     

四流大方坯连铸中间包控流结构优化与应用

结合某厂四流大方坯连铸中间包生产实际,采用数理模拟方法对比研究了不同中间包控流方案对钢水流动特性和温度分布的影响.结果表明：四孔导流墙的控流效果最佳,各流特征参数的一致性良好,各流平均响应时间、峰值时间及实际停留时间分别为136,670及1 305 s,死区平均体积分数小于10%,包内钢水最大温差为8 K,各流出口间温差小于1 K.GCr15轴承钢实际生产数据表明,优化方案在降低开浇过热度和提高钢的洁净度等方面均取得了良好的效果.     

四机四流大方坯连铸中间包结构优化

通过水模拟实验,研究了鞍钢一炼钢大方坯连铸4机4流不同结构的中间包的流体流动特性。研究的结果表明,原结构的中间包同一侧的两流之间的流体流动特性存在很大差异,与内侧流相比,外侧流的最小停留时间、峰值时间和活塞体积分率小,死区体积大。采用优化后的湍流控制器及导流坝组合的中间包控流装置,外侧流和内侧流的停留时间分布曲线趋于一致,表明外侧流和内侧流之间的流动特性相接近。中间包结构优化后,平均夹杂物去除率由51．25％提高到73．46％,铸坯中夹杂物的粒度绝大部分小于10μm。     

特殊钢连铸大方坯的浇注

210×270mm特殊钢连铸大方坯,采用潜入水口保护渣浇注新工艺,使连铸坯的表面及内部质量达到或超过模铸钢锭质量水平。     

特殊钢大方坯碳偏析遗传性及其轧材组织特征研究

通过跟踪特钢20CrMnTi和42CrMo的生产,分别对同一炉次铸坯和轧材取样,分析其低倍组织和碳偏析.结果表明:铸坯中的碳偏析会遗传到轧材,轧材出现锭型偏析,轧材低倍组织与铸坯凝固结构相关.针对轧材的锭型偏析区域,用光学显微镜观察其显微组织,发现锭型内外区域的显微组织不同,并且20CrMnTi的轧材存在带状组织,这对...     

顶旋型湍流抑制器对单流板坯中间包内湍流行为的影响

摘要：设计了一种顶旋型湍流抑制器,使钢液产生旋转流场,降低钢/渣界面速度,促进夹杂物的去除,达到净化钢液的目的,并利用数值模拟的方法,对单流板坯中间包在稳态和非稳态时的流场进行研究。结果表明：使用新型抑制器相较于不使用和使用普通抑制器,对中间包稳态浇注流场有明显的改善,死区体积明显减小。拉速和中间包容量改变时,新型抑制器比普通抑制器对中间包液面波动的抑制效果更好。当拉速为1.15、1.55和1.85m/min时,使用新型抑制器的中间包自由液面的平均速度分别为0.040、0.053和0.062m/s,相较于普通抑制器分别降低了21.6%、24.3%和26.2%。当中间包容量为40、30和25t时,使用新型抑制器相比于普通抑制器,自由液面的湍动能分别减少了20.9%、25.0%和26.3%。     

六流H型通道感应加热中间包的结构优化

摘要：为解决六流H型通道感应加热中间包原型死区比例大,各流一致性差,第3流和第4流钢水短路流的问题,通过水模拟实验对中间包流场进行优化,同时采用数值模拟对中间包温度场进行了模拟。结果表明,在中间包内添加挡坝或在V形挡墙上开导流孔均可改善流体的流动状况。与原型结构相比,优化后的A4方案（V形挡墙上开2个水平倾角分别为36°、44°,孔径105mm,距包底分别为170和510mm的导流孔）总体平均停留时间延长了165s,死区比例降低了23.95%,各流水口之间的最大温差仅为0-5K,一致性显著提高。     

Coordinating optimisation of F-EMS and soft reduction during bloom continuous casting process for special steel

To control the halfway cracks and shrinkage cavities during bloom continuous casting (CC) process, final electromagnetic stirring (F-EMS) and soft reduction techniques have been coordinately optimised. The halfway crack and shrinkage cavity can be successfully controlled by adopting the CC technique parameters described as follows: (1) casting speed is 0.62 m min-1, (2) secondary cooling water ratio is 0.2?L?kg^?1, (3) reduction amount is 18?mm; (4) reduction region ranges from 19.9?m (location of M3 roller) to 25.4?m (location of M9 roller) distance from meniscus; and (5) corresponding distributions of reduction amount for each roller are 1, 1, 2, 3, 4, 4, and 3?mm along the casting direction. As compared to origin scheme for bearing steel, the difference between the maximum and minimum segregation degrees at the strand centre can be reduced from 0.35 to 0.09 under the optimal case.     

Study on applicability of different turbulence models in simulation of molten steel flow in tundish

The internal structure of continuous casting tundish is complex, and the flow state of molten steel is diverse. Detailed and accurate information of molten steel flow field is the premise of tundish control and optimization. Numerical simulation method has been widely used in the study of molten steel flow field in tundish. The accurate numerical simulation of molten steel flow field is inseparable from the appropriate turbulence model and the corresponding boundary conditions. Based on the CFD open source code OpenFOAM v8, three different types of turbulence models (standard k-ε model, RNG k-ε model, and SST k-ω model) were applied to simulate the molten steel flow in the tundish. Additionally, two boundary conditions of symmetry plane and the free slip were also applied. Comparing the simulation results to the experimental data, it shows the RTD curve obtained by the simulation with the SST k-ω model can successfully predict the "double peaks" that appeared in the experiment. Besides, the response time and peak value time are closest to that of experimental results. For SST k-ω, when changing the type of liquid surface boundary from free slip to symmetrical plane, the error of tracer response time obtained is reduced from 93.89% to less than 8.35%, and the error of peak time is reduced from 100.78% to about 12.32%. It can be concluded that the SST k-ω model and the symmetry boundary are applicable for the simulation of molten steel flow in the tundish.     

不同湍流模型在中间包钢液流动数值模拟中的适用性研究

摘要：连铸中间包内部结构复杂,钢液流动状态多样,详尽准确的钢液流场信息是中间包控制和优化的前提。数值模拟方法已广泛应用于中间包内钢液流场研究,钢液流场的精确数值模拟离不开合适的湍流模型及相应的边界条件。基于CFD开源代码包OpenFOAM v8,分别应用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、SST k-ω模型3种湍流模型,对称面边界、自由滑移边界2种液面边界条件,对中间包流场进行了数值模拟。通过与文献中实验结果比较,发现采用SST k-ω模型可以成功预测RTD曲线的“双峰”,且响应时间、峰值时间与实验结果较为接近;应用SST k-ω模型时,将液面边界类型由自由滑移改为对称面,获得的示踪剂响应时间的误差由93.89%降低至8.35%以下,峰值时间的误差由100.78%降低至12.32%左右。因此,SST k-ω模型、对称面液面边界可以较好地描述中间包内钢液流动过程。     

连铸中间包覆盖剂对钢液含碳量的影响

通过对异常钢材力学性能的分析研究 ,发现连铸中间包低碳覆盖剂对钢液含碳量的影响。明确这一问题 ,对于规范连铸工序的中间包操作 ,确保钢材质量的稳定性是极其重要的     

连铸过程铸坯皮下裂纹的产生及控制

摘要：通过数值模拟的方法研究了典型大方坯（325mm×280mm）连铸过程中温度场和应力场分布,分析了铸坯皮下裂纹产生的原因和主要影响因素,制定了控制铸坯皮下裂纹的具体措施。结果表明：在连铸过程中铸坯的最大回温为121℃,二冷一区最高回热速率达到217.48℃/m,二冷二区最高回热速率达到131.95℃/m,其他各区回热速率都较低。温度回升后铸坯横断面距铸坯表面15~30mm处的最大应力应变值已经超过了钢的极限应力应变值,因此,二冷一区和二区温度回升是铸坯产生皮下裂纹的主要原因。增加二冷一区水量,将此水量在二冷三区和四区相应地减小,可以降低二冷一区回热速率,降低最大回热温度到88℃,控制铸坯皮下裂纹的产生。     

2205双相不锈钢连铸过程中夹杂物的形成机制

摘要：为了研究2205双相不锈钢连铸过程中夹杂物的特征及形成机制，从2205双相不锈钢连铸中间包和板坯上分别取试样，利用扫描电镜分析夹杂物的类型及形貌特征，并结合热力学计算探讨夹杂物的演变规律及其形成原因。结果表明，2205双相不锈钢中间包中存在大于10μm的夹杂物，中间包中夹杂物类型主要为CaO Al2O3和CaO Al2O3 MgO球形夹杂物，板坯中夹杂物尺寸都小于10μm，板坯中CaO Al2O3和CaO Al2O3 MgO球形夹杂物外面包裹了一层TiN。错配度和热力学计算表明凝固过程中CaO Al2O3和CaO Al2O3 MgO球形夹杂物为TiN的析出提供了形核质点。     

Study on the non-uniform slab shrinkage of special steel during slab continuous casting

A full-scale finite-element stress model of a slab and its mould was developed to analyse the non-uniform slab shrinkage of special steel in a vertical caster during slab continuous casting. The stress model was based on the heat transfer model which was validated by comparing the calculated temperature with the measured ones. According to the shrinkage calculation, the single linear taper is not suitable for the continuous casting of this special steel, and the narrow face taper need to be calculated and optimised. It will provide a helpful tool for further improving the casting parameters and operations for special steel.     

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。