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。     

板坯连铸结晶器铜板温度场有限元仿真研究

采用MSC.Marc 2005r2有限元分析软件,基于某钢厂板坯连铸结晶器铜板冷却参数的优化改造,对优化前后的宽面铜板温度场进行了二维数值仿真研究,并结合仿真计算结果,讨论了铜板冷却参数对其温度场的影响效果,为结晶器铜板冷却参数（包括水槽几何结构和冷却水量）的优化设计提供了有力的分析工具。     

薄板坯连铸结晶器铜板的研制

介绍不锈钢螺栓与薄板坯连铸结晶器铜板的焊接试验，以及提高锆铬铜板性能的热处理工艺试验；分析不锈钢螺栓与锆铬铜板在焊接过程中产生的气孔、裂纹、未熔合的原因，以及锆铬铜板机械性能与时效温度的关系，并成功地研制了一套焊接螺柱式薄板坯结晶器铜板。     

板坯连铸结晶器热行为研究

建立了结晶器三维有限元传热模型,系统地分析了铜板厚度、水槽的结构尺寸和分布、镍层对板坯连铸结晶器铜板温度分布的影响．结果表明,在操作条件允许的情况下,降低铜板厚度、增大水槽深度、减少镍层厚度有利于降低铜板热面温度,提高结晶器的使用寿命．     

板坯连铸结晶器的热弹塑性力学分析

建立了板坯连铸结晶器三维有限元热-弹塑性力学模型,模拟了生产过程中铜板结晶器的变形和热应力分布,考察了铜板厚度、水槽深度、镍层对板坯连铸结晶器铜板变形和热应力的影响规律．结果表明,宽面和窄面中心的最大变形量分别为0．245和1.01mm,减少铜板厚度、增大水槽深度有利于降低铜板热面最大变形量与热应力值,而镍层厚度对铜板变形和热应力分布的影响不显著．     

冷却结构对连铸结晶器铜板应力分布的影响

建立板坯连铸结晶器三维有限元热弹塑性结构模型,计算铜板等效应力及冷却结构对其影响。研究表明,冷却结构和传热条件决定铜板热面特定力学行为规律,宽面和窄面热面中心线应力分布规律相似,冷却结构尺寸并不改变铜板横截面应力分布的趋势。铜板厚度每增加5 mm,结晶器上部应力仅增大5~7 MPa,而镍层区域变化明显,宽面和窄面最大增幅分别约为60 MPa和50 MPa;镍层每加厚1 mm,宽面和窄面镍层中上部应力提升约20 MPa,而窄面镍层下部应力下降较急剧;当水流量和水温差恒定时,水槽深度增加,热面中心线应力减小,每加深2 mm,结晶器上部下降不足5 MPa,而下部变化较大,最大量达20 MPa。     

连铸结晶器铜板表面涂层热喷涂技术研究

为延长连铸结晶器铜板使用寿命和提高钢坯品质,使用新型热喷涂技术制备了表面保护涂层,并使用扫描电镜、高温硬度计、高温摩擦磨损试验机等对热喷涂涂层和镍电镀层的微观组织和性能进行了深入研究.试验结果表明:热喷涂涂层比镍电镀层具有更为优异的综合性能,高温显微硬度约为镍电镀层的4倍,高温耐磨性能约为镍电镀层的5倍.因此,随着结晶器长边铜板热喷涂技术的突破,绿色环保热喷涂技术将会逐步替代传统电镀技术.     

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.     

连铸结晶器用铜板的现状与发展

综述了连铸结晶器用铜板材的性能要求及其强化类型。重点分析了各类结晶器铜板的物理性能、力学性能和耐磨性。指出了采用内氧化法制备的氧化铝弥散强化铜合金具有高强度、高导热率和良好的耐磨性等特性,是各种连铸板坯连铸机结晶器铜板材理想的更新换代产品。     

高拉速条件下板坯连铸结晶器铜板温度场研究

本文以攀钢1350 mm板坯连铸结晶器为原形,通过结晶器铜板三维温度场和应力场计算,在实际温度测量基础上研究了弧形板坯结晶器的温度分布和应力变形状况,并对结晶器铜板改进设计前后的传热效果和热状态下的应力变形状况进行了对比分析,为结晶器优化设计提供了理论依据.     

不锈钢板坯连铸结晶器窄面铜板涂层新技术

不锈钢铸坯的凝固特性与碳钢截然不同,其对结晶器窄面铜板的侵蚀与磨损非常严重.本文通过对不锈钢连铸现场结晶器铜板的使用效果跟踪检测与记录,分析其破坏机理,并对多种技术窄面涂层进行对比,提出将高效能半导体激光器与火焰喷涂相结合的新型喷涂技术,提高了窄面铜板涂层寿命.     

连铸结晶器内铸坯非均匀摩擦行为

摩擦和润滑不均匀是影响连铸坯质量的关键因素。针对铸坯在结晶器内复杂的摩擦行为,建立了全尺寸传热模型和摩擦计算模型,采用反算法得到实际热流,详细描述了铸坯的摩擦行为,并进一步研究了影响摩擦的因素。结果表明,从弯月面开始,铸坯表面由液体摩擦区过渡到混合摩擦区,再过渡到固体摩擦区;铸坯的摩擦状态是非对称的,反映了建立全尺寸模型的必要性。该模型为了解连铸结晶器内发生的复杂过程和优化连铸工艺参数提供了有益的工具。     

方圆坯连铸结晶器锥度的测量及分析

在连铸过程中,结晶器锥度对提高连铸机的产量、改善铸坯质量、延长结晶器的寿命都起着决定性的作用。本文简要介绍了连铸中结晶器锥度的作用,分析了方坯及圆坯结晶锥度的设计原则,并以不同方坯及圆坯结晶器内腔尺寸测量数据为基础,分析了结晶器锥度在生产过程中存在的问题。     

薄板坯连铸凝固状态分析与结晶器长度设计

推导了薄板坯连铸过程中钢液在结晶器内的凝固传热有限元方程,开发了钢液凝固状态及温度场分布的模拟分析软件,探讨了拉坯速度及结晶器长度对结晶器出口坯壳厚度的影响。     

板坯连铸保护渣分钢种应用技术

在当前连铸生产过程中,随着当前品种钢种类的不断增加和成分的不断优化,对板坯连铸保护渣提出了新的要求,需要保护渣根据分钢种设计理化指标来提高保护渣的适应性。生产实践表明,采用板坯连铸保护渣分钢种应用技术,在满足连铸稳定生产的基础上,提高了板坯的表面质量和角部质量,同比板坯合格率得到明显提升,为今后保护渣理化指标的设计提供了新方向。     

板坯结晶器电磁制动三维电磁场的数值模拟

建立了板坯连铸结晶器电磁制动的电磁场的计算模型,分析在恒定电流作用条件下,结晶器内磁感应强度的分布情况,并与实测数据进行了对比。在不同电流作用下,讨论了结晶器内不同截面上磁感应强度的变化情况。结果表明：板坯结晶器电磁制动的磁场在铁芯处最大,并且在上下轭铁间形成了完整、封闭的磁回路,磁感应强度沿着结晶器高度方向呈现出类正弦分布的特征。在制动电流为300～700 A的工艺条件下,在距离结晶器上口约400～450 mm处,磁感应强度接近于0,此处的上部和下部区域内的磁感应强度的方向相反。电流大小的变化只会改变磁感应强度的大小,不会改变其分布,结晶器内磁场主要集中在水平方向,其它方向的分量较小。     

高拉速薄板坯连铸中碳钢保护渣开发与应用

针对在高拉速情况下薄板坯连铸过程中频繁出现"冷齿"、黏结以及铸坯表面纵裂纹较多等问题,依据中碳钢凝固收缩特性并结合现场实际生产情况,开发了一种适合在高拉速情况下薄板坯中碳钢连铸用保护渣。生产实践表明,在拉速提高后,使用新型保护渣基本避免了铸坯表面纵裂纹的产生,也无"冷齿"、黏结等报警现象出现,铸坯质量显著提高,完全满足生产要求。     

薄板坯连铸保护渣的研制

通过对保护渣理化性能、熔化特性的基础研究，确定了适合高拉速薄板坯连铸用保护渣的组成及成分范围。利用数值仿真建立的传热数学模型确定的保护渣熔化温度、粘度被实践证明是合理的，这为保护渣的研究提供了理论依据。通过工业性试验的应用证明所研制的保护渣系能满足薄板坯连铸的需要，使用效果良好。