弹簧钢60Si2Mn大方坯凝固组织的数值模拟

运用ProCAST软件的CAFE模块对60Si2Mn弹簧钢325 mm×280 mm连铸坯的凝固组织进行模拟,研究了钢水过热度和二冷强度对铸坯凝固组织的影响。结果表明,浇钢过热度从10℃增大到30℃后,铸坯晶粒密度从1.055×10⁶m-2减小到1.520×10⁵m^-2,柱状晶显著发达;浇钢过热度同为20℃时,二冷区采用强冷后,晶粒密度从1.009×10⁶m^-2增加到1.083×10⁶m^-2,等轴晶率增大5%。     

亚包晶钢板坯连铸保护渣凝固结晶行为的研究

对≤1.3 m/min常规拉速(TCaO/SiO₂=1.19)和≥1.5 m/min高拉速(TCaO/SiO₂=1.40)0.07～0.10C亚包晶钢板坯用两种保护渣(%:2.54～3.0Al₂O₃、7.34～8.35Na₂O、8.83～8.87F、0.79～3.00Li₂O)降温凝固过程中结晶特性以及结晶对熔渣粘度的影响进行了研究,得出高拉速保护渣在凝固之前有明显的结晶行为,结晶矿相主要为枪晶石(3CaO·2SiO2·CaF₂);常规拉速保护渣在凝固温度以上时,没有明显的结晶现象。与常规拉速保护渣相比,高拉速保护渣完全凝固后晶粒粗大,组织中有大量空隙,有利于增加渣膜热阻,减缓结晶器传热。TCaO/SiO₂=1.40保护渣在结晶温度以上时,具有较低的粘度,有利于结晶器润滑;结晶温度以下时,粘度迅速增加,有利于增加固渣膜厚度,减缓结晶器传热。     

残余元素对连铸坯和热轧板表面质量的影响

 通过扫描电镜、透射电镜和EDS分析,对残余元素对连铸坯和热轧板表面质量的影响进行了研究。试验结果表明,连铸坯氧化层中存在铜、砷和锡同时富集。热轧板基体层与氧化层界面存在铜、砷和锡富集,基体层铜、砷和锡含量高于氧化层铜、砷和锡含量。铜、砷和锡在γ晶界偏聚和铁优先氧化造成连铸坯中铜、砷和锡富集,加热炉二次加热加剧铜、砷和锡富集,铜、砷、锡向钢基体渗透扩散,恶化钢的塑性,导致中板表面微裂纹缺陷,分析了铜、砷和锡富集相对表面微裂纹的影响机理。     

板坯连铸结晶器传热系数

采用数学解析方法对连铸结晶器壁的热流量及结晶器和冷却水之间的传热进行了详细的分析，对炼钢厂连铸过程计算机(DKS)中现有换热系数的计算公式的来源进行了详细阐述和推导，并对现有计算公式作了改进．     

超低碳钢热轧盘条表面环形粗晶组织及控制措施

重点对超低碳钢热轧盘条表面产生环形粗晶组织的原因进行了分析。环形粗晶组织的深度达到1 000μm左右,晶粒尺寸达到60~80μm,均匀分布于盘条表层,不存在特定取向晶粒异常长大的特点。通过退火模拟实验分析发现,超低碳钢热轧盘条表面环形粗晶组织具有一定的遗传性,会严重恶化材料的塑性加工性能。经理论分析和工艺试验验证,超低碳钢热轧盘条表面环形粗晶的产生原因主要是预精轧后水冷强度过大,温度没有充分恢复,盘条表面温度低于动态相变温度,在盘条表层的晶粒内部储存有大量的能量,这些能量促进铁素体相变的发生和特定取向的晶粒长大与扩张,最终形成粗晶组织。通过调整预精轧水冷工艺,将超低碳钢热轧盘条进入精轧的温度稳定控制在920℃以上,能够明显降低表面环形粗晶组织的发生。     

方坯连铸结晶器三维流场的数值模拟

以鞍钢第二炼钢厂115mm×115mm小方坯为研究对象，采用有限差分方法．计算了方坯连铸结晶器三维流场．研究了注流偏离结晶器中心时对结晶器流场的影响。     

板坯连铸结晶器保护渣卷渣及其影响因素的研究

对板坯连铸结晶器保护渣卷渣进行的水力学模拟研究结果表明,主要有三种类型的卷渣,即窄边附近的剪切卷渣、浸入式水口附近的旋涡卷渣和水口吹入的氩气泡上浮冲击钢渣界面引起的卷渣.拉速增加、减少浸入式水口浸入深度、减小水口出口倾角和增加吹入的Ar流量均会加大表面流速和液面波动,增大结晶器内卷渣的倾向,而其中拉速增加对卷渣的影响最大.当结晶器宽度为1 900 mm、采用1.4 m/min的拉速时,选择向下25°的水口出口角度、250 mm的水口浸入深度和10 L/min的Ar流量可将板坯结晶器内流场的表面流速和液面波动控制在合理的范围内,从而减小和避免结晶器内卷渣.     

小方坯碳偏析模拟研究

基于Fluent建立了150 mm×150 mm结晶器的三维模型,模拟计算了结晶器内流场、温度场及溶质分布的变化,并对二冷区宏观偏析进行了模拟.结果发现,结晶器角部传热方式为二维传热,与表面一维传热相比凝固速度较快.结晶器角部钢液存在回流,同时弯月面处钢液也存在小的回流.受回流及凝固的影响,碳元素在结晶器内会重新分配,上部表现为正偏析、回流通道表现为负偏析.并且发现,由于固液相扩散系数的不同,直到凝固终点,铸坯冷却过程中都会存在环形负偏析.