小方坯连铸结晶器内热力行为研究

通过THERCAST软件建立了考虑结晶器保护渣和气隙热阻的三维有限元模型,分析了150 mm×150 mm小方坯在连铸结晶器中的热力学状况,发现拉速对热流密度的影响很大,热流密度会随着拉速的增加而增加,不过拉速越大,热流密度增加越缓慢,然而,过热度对于热流密度的影响却很小。由于钢水静压力的作用,气隙沿横向分布非常不均匀,表面中心气隙很小,仅为0.2 mm,角部气隙却很大,最大值达到了1.15 mm。根据模拟结果和参考前人设计结晶器的经验,建议设计同时带有横向和纵向锥度的结晶器。     

板坯连铸中间包内夹杂物去除的数值模拟

以某厂50tT型2流中间包为研究对象,利用大型商业软件ANSYS CFX10.0建立了三维有限体积模型,采用多相流模型对中间包内钢液的流动特性、温度分布与夹杂物去除规律进行了数值模拟,重点研究了不同堰-坝组合方式、湍流抑制器形状、拉速、夹杂物粒径等工艺参数对中间包内钢水平均停留时间、夹杂物上浮率的影响。结果表明:湍流抑制器对夹杂物的上浮去除影响不大;随着夹杂物粒径的增大,夹杂物的上浮率迅速增大;20μm以下的夹杂物则很难在中间包内上浮去除;随着拉速的增大,夹杂物的上浮率是不断减小的;采用堰A=300cm、坝B=400cm、方形瓦楞湍流抑制器、过滤器组合式控流装置时夹杂物的上浮去除效果最好。     

49MnVS3非调质钢连铸方坯中心裂纹分析

采用金相、扫描电镜及能谱分析了连铸方坯中心位置的宏观和微观特征.发现偏析是导致中心裂纹产生的主要原因,裂纹发生在柱状晶末端和粗大等轴晶区,沿一次枝晶晶界展开;开裂方式为沿晶开裂,开裂时期处于液相.存在两种晶界偏析,一种为析出的MnS夹杂物,另一种为聚集的浓化钢液.中心位置析出物未达到非调质钢质量要求.      

冷却模式对铸坯表面组织的影响

 制作直径10mm的试样以模拟铸坯表面组织,将试样分别在传统冷却模式下和控制冷却模式下进行冷却,通过对试样截面的微观组织形貌进行金相分析,从而研究冷却模式对铸坯表层组织结构的影响。试验得到如下结果：传统冷却条件下,试样边部为块状铁素体和珠光体,晶粒尺寸在10~200μm之间,中心位置为条状、针状铁素体和珠光体,晶粒粗大,组织不均。控制冷却条件下,试样均由块状铁素体和珠光体组成,晶粒尺寸在9.36~12.25μm之间,晶粒细小,组织均匀。控制冷却可以通过细化晶粒来提高铸坯表面的高温塑性从而对避免表面横裂纹的发生产生有利影响。     

拉速对小方坯结晶器液面波动影响的数值模拟

利用流体力学软件Fluent建立180 mm×180 mm铸坯结晶器内"钢-渣"两相流模型,对结晶器液面波动行为进行数值模拟,研究浸入式水口自结晶器中心位置偏离量(0~30 mm)和拉速(2.0~3.0 m/min)对结晶器液面波动行为的影响。发现在相同浸入式水口偏离量下增加拉速,钢液面波动的整体趋势增加,且偏移量与拉速越大,液面波动增幅越大;低拉速时,波谷出现在水口边缘,水口周围剧烈波动;高拉速时,波谷出现在结晶器右壁面,使得钢液液面波动加剧,容易产生卷渣。     

连铸板坯中心裂纹和三角区裂纹的成因及防止

对铸坯表面温度进行测量发现,在3个二冷喷嘴下方和铸坯两侧边角附近存在5个较低温度区,中心裂纹和三角区裂纹绝大多数发生在与表面较低温区相对应的下方铸坯内部。铸坯中心裂纹和三角区裂纹形成的机理为：由于沿宽度方向冷却不均匀,铸坯内部也存在较低温度区域和与之相邻的较高温度区域。在凝固最后阶段,当较低温度区已基本凝固或接近完成凝固时,相邻的较高温度区尚有部分钢液未凝固,未凝固钢液膨胀将较低温度区域刚结束或基本结束凝固的部分拉开,因此形成裂纹。鞍钢第二炼钢厂通过严格控制凝固终点附近夹辊开口度、增强二冷后程冷却水量等措施,将连铸板坯的中心裂纹和三角区裂纹降低至接近零。     

板坯动态二冷配水系统的开发与应用

建立了板坯凝固数学模型且采取坯龄模型实现动态配水;通过模拟拉速的变化,说明了用于校正有效拉速的速度权重,以及根据目标温度来校正冷却水对坯龄模型的必要性;编制了动态与静态结合的配水系统软件并应用于现场;评价了动态配水的效果。     

连铸过程溶质元素宏观偏析的数值模拟

采用商业软件CALCOSOFT模拟了实际连铸冷却条件下铸坯内部的温度场、流场和溶质场的分布。为了对模拟结果进行验证,将实际铸坯进行了刨屑化学成分检测。结果表明：模拟的宏观偏析结果与实际铸坯中检测的情况极为相似。凝固初期自然对流可能引起较大的内部紊流,将凝固前沿溶质带到中心液相起到了稀释作用;在凝固末期,糊状区显著阻碍了液相的流动,自然对流非常微弱,不能将枝晶间的浓化液相带到中心,大大减小了溶质元素向中心聚集的程度。     

低合金钢氧化过程残余元素的富集

通过扫描电镜和XEDS分析,对含Cu、As和Sn残余元素的低合金连铸坯中Cu、As和Sn的氧化富集机理进行了研究。结果表明：氧化温度在1250～1150℃时,氧化层中包裹一定量的Cu、As和Sn残余元素;氧化温度在1100—1000℃时,氧化层与基体界面存在明显的Cu、As和Sn富集相;随氧化温度升高,氧化层厚度明显增加。影响连铸坯中Cu、As和Sn富集的主要因素是氧化温度。     

不同精炼工艺对管线钢洁净度的影响

对LF-RH和RH-LF 2种精炼工艺生产的管线钢洁净度进行了调研,比较了所生产钢材的各种洁净度指数,分析发现,前一工艺比后一工艺钢中w[T.O]平均降低12×10-6,w(N)降低6.5×10-6,w(S)降低8×10-6,显微夹杂物数量更少,尺寸更小,大型夹杂物含量也较低。结果表明,LF-RH工艺更适合生产高洁净管线钢。