连铸板坯在结晶器内凝固行为的研究

在考虑结晶器铜板水槽结构尺寸和分布的基础上，建立了连铸板坯在结晶器内温度场和应力场之间耦合过程的有限元分析模型。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、坯壳生长及其受力变形等行为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、设计或优化有关结晶器工艺和结构参数提供了理论依据。     

立弯式奥氏体不锈钢220 mmx220 mm铸坯动态二冷控制和应用

根据奥氏体不锈钢的热物理参数和二冷区各区出口目标温度,建立了不锈钢220mm×220 mm铸坯动态二冷综合控制模型和末端拉速电磁搅拌-拉速优化模型。304奥氏体不锈钢连铸生产应用结果表明,在该钢正常工作拉速0.8~1.1 m/min,根据目标温度（足辊1080℃,一区1 070℃,二区1060℃,三区1045℃,进拉矫机980℃）制定相应比水量（0.30~0.33 L/kg）,模型实时计算表面温度与目标温度对比,进行在线控制,铸坯温度均匀、稳定,冶金质量良好。     

板坯连铸结晶器内温度场/应力场耦合分析

在考虑结晶器铜板中水槽结构的尺寸和分布的基础上,建立了连铸结晶器内温度场和应力场之间耦合过程的有限元分析模型.通过耦合计算,发现宽窄面方向上的坯壳与结晶器壁间的气隙沿拉坯方向上的变化规律,为分析铸坯在结晶器中产生的质量问题以及设计有关结晶器工艺和结构参数提供了理论研究的手段.     

特殊钢大方坯动态轻压下压下量模型研究

根据拉坯方向上质量守恒推导出更加简单且易于数值模拟计算的特殊钢大方坯连铸压下量计算模型R_i=2/37*3~(1/2)(f_(SC,i)-f_(SC,i-1))Th/η,或者R_i=-2△T_(C,i)Th/37*3~(1/2)T_1-T_sη_i.式中,R_i为单个压下辊压下量,(f_(SC,i)-f_(SC,i-1))为中心固相率增量,Th为铸坯厚度,η_i为压下效率,△T_(C,i)为铸坯中心温度增量,T_s和T_1分别为固液相温度。建立了耦合压下量模型的大方坯凝固传热模型,并分析了钢种、断面尺寸、拉速、过热度和比水量对合理压下量的影响。结果表明,在拉坯方向上,由于凝固加速和压下效率减小,铸坯的压下量逐步增大;钢种、铸坯宽度、拉速、过热度和比水量对总压下量影响有限,但铸坯厚度对总压下量影响很大。大方坯厚度每增加30 mm,轻压下量增加1mm。     

围压状态下树脂砂的高温应力－应变及强度特性

通过高温三轴力学试验，揭示了围压对型砂应力－应变及强度特性的重要影响。提出了型砂修正的强度理论，并指出树脂砂的高温强度特性主要取决于其内摩擦特性。     

特殊钢连铸大方坯末端电磁搅拌位置研究与应用

采用有限元法,建立了大方坯凝固传热过程的数学模型。基于射钉试验验证了该模型的正确性。基于该凝固模型,分析了中心固相率与不同定义下凝固率的关系,提出了中心固相率在0～0.2范围内作为末端电磁搅拌的合理位置,适用于所有钢种;而面积凝固率在0.6～0.8范围内作为末端电磁搅拌的合理位置,只适用于高碳特殊钢。工业性生产试验进一步验证了这一观点,并取得了较好的冶金效果。     

大方坯连铸机合理基本半径确定方法的研究

合理的连铸机半径对生产顺行与铸坯质量十分重要.连铸机基本半径的确定也是连铸基本工艺参数计算与进行连铸机辊列布置的前提条件之一.本文对现有连铸机基本半径的确定方法进行了分析,提出了引入铸坯断面因素的铸机基本半径的确定方法,即根据铸坯截面弯矩计算铸机基本半径.依据现有国内外成熟大方坯铸机基本半径,计算获得了不同断面铸坯弯矩变化曲线.实践表明,以此曲线为依据,通过铸坯截面弯矩计算的铸机基本半径最小值可作为不同断面大方坯连铸机半径选择时的参考值.     

通道式感应加热五流中间包流场的水力学模拟

 通道式感应加热能有效补偿连铸过程中间包钢水的温降,且具加热效率高、设备简单等优点,是近年来得到快速推广应用的中间包新技术。配置感应加热器后的中间包结构与常规中间包差异较大,其加热通道的设计对中间包流场具有明显影响。针对实际应用的某5流直通道感应加热中间包边部流和中间流温差大、钢水浇铸过热度偏高的问题,通过水模拟试验对该中间包流场进行优化,提出了一种新型的分口通道方案。该方案可将中间包的死区比例由原型的29.50%降低到20.33%,钢水平均停留时间较原型延长了40 s。工业试验表明,分口式新型通道设计中间包各流浇铸温度一致性得到改善,其中边部流和中间流的平均温差较原型降低了3.6 ℃,实现了感应加热中间包应用效果的进一步提升。     

碳钢/不锈钢液固浇铸复合界面特性研究

界面特性对于碳钢/不锈钢双金属复合材料的质量控制至关重要。基于碳钢/不锈钢液-固复合新材料与工艺开发需要,对Q235/304液-固浇铸复合工艺进行了凝固模拟分析,并利用浇铸实验与剪切实验研究了液-固复合界面的组织与成分变化行为及其对后续轧材力学性能的影响。研究表明,不锈钢基板结合面凹槽化预处理有助于提高整体浇铸复合效果;实现有效冶金复合的温度与界面重要条件则为较高的碳钢过热钢液与不锈钢基板预热温度。其中,液-固复合工艺实现2钢种界面冶金复合的主要特征是：基板界面侧产生有一定厚度的重熔层;复合界面具有一定厚度的合金元素扩散层。据此,获得的液-固复合界面热轧态剪切强度达400 MPa以上,远高于国标210 MPa的门槛值,有望更好地提高这类双金属复合材料的服役性能。     

小方坯连铸机高拉速技术改造和生产实践

高拉速、高效连铸一直是连铸技术的发展方向,小方坯连铸高拉速还可能实现高温出坯和直接轧制。针对某钢厂现有170 mm×170 mm方坯连铸与生产条件,探索了通过采用多锥度结晶器、非正弦振动、结晶器保护渣调整和优化二次冷却等措施进行高拉速技术改造。实现了现有铸机拉速提高50%的生产目标,铸机单流产量达到35 t/h以上,生产拉速由2.0～2.3 m/min提高至2.7～3.1 m/min,最高拉速达到3.45 m/min。基于生产实践,总结了高拉速连铸生产实践的冶金效果;研究表明,为了保证铸坯质量,高拉坯连铸对铸机和工艺的精细化设计提出了更高的要求。