大方坯结晶器内的多物理场模拟优化

针对某钢厂生产断面为240 mm×240 mm的42Cr Mo钢的方坯结晶器,采用有限体积和有限元相结合的数值模拟方法计算结晶器内的多物理场。首先,通过对结晶器内流动和凝固耦合计算优化水口浸入深度和拉速;其次,基于优化后的流场,采用磁场和流场耦合求解的方法得到优化的电流强度和电流频率。磁场模拟结果与现场实测数据较为吻合。研究表明,水口浸入深度为100 mm、拉速为0.7 m/min时可以获得优化的流场;基于该流场施加电磁搅拌后,搅拌器的电流强度从100增大到400 A时,钢液切向速度从0.042提高到0.300 m/s,而电流频率对钢液的流动影响较小。进而得出,优化的工艺操作方案为水口浸入深度为100 mm,铸坯拉速为0.7 m/min,电流为400 A,电流频率为2 Hz。     

基于过热度变化的82B钢连铸末端电搅位置研究

以国内某钢厂断面为150mm×150mm的82B钢连铸小方坯为研究对象,建立连铸小方坯凝固传热模型,采用铸坯表面温度测量方法验证模型可靠性。依据铸坯凝固率fs=0.7~0.8为末端电磁搅拌合理安装位置,根据模拟结果得出,在实际生产过程中过热度波动范围为20~40℃时,末端电磁搅拌最佳安装位置为距弯月面6.59~6.79m位置处。结合现场实际情况确定在距弯月面6.73m处安装末端电磁搅拌,并进行工业实验分析了末端电磁搅拌的应用效果。结果表明:施加末端电磁搅拌后,铸坯与盘条质量均有所改善。连铸坯平均碳偏析指数由1.05降至0.99,最大碳偏析指数由1.12降至1.05,中心等轴晶率由36%升高到39%;盘条中心偏析评级由2.5级下降到1.5级,网状渗碳体级别由4级下降到1级。     

喷嘴喷淋距离对连铸小方坯二冷均匀性的影响

研究了不同喷淋距离下连铸小方坯二冷喷嘴的水量分布,建立了凝固传热模型分析了82B钢连铸坯的热行为。该模型特别考虑了二冷区铸坯表面宽度方向的水流密度分布,并根据铸坯表面测温结果进行了模型校正。采用凝固传热模型研究了喷嘴喷淋距离对连铸二冷均匀性的影响。结果表明:喷嘴喷淋距离的增加有助于提高二冷水横向分布的均匀性,导致铸坯表面温度横向均匀性降低、纵向均匀性提高。这些效果有助于改善铸坯内部裂纹,但是会对角部裂纹产生不利影响。在二冷区前段喷嘴采用低喷淋距离,二冷区末段采用高喷淋距离,既可以提高铸坯角部温度,又能降低表面最大回温速率,有助于同时改善连铸坯角部和内部裂纹。在此基础上,提出了一种连铸小方坯二冷喷嘴布置方式,即二冷区每段喷嘴喷淋距离沿拉坯方向逐渐增加,该方法有助于提高连铸坯“纵?横”冷却均匀性。      

末端电磁搅拌对弹簧钢连铸坯内部质量的影响

 55SiCrA弹簧钢连铸坯容易出现内部质量问题,合理的末端电磁搅拌(F-EMS)能有效地改善连铸坯内部质量,但不合理的末端电磁搅拌会对连铸坯内部质量无改善作用甚至造成内部质量下降。为了提高连铸坯内部质量,得出最优末端电磁搅拌方案,研究了末端电磁搅拌参数对断面尺寸为150 mm×150 mm的55SiCrA弹簧钢连铸坯内部质量的影响。通过建立连铸过程凝固传热模型分析现行工艺下铸坯的凝固情况,确定末端电磁搅拌的位置为距弯月面8.45～8.73 m处。在测定末端电磁搅拌下连铸坯中心磁感应强度的基础上,对电流与频率进行匹配研究,并开展相应的工业试验。结果表明,在采用末端电磁搅拌参数为300 A/8 Hz时,55SiCrA弹簧钢的中心碳偏析平均值达到1.007,连铸坯中心缩孔改善,中心等轴晶率提高,连铸坯综合质量最好。     

6流非对称40t中间包挡墙和挡坝对帘线钢盘条夹杂物的影响

通过工业试验研究了6流非对称40t中间包不加挡墙、加挡墙和同时加挡墙挡坝对82A帘线钢Φ5.5 mm盘条夹杂物数量和尺寸的影响。金相检验和电解夹杂物分析结果表明,中间包不加挡墙,近流盘条中夹杂物数量多且尺寸大;加挡墙后,近流盘条中夹杂物数量明显减少且尺寸减小,但远流盘条中夹杂物数量增多且尺寸较大;当加挡墙和挡坝,远流和近流盘条中夹杂物数量和尺寸均明显下降。