水平连铸结晶器内铁水流动及其对力学性能的影响

利用计算机数值模拟方法系统地研究了铸铁水平连铸用矩形截面螺旋水道圆结晶器水冷套中水道结构尺寸和水流量对结晶器换热能力的影响。结果表明:在等水压条件下,一定长度及直径的结晶器,其水道截面一定时,水道宽度是结晶器换热能力的控制因素;在其它条件相同时,水道截面积增加能有效地提高换热能力;水流量在很大范围内对结晶器换热能力有调节作用。针对铸铁凝固特点,提出铸铁水平连铸用圆结晶器冷却水道的设计原则。

日本川崎钢铁公司采用内腔220～300mm、4×1.25～2m的弧形结晶器浇注板坯。为了克服连铸时氧化铝、结晶器保护渣和为防止浸入式水口阻塞而喷吹的氩气所造成的缺陷,该公司认为必须研究钢水在结晶器内的流动方式以及喷吹气体对它的影响,并找出控制钢水流动方式的方法。

建立了铸铁水平连铸用结晶器水冷套的传热模型,并用有限差分法模拟计算了不同高宽比水道结构的水冷套系统传热过程。水道高宽比k值对水冷套冷却能力的影响规律是:k值增加,水道内水流速、等效传热面积均减小,水套的冷却能力降低。并根据计算结果提出了圆结晶器水冷套的设计原则

主要阐述了承钢提钒钢轧二厂为提高产品质量,降耗增效,提出了结晶器流场存在的问题,围绕着改善结晶器流场的思路,重点从保护浇注、振动、浸入式水口方面入手对结晶器流场进行了优化,在生产中取得了显著效果。

在连铸实验装置上，以低熔点pb-sn-bi合金和硅油分别模拟钢液和保护渣，对施加电磁场前后弯月面区域金属流态进行了试验研究。结果表明：双条形电磁场对弯月面区域金属运动速度有较强抑制作用；能够改善连铸坯初凝固壳生成和生长的条件。

在相同水平连铸条件下,采用合金化方法研究了不同cu和mo含量对60mm球铁型材的基体组织与力学性能的影响。结果表明,加入一定量的cu和mo元素,可以获得珠光体型球铁组织或奥氏体-贝氏体型球铁,在mo含量不变时,获得铸态奥氏体-贝氏体基体组织主要是由cu含量决定。加入cu和mo元素后,球铁型材的抗拉强度、屈服强度和硬度均得到较大提高,但冲击韧度明显下降。

研究了si对连铸灰铁棒材力学性能的影响。结果表明,连铸棒材具有优异的疲劳强度,但是随着含硅量的增加,断裂韧性和冲击值降低,宜控制含硅量不超过2.2%。

水平连铸灰铸铁型材力学性能的特点

介绍了差动涡流式连铸结晶器钢水液位仪的基本原理及构成。仪器可测量0～150mm的钢水液位变化。传感器的核心部分为1个发射线圈和2个接收线圈。信号放大单元采用差动调幅原理,提高了信噪比,扩大了量程。针对结晶器钢水液位测量的特殊性,放大信号再经信号处理单元的若干环节处理成可靠的、适于钢水液位控制的4～20ma线性隔离输出信号。

建立了铸铁水平连铸用圆结晶器水冷套的换热模型,给出了换热边界条件的确定方法。采用该计算方法可以计算不同水道结构参数和不同水流参数下水冷套的换热效果,其计算结果与实测结果基本符合。该计算方法可为设计结晶器水冷套时使用,并可与已有铸铁水平连铸铸坯凝固过程数值模拟计算程序结合,使之更加完善。

以低碳钢种q235b、250mm×1600mm铸坯为研究对象,在某钢厂采用连铸结晶器振动喂钢带技术,往连铸结晶器钢水中喂送低碳钢带。研究了连铸结晶器振动喂钢带对铸坯的组织结构以及性能的影响,结果表明,采用连铸结晶器振动喂钢带技术,连铸坯中心疏松与宏观偏析分散且有所减轻,可改善其宏观组织结构质量,降低轴向区域化学非均质性,以及提高厚轧板的可塑性。

建立了铸铁铸用圆结晶器水冷套的换热模型,给出了换热边界条件的确定方法。采用该计算方法可以计算不同水道结构参数和不同水流参数下水冷套的换热效果,其计算结果与实测结果基本符合。该计算方法可为设计结晶器水冷套时使用,并与可已有铸铁水平连铸铸坯凝固过程数值模拟计算程序结合,使之更加完善。

连铸技术由于生产效率高、成本低、铸坯质量好,在钢铁生产中占有绝对的比例。因此,连铸坯质量也直接制约着钢铁企业最终的产品质量和经济效益。连铸坯质量问题主要有连铸坯内部的偏析、疏松和裂纹等。若要改善这些内部质量问题,解决思路之一就是改善其凝固的过程,提高等轴晶率。提高等轴晶率的方法又包括结晶器电磁搅拌、轻压下、微合金化等,但是这些方法技术上都比较复杂,成本相对较高。

针对板坯连铸过程,建立了钢液流动、传热、凝固的三维耦合数值计算程序,计算、分析了浸入式水口底部开孔与否对连铸过程钢液的流动、凝固特征的影响.计算结果表明,浸入式水口下部的开孔可以有效地抑制下回流区的长度,有利于形成较为稳定的凝固坯壳,特别是可以防止一般水口在角部附近大面的拉漏.同时对于均匀断面温度有一定的作用,因此保留下部开孔是有益的.

对水平连铸结晶器用铍钴铜合金铜套的划伤失效进行了化学成分、硬度、金相组织、扫描电镜等分析测试研究。结果表明:造成铍钴铜套失效的主要原因是合金中的氧化夹杂、低熔点元素在晶界偏聚分布,在高温下造成晶界局部熔化形成小的热蚀孔洞,钢液深入"孔洞",冷凝后在连铸钢锭表面形成与"孔洞"大小的凸点,在连铸钢锭向前牵移过程中这坚硬的凸质点划伤铜套内壁形成划痕。同时,铜套晶粒长大粗化,产生沿晶裂纹,在拉坯过程中受拉力压力作用,裂纹迅速沿夹杂扩展,并且在高温下被进一步氧化,从而促进铜套破坏,划伤与开裂导致铜套过早失效。

以承德钢铁厂板坯连铸结晶器为原型,采用1∶1的水模型进行试验,研究了拉速、浸入式水口出口角度、水口浸入深度、水口底面结构及结晶器断面宽度等工艺参数对板坯结晶器内表面流速的影响。结果表明:拉速对表面流速的影响最大,随着拉速的提高,结晶器内钢液表面流速明显增大,当断面宽度为1650mm,拉速由0.7m/min提高到1.4m/min,表面流速由0.04m/s提高到0.1m/s;波浪面结构的浸入式水口表面流速效果最优。

介绍了加工过程中pvc树脂颗粒形态和结晶的变化过程,分析了加工配方、加工工艺对pvc凝胶化的影响,讨论了pvc凝胶化度与制品力学性能的关系。

利用计算机数值模拟方法系统地研究了铸铁水平连铸用矩形截面螺旋水道圆结晶器水冷套中水道结构尺寸和水流量对结晶器换热能力的影响结果表明：在等水压条件下，一定长度及直径的结晶器，其水道截面一定时，水道宽度是结晶器换热能力的控制因素；在其它条件相同时，水道截面积增加能有效地提高换热能力；水流量在很大范围内对结晶器换热能力有调节作用。针对铸铁凝固特点，提出铸铁水平连铸用圆结晶器冷却水道的设计原则。

以某厂板坯连铸结晶器为原型,采用1∶1的水模型进行模拟实验,研究表明:增加拉速、减小水口的浸入深度、减小水口出口向下的倾角以及增加水口的吹气量均会增加结晶器内钢液的表面流速、增大结晶器内卷渣的倾向,其中拉速的增加对表面流速的影响最大。

利用数值模拟方法对比分析了不同不锈钢板坯宽度下结晶器内钢水流动和温度分布情况。结果表明,在同一浸入式水口结构和工艺参数条件下,随着结晶器宽度的增加,侧孔注流在窄面的冲击位置下降,冲击强度减弱,钢液面处钢水卷渣和液面裸露的几率减小,但液面处钢水温度降低。其中,当铸坯断面大于1360mm时,结晶器内钢水对窄面中心的冲击速度和钢液面处钢水表面流速变化不大。综合表明,该水口浇注不锈钢板坯的适宜宽度范围为1360～1600mm.

连铸结晶器内喂稀土丝和铝丝试验

针对莱钢3#板坯连铸机结晶器振动装置存在的问题,对其进行改造。采用液压振动装置来代替四轮偏心式机械振动装置,建立结晶器重量及振动单元模型,应用ansys对系统的模态分析及瞬态分析计算。热试结果表明,采用结晶器液压振动装置,可有效改善铸坯质量。