连铸坯的多点等曲率速率矫直

本文从连铸坯矫直变形的动态特性出发,提出了连铸坯的多点等曲率速率矫直法。即在分析研究了多点等曲率速率矫直变形规律的基础上,给出了多点矫直系统等曲率速率设计的设计公式,并使用现有资料对设计公式进行了验证。同时,本文在文献[1]研究的基础上讨论了多点等曲率速率矫直与连续矫直的关系。实际计算表明,按等曲率速率原则设计的多点矫直系统可使铸坯在矫直变形过程中的应变速率和所需的螺丝子力大为减小。     

基于高温铸坯黏弹塑性的坯壳动态鼓肚研究

基于高温铸坯材料黏弹塑性本构方程,建立了坯壳动态鼓肚数学模型。根据坯壳不同的初始状态与变形历史确定了两种边界条件。利用模型计算坯壳鼓肚变形,并与实测数据进行对比,验证了理论解的正确性以及模型的有效性。根据鞍钢工业板坯连铸机的设备工艺参数,分别计算了刚出结晶器的坯壳和远离结晶器的坯壳的鼓肚变形曲线,以及坯壳在固液交界面处的应变与应变速率。分析了铸坯坯壳在铸机扇形段内的鼓肚变形与应变变化规律,并讨论了辊间距、     

方、圆坯高速连铸结晶器内壁的理想纵断面曲线和锥度曲线

针对结晶器锥度设计必须考虑结晶器的热膨胀和凝固壳的收缩,理想的结晶器应能够完全适应凝固壳的收缩,使凝固壳与结晶器既紧密接触、又不发生干涉的问题,根据方、圆坯结晶器内凝固壳收缩的特性,推导出高速连铸方、圆坯结晶器内壁的纵断面曲线和锥度曲线的设计计算公式。这些公式明确地反映了浇注钢种、冷却条件和拉坯速度的影响。结晶器的纵断面曲线由从结晶器上口至钢液液面附近的直线段和其下部的曲线段相切组成,锥度连续变化,消除钢液液面脉动的影响。在钢液液面附近,结晶器的纵断面曲线非常接近于抛物线。用这些公式为某厂设计的154.5 mm×152.5 mm结晶器,拉坯速度达到了3.1 m/min,超过了设计要求的2.7 m/min。     

基于结晶收缩特性的连铸矩形坯成形曲线研究

针对传统连铸结晶器效率低、拉坯速度慢、铸坯表面及形状缺陷等问题,设计并加工了一种高效、高速、高质（Efficient,speedy and quality,ESQ）连铸结晶器内腔形线。基于矩形坯结晶器内传热和结晶收缩行为特性,推导并建立了结晶器铜管内腔形线几何模型,运算得到形线曲线表达式和锥度表达式。根据连铸坯热交换收缩组成模型,针对高碳钢材料大矩形坯规格修正原模型及表达式,将优化结果与钢厂传统形线对比分析。依托Matlab/GUI二次开发了结晶器形线尺寸输出系统,为现有钢厂设计并加工了230 mm×170 mm断面U71Mn钢种结晶器芯棒和铜管,保持其他连铸条件基本不变,使现有连铸机拉坯速度从1.1 m/min提高至1.6～1.7 m/min。结果表明,得到的连铸坯产品表面质量与原产品相近,且并无形状缺陷,验证了模型计算的合理性和正确性。相比于传统连铸结晶器内腔形线,新形线曲线提高了结晶器的换热效率,且保证了铸坯质量,这为增加连铸坯产量提供了基础。     

低碳微合金钢中厚板表面裂纹形成原因分析

分析了中厚板表面裂纹形成的原因.结果表明:中板表面裂纹是连铸坯表面裂纹的遗传,连铸结晶器内坯壳不均匀是导致裂纹产生的根本原因.通过降低C含量、更换镀层结晶器等措施,取得了良好的效果.     

超大断面圆坯垂直半连铸凝固过程模拟分析

采用垂直半连铸工艺制备直径超过?1 000 mm大型圆坯的方法,是一种优化生产流程,降低材料损耗,提升铸坯质量,突破连铸工艺尺寸极限的变革性制坯方法。该方法将工艺分为浇注拉坯和静置冷却两个阶段。通过模拟分析?1 600 mm大圆坯在不同拉速下的垂直半连铸工艺过程发现在拉坯过程中结晶器内的温度和出口处的坯壳厚度逐步稳定。模拟结果表明,拉坯速度对完成拉坯时的熔池相貌有着显著的影响,当拉坯速度小于0.4 m/min时,纵向截面上的熔池形貌呈V形,在拉坯结束时,凝固坯壳在内部钢水静水压力作用下的应力和变形都较小,出现漏钢事故的可能性较低。在静置冷却阶段,小于0.4 m/min拉速下形成的初始V形熔池,可保证在后续凝固进程中凝固前沿出现明显的自下而上的顺序凝固过程。因此,?1600 mm大圆坯在垂直半连铸工艺条件下的拉坯速度应小于0.4 m/min。     

弧形连铸机矫直区辊列曲线设计

基于高温铸坯材料的本构方程,建立了铸坯变形的数学模型。分析了多点矫直法与连续矫直法力学模型下铸坯的变形,以及多点矫直法与连续矫直法的矫直曲线,以此为基础提出了一种新型连续矫直曲线作为矫直区辊列布置曲线,该曲线考虑了矫直区辊子的施力特点并且充分利用了矫直区的长度,使矫直区内的辊列适应了铸坯的变形,并且进一步降低铸坯的应变速率。根据某工业弧型连铸机的设备工艺参数,对矫直区辊列曲线进行了设计,并与现有的连续矫直曲线进行了对比。最后,对比了两种矫直方法中铸坯的应变速率。     

CSP结晶器在线调宽调锥液压故障分析与排除

马钢CSP薄板坯连铸连轧生产线上的连铸机使用漏斗型板式结晶器,其宽度和锥度可在连续浇注中不降低拉坯速度的前提下在线连续调节。重点介绍结晶器在线调宽的原理、方法以及液压控制故障的分析与排除。     

连铸结晶器内腔形状设计研究

基于矩形连铸坯结晶器内坯壳的收缩特性,建立了矩形连铸坯结晶器内壁的理想纵剖面曲线和理想锥度曲线的设计计算公式,这些设计计算公式明确地反映了浇注钢种、拉坯速度和冷却条件的影响,且形式简单、应用方便。用这些公式为某厂设计的154.5mm×152.5mm结晶器,拉坯速度达到了3.1m/min,超过了设计要求的2.7m/min。     

结晶器电磁搅拌对高强齿轮钢大圆坯凝固行为的影响

结晶器冶金对于特殊钢连铸过程凝固与后续产品质量至关重要.以高强齿轮钢42CrMo以铸代锻φ650 mm特大断面圆坯连铸生产工艺为背景,基于三维电磁-流动-传热-凝固耦合模型,研究了结晶器电磁搅拌(Mold electromagnetic stirring,M-EMS)器安装位置对大圆坯连铸结晶器冶金行为的影响.结果表明,结晶器铜管磁屏蔽效应导致搅拌器安装位置越低,搅拌效率越高;电磁搅拌可显著减轻因水口侧孔射流冲刷所造成的坯壳生长不均匀性、强化钢液过热耗散,也会不同程度地增强液面波动.搅拌器位置由330 mm下移至730 mm三个代表性工况下,钢液面最大波高差降低2.5 mm,坯壳凝固前沿最大冲刷速度增加0.069 m/s,铸流中心钢液过热耗散位置后移0.159 m,结晶器出口坯壳厚度极差降低1.1 mm.综合认为,搅拌器安装位置在弯月面下约530 mm 时,既有利于控制合适的液面波动与坯壳生长均匀性以改善铸坯表面质量,也有利于因钢液过热耗散促进等轴晶形成而提高大圆坯的中心质量.     

Development of new model of mold oscillator in continuous casting

To develop the hydraulic mold oscillator in continuous casting machine, the guiding mechanism of mold was studied. The main topics of this study were to design the guiding mechanism of mold which oscillates to prevent the sticking and to reduce the friction resistant force between the solidified shell and mold on casting. We studied many guiding types to analyze the features of worldwide mold oscillator and developed the new model of hydraulic mold oscillator. On the basis of the mold oscillating experiment, the capability of guiding system was proofed by the position error measuring system. The experiment was carried out up to 50–500 cpm frequencies and 2–10 mm stroke in the variable waveform and the casting results was analyzed by the oscillation mark of slab surface which was formed unavoidably by oscillation.     

板坯连铸凝壳的热变形分析

对板坯连铸凝固坯壳受到内外表面温差作用引起的热变形问题,从热弹性问题的功的互等定理或 Betti-Maxwell互换定理和线弹性力学的叠加原理出发,分别推导出两对边简支两对边固支的矩形凝壳在钢液静压力和温度场联合作用下的挠度解,并解释了挠度解中各项的意义。实例计算了在三种拉坯速度下凝壳热变形和鼓肚变形。该研究对于求解连铸板坯在钢液静压力及内外表面温差作用下的鼓肚变形及热变形具有实际意义。     

基于辛几何法分析连铸板坯的黏弹性鼓肚变形

对板坯连铸机中板坯(坯壳)的鼓肚变形问题,考虑了坯壳在高温下呈现黏弹性性态以及弹性变形与黏性变形的耦合特性,提出了连铸板坯鼓肚变形的四边固支黏弹性矩形板模型。根据Laplace变换和弹性-黏弹性相应原理,导出了黏弹性板柸在拉氏域内的四阶偏微分方程,再将其导入拉氏域内的哈密顿正则方程。对全状态矢量利用分离变量法、本征函数展开法、共轭辛正交归一化关系和Laplace逆变换,得到了四边固支黏弹性矩形坯壳在时域内的挠度解析解。以某板坯连铸机为例,分析了弹性变形、蠕变变形和松弛时间对鼓肚变形的影响,以及坯壳中点的单位长度弯矩随时间的变化情况。     

簿板坯连铸结晶器振动参数的控制

在对普通板坯连铸结晶器正弦振动参数的理论研究及工业试验的基础上，针对薄板坯拉速快的特点提出了拉坯速度同振动参数的同步控制模型。该模型使薄板坯在高速浇注的条件下采用较低的振动频率能够获得最佳负滑动时间及所必需的负滑动率。     

Thermal deflection analysis of the solidified shell in continuous casting of slab

The thermal deformation problem in the continuous casting of a slab subjected to thermal loading because of the temperature gradient along the solidified shell thickness is investigated. On the basis of the reciprocal theorem of work or Betti-Maxwell’s reciprocal theorem and the superposition principle, the deflection expressions for a rectangular plate with the two opposite edges simply supported, and the other two opposite edges clamped under the action of the uniformly distributed load and nonuniform temperature field are derived respectively. The meaning of each term in the deflection expression obtained by the reciprocal theorem of work is explained. Then the practical example is given to calculate the thermal deformation and the bulging deformation of the solidified shell under three tension speeds. This research is useful for analyzing the bulging deformation in the continuous casting of a slab under the static pressure of the molten steel and the thermal loading because of the temperature gradient along the solidified shell thickness. Translated from Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2006, 42(3): 64–67 [译自: 机械工程学报]     

爆发器孔座近凝固点浇注工艺技术研究

针对采用传统浇注工艺生产某产品爆发器孔座中存在的问题,按照为解决浇不满、缩孔、缩松以及夹杂和针孔等问题,而对浇注温度、铸型温度和保温温度等工艺参数进行调整的思路,通过对试验结果进行对比分析,大胆突破了传统浇注工艺中浇注温度和铸型温度要求的束缚,研究形成了爆发器孔座近凝固点浇注工艺,并对其中包含的减少缩孔、缩松,提高充型能力,以及减少氧化夹杂和针孔的机理、工艺过程、效果评价和创新点进行了阐述。     

连铸板坯的粘弹性板模型及鼓肚变形分析

从坯壳材料的粘弹性 (Maxwell模型 )畸变关系和弹性体变关系出发 ,建立了连铸板坯鼓肚变形的粘弹性薄板计算模型。根据弹性—粘弹性的相应原理 ,得到了板坯鼓肚变形的解析解。与宝钢板坯连铸机鼓肚变形的设计公式及现有的其他公式相比 ,该解包含有弹性变形、粘性变形和弹性、粘性的耦合变形 ,能求出在任一时刻板坯内任一点的弯曲变形及鼓肚变形 ,并讨论了材料的松弛时间对板坯鼓肚变形的影响