?500mm断面铸坯连铸工艺研究与实践

为了确保铸坯生产工艺和质量完全满足要求,对?500 mm断面结晶器冷却水流量、不同钢种用二冷配水表、结晶器液压振动曲线、电磁搅拌技术及铸坯拉速控制等进行分析,研究出?500 mm断面连铸工艺,成功生产出了质量合格的大圆坯。     

方坯低倍内裂原因分析与对策

分析认为柳钢7号方坯连铸机生产的铸坯内裂原因:结晶冷却不合理、二冷区设计不合理、铸坯跑偏、水表冷却过强、拉矫机压力过大等,介绍了实施的优化结晶器冷却、二冷区设计优化、合理控制水表冷却、减弱拉矫机压力等措施,使铸坯内裂控制在0.5级以内。     

GCr15钢大方坯传热凝固数值模拟

以某钢厂GCr15钢大方坯为研究对象,采用ProCAST软件建立凝固数学模型,研究了过热度、拉速和比水量对大方坯凝固过程的影响,并通过对铸坯中心固相率及液芯长度的分析,确定了最佳末端电磁搅拌位置,并优化了拉速。研究结果表明:过热度对铸坯凝固影响最小,随着过热度增加,铸坯表面温度升高,铸坯液芯长度和液相区长度均随之增加,而两相区长度则随之减小;拉速对铸坯凝固影响最大,拉速提高,铸坯表面温度、液芯长度、两相区长度、液相区长度均增大;比水量增加,铸坯表面温度降低,液芯长度减小;当比水量为0.29 L/kg时,过热度应控制在15~35℃,拉速需控制在0.46~0.49m/min,且最佳拉速为0.48 m/min。     

含硼钢板坯边角裂纹的成因与控制

 采用金相显微镜、扫描电镜和Gleeble-3800热模拟试验机分析了含硼微合金化钢板边角部表面裂纹的形成原因。发现二冷矫直区铸坯内弧边角部温度位于该钢种第3脆性温度区间内,拉速较低和二冷水表及喷嘴布置不合理导致了内弧两边角部温度较低。采用提高拉速、遮挡矫直区铸坯角部喷嘴和适当降低二冷水表等“热行”方法后,结合调整动态轻压下参数使得铸坯角部温度明显提高,铸坯的边角裂纹和内部质量均得到显著改善。     

板坯连铸机拉速优化控制模型

以板坯连铸机二维非稳态传热数学模型为工具，对连铸的工艺参数进行分析，从而得出影响铸机拉速的限制性因素是铸坯出结晶器时坯壳厚度。在计算机上对诸多工况铸坯的凝固过程做了琥交试验，回归了出结晶器时坯壳厚度与拉速、过热度的计算公式，为板坯连铸机浇铸速度的控制提供了理论依据，对稳定连铸机生产和进一步发挥现有铸机的潜力具有一定的实用价值。     

薄板坯连铸二冷传热数学模型的研究

依据凝固传热理论建立数学模型，探讨了网格尺寸和时间步长对数值计算结果的影响。编制传热计算程序，分析不同拉速下铸坯的凝固状况，运用冶金准则对铸机原有水表进行了合理评价。     

板坯拉速的设计

连铸生产中高拉速是实现高产的重要手段之一,而高速拉坯又会带来某些质量问题。文献对铸坯缺陷成因的论述认为:结晶器下漏钢、矫直内裂纹和表面纵裂与拉速关系密切,而其它缺陷的形成与拉速关系不甚显著。本文以钢在高温下的物理和机械性能为基础,分析操作时铸坯的应力状态,借以建立拉速同有关参数的关系式,求得控制上述缺陷产生的拉速极限,以保证铸坯质量。拉速极限确定后,再以多炉连浇为目标,以拉速极限为上限与冶炼周期相匹配找出一个合适的操作拉速。这样,就可以设计出既保优质,又保高产的合理拉速。     

连铸终浇工艺分析

对舞钢1#连铸机终浇时尾炉产生的铸坯表面质量问题以及尾炉铸坯缩孔进行了较为细致的分析,通过对拉速控制、优化二冷水以及封顶操作的改进,显著降低了尾炉铸坯裂纹量和及缩孔量。     

连铸板坯轻压下过程压下率参数的理论分析

通过分析连铸板坯的轻压下过程,提出了铸坯压下率的理论模型,考察了不同拉速、不同铸坯断面下板坯压下率的变化规律.结果表明,压下率与压下速率沿拉坯方向呈近似线性减少关系;压下速率的取值不受拉速影响;压下率与铸坯厚度呈线性减少关系,厚度每增加10%,压下率减小10%;铸坯宽度对压下率的影响很小;压下总量不随拉速的变化而变化.     

板坯连铸过程数值模拟分析

基于传热学基本原理、凝固理论和有限单元法,建立了凝固传热有限差分数学模型,对连铸凝固全过程进行模拟分析,结果表明,拉速越大,铸坯中心及表面温度越高,出结晶器坯壳厚度越薄;过热度增大,铸坯中心及表面温度均上升,出结晶器坯壳厚度减薄;冷却水量相对增大时,铸坯出结晶器坯壳厚度增大,二冷区温度下降较快。连铸坯凝固模型可用来确定常规拉速范围及不同拉速下的凝固壳厚度、凝固末端位置以及铸坯表面温度分布。     

软件控制连铸动态二冷水模型的分析与研究

板坯连铸过程中的二次冷却水控制,直接影响板坯表面质量和液心凝结速度。因此通过软件模型控制二次冷却水的喷淋强度,调整铸坯冷却速率,进而控制板坯质量。     

高拉速板坯连铸机动态二冷控制模型研究

结合高拉速板坯连铸机参数,建立了基于铸坯＂坯龄＂的基本水量计算模型,实现了非稳态浇铸过程中表面温度的均衡、平稳过渡;为进一步消除铸坯表面温度波动,建立了基于实时温度场计算和模糊控制方法实现的目标表面温度控制器,提高了铸坯表面温度的控制精度.铸坯质量分析表明,模型上线投用后铸坯产品的裂纹和鼓肚等缺陷较原系统得到了有效的控制,达到了较高的整体质量水平.     

400 mm特厚板坯尾坯表面横裂纹的控制

板坯尾坯浇铸属于非稳态浇铸,随着板坯厚度的增加,尾坯表面横裂纹成为影响铸坯质量的主要因素。通过研究钢种的化学成分、二次冷却制度和尾坯浇铸时拉速的变化等因素对尾坯表面横裂纹的影响,确定了特厚板尾坯表面横裂纹的产生机理,提出了相应的改进措施。低碳微合金钢二次冷却制度采用弱冷,控制尾坯浇铸拉速小于0.5m/min的时间要小于5min,尾坯浇铸阶段二冷水的比水量从0.35 L/min减少到0.25 L/min,控制尾坯矫直温度在933℃以上,能够有效地减少尾坯表面横裂纹,使特厚板尾坯废品率降低到5%以下。     

基于模式识别和人工神经网络建立的板坯连铸二冷水模型

介绍了一个种铸坯表面测温的方法,并依据铸坯表面温度,应用模式识别与人工神经网络相结合的方法,建立了板坯连铸的二冷水模型。该模型既可根据模式识别的分类图预报优化的二次工艺参数,亦可根据钢种、中间包钢水温度、拉速及希望的二次区不同部位的铸坯表面温度由LS顾的输入神经元网络,预测报连铸不同回路的水量。该模型运用于生产实际后,铸坯表面裂纹大为减少,取得了较好的效果。     

宝钢在线二冷控制模型的研发与应用

针对连铸生产过程中的二冷配水问题,建立了铸坯的凝固传热数学模型。通过实时模拟计算铸坯的温度场,并与PID控制技术相结合,开发了在线二冷控制模型。模型能自动根据钢种、铸坯规格及工艺参数的变化动态调整二冷控制水量,将铸坯的表面温度控制在工艺目标值附近。通过设计合理的控制系统架构,确保了二冷控制系统的稳定性及可靠性。在线测温结果表明,模型具有很高的计算精度。当拉速、浇注钢水过热度变化时,模型能快速将水量调整到目标值,速度快且超调小,从而确保铸坯的表面温度跟踪误差始终限制在较小范围内;当浇注过程处于相对稳态时,铸坯的表面温度保持在目标值。目前,模型已经应用于宝钢内外的多台连铸机,应用效果良好。     

Optimal control of secondary cooling for medium thickness slab continuous casting

Abstract

A software to simulate the solidification, heat transfer and water flowrate distribution in slab continuous casting was developed by establishing a mathematical model for the heat transfer and solidification in medium thickness slab casting. This model was validated by pin shooting and surface temperature measurement experiments. A reasonable target surface control temperature was found by testing the high temperature mechanical properties of Nb bearing ship plate steel, and then the water flowrate of each loop of the secondary cooling zone was determined by the software. The influence of uneven secondary cooling in the slab width direction on the quality of the slab was also investigated, which provided data for the optimisation of the secondary cooling of the slab caster. On the basis of the above research, an optimisation scheme for a secondary cooling system was proposed. Experimental results showed that the quality of the slab was significantly improved after optimisation. The centreline macrosegregation was reduced, and the ratio of equiaxed grains was increased by 3·18%. In addition, the transverse cracking of the slab was almost eliminated.     

A transient simulation and dynamic spray cooling control model for continuous steel casting

A two-dimensional heat-transfer model for transient simulation and control of a continuous steel slab caster is presented. Slab temperature and solidification are computed by the model as a function of time-varying casting speed, secondary spray cooling water flow rates and temperature, slab thickness, steel chemistry, and pouring and ambient temperatures. Typically, the solidification path, temperature-solid fraction relationship, is prescribed. However, if these data are not available, a microsegregation solidification model that approximates the effects of steel chemistry and cooling rate is incorporated in the caster model. Measured slab surface temperatures recorded from an operating caster are compared with predictions from the transient model. These demonstrate that the model typically can predict the temperature response at the slab surface within 30 °C. Results of several simulations are given to demonstrate the effects of changing casting conditions on the slab thermal profile, end of liquid pool, and solidification end point. A control methodology and algorithm suitable for online control of a continuous casting machine is described, and the ability to control the surface temperature profile by dynamically adjusting secondary spray cooling flow rates is demonstrated by simulation. Results from a preliminary version of the model that is capable of running in real time are presented and are compared with the slower, but more realistic, version of the model.     

板坯角横裂成因及控制措施

针对微合金化钢角部横裂纹缺陷,从连铸工艺角度分析了板坯角横裂的形成原因,提出了微合金化钢角部横裂纹缺陷的控制措施。通过优化二次冷却强度、稳定结晶器液面、提高铸机精度、调整二冷喷嘴宽度、采用倒角结晶器及控制钢液增氮等措施,提高了铸坯表面质量,板坯角部横裂纹得到了有效改善,缺陷发生率由24%降低至2%。     

宽厚板连铸结晶器摩擦行为在线测试与分析

 结晶器/铸坯摩擦行为是影响并决定铸坯表面质量的重要因素。以宽厚板坯连铸结晶器为对象,在线检测基于液压振动装置的结晶器/铸坯摩擦力,测试和分析浇铸温度、铸坯断面、拉速与结晶器振动方式等主要工艺参数对摩擦力的影响,为考察和调控结晶器/铸坯摩擦行为提供试验基础。相同工艺条件下,摩擦力随浇铸温度的升高而降低,随铸坯断面尺寸的增加而增大。正弦、非正弦振动方式与拉速-振频、振幅振动控制模型的合理匹配,能够显著改善高拉速下的结晶器/铸坯摩擦行为,结晶器振动工艺的开发和优化对于充分发挥液压振动装置设备潜力,稳定高拉速下铸坯表面质量具有积极意义。     

连铸板坯三维二冷动态配水与精准压下研究与应用

在现有工艺条件下,校验和完善二冷区铸坯凝固传热计算数学模型,开发三维二冷配水模型,解决目前设备状况下冷却水分布不均匀对铸坯温度的影响,从而控制铸坯表面质量,特别是铸坯的角部裂纹,同时对板坯连铸二冷配水制度进行改进和优化,使之满足高效连铸生产条件和改善铸坯质量的需要。提出压下参数计算公式,结合所开发三维二冷配水模型,优化现有压下工艺,提出并应用精准可控单段压下、非稳态压下控制,集中解决连铸板坯中心偏析、中心疏松和缩孔等内部质量问题。同时优化模型数据库,使之数据更加完备,模型计算更加准确,同时模型具备异钢种混浇过程二冷及压下控制功能,能够进行凝固终点W形预测与控制,可进一步提高模型适用性和准确性。模型开发并成功在多家钢厂现场应用,有效改善了铸坯裂纹和偏析等铸坯表面和内部的质量问题。