GCr15轴承钢大方坯微观组织数值模拟

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,在此基础上采用CAFE模型对铸坯凝固组织进行模拟,研究了过热度、拉速和二冷强度对铸坯凝固组织的影响。结果表明:过热度对铸坯凝固组织影响较大。随着过热度的提高,同一位置柱状晶区平均晶粒半径增大,柱状晶区增大,中心等轴晶比例减小,柱状晶向等轴晶转变延后,过热度由40℃降低至10℃时,中心等轴晶率增加21.14%。拉速和二冷强度对铸坯凝固组织影响较小。随着拉速的提高或二冷强度的降低,柱状晶区减小,中心等轴晶比例增大,柱状晶向等轴晶转变提前,但其变化并不明显。在实际生产过程中可以通过降低过热度来细化铸坯凝固组织晶粒。     

连铸工艺参数对大圆坯凝固组织影响的数学模拟

基于ProCAST软件研究了中间包钢水过热度、连铸坯拉坯速度、连铸机二冷强度等连铸工艺参数对大断面圆坯凝固组织的影响规律。研究结果表明:结晶器电磁搅拌电流为300 A、频率为3 Hz条件下,随着过热度的降低,连铸坯中心等轴晶率显著增加,过热度由49℃降至29℃时,过热度每降低10℃,铸坯中心等轴晶率增大4%左右;拉速由0.16~0.20 m/min每增加0.02 m/min,二冷强度由标准水量的1.5~0.5倍每降低0.5倍,连铸坯中心等轴晶率有所增加但均不显著,均为1.5%左右。降低过热度能够显著细化凝固组织晶粒,而改变拉速和二冷强度对于细化凝固组织晶粒作用不明显。对于调整连铸工艺参数而言,提高连铸坯中心等轴晶率和细化凝固组织晶粒的最有效办法是降低中间包钢水过热度。     

弹簧钢60Si2Mn大方坯凝固组织的数值模拟

运用ProCAST软件的CAFE模块对60Si2Mn弹簧钢325 mm×280 mm连铸坯的凝固组织进行模拟,研究了钢水过热度和二冷强度对铸坯凝固组织的影响。结果表明,浇钢过热度从10℃增大到30℃后,铸坯晶粒密度从1.055×10⁶m-2减小到1.520×10⁵m^-2,柱状晶显著发达;浇钢过热度同为20℃时,二冷区采用强冷后,晶粒密度从1.009×10⁶m^-2增加到1.083×10⁶m^-2,等轴晶率增大5%。     

凝固组织对GCr15轴承钢220 mm×260 mm连铸坯中心偏析的影响

铸坯高中心等轴晶率及小的二次枝晶臂间距有利于降低高碳钢M+E-EMS连铸坯中心偏析。通过建立GCr15钢220 mm×260 mm连铸坯耦合有限元-元胞自动机模型(CAFE)及二次枝晶臂间距(SDAS)模型,研究结晶器电磁搅拌、过热度和拉速对中心等轴晶率及二次枝晶臂间距的影响。结果表明,相比于拉速,过热度和结晶器电磁搅拌对其影响明显。随着过热度降低及结晶器电磁搅拌强度增加,铸坯中心等轴晶率增加而二次枝晶臂间距减小,而拉速对凝固终点和中心固相率影响大。工业试验结果表明,采用结晶器与凝固末端电磁搅拌,相比于过热度35℃和拉速0.75 m/min,控制过热度小于25℃且拉速调整为0.8 m/min时,轴承钢GCr15铸坯中心等轴晶率由原27%增加至38%且二次枝晶臂间距细化,中心碳偏析指数由原1.06～1.39降至0.93～1.13。     

连铸工艺参数对20CrMnTi齿轮钢150 mm x 150 mm铸坯凝固组织影响数值模拟和生产应用

为改善20CrMnTi钢小方坯凝固组织,基于ProCAST软件中的CAFE模型,对其凝固组织进行数值模拟,研究了不同钢水过热度、铸坯拉速、二冷比水量对凝固组织的影响。模拟结果表明,降低钢水过热度、提高铸坯拉速、降低二冷比水量均可达到增大铸坯等轴晶率和细化晶粒的目的,其中过热度对其影响最大。过热度每降低10℃,等轴晶率平均增加3.7%;拉速每增加0.1 m/min,铸坯等轴晶率平均增加1.8%;比水量每降低0.1 L/kg,铸坯等轴晶率平均增加1.65%。生产应用表明,钢水过热度30℃时,当拉速由原2.2 m/min降低至2.1 m/min,二冷比水量由0.6 L/kg提高至0.7 L/kg,铸坯中心疏松明显减少。     

Hi-B钢连铸坯凝固组织及偏析的研究

通过工业试验,借助低倍检验、化学分析和原位分析等手段,对不同过热度和二冷比水量条件下Hi-B钢铸坯的宏观凝固组织和元素偏析进行分析检测,探究钢水过热度和二冷强度对铸坯凝固组织和元素分布的影响规律。结果表明,提高二冷强度,可使柱状晶率增加,降低过热度,可保留一定数量的等轴晶区。但过热度和二冷强度对铸坯中心等轴晶晶粒尺寸影响较小,铸坯中心等轴晶尺寸为3.0～3.4 mm。随着柱状晶率增加,碳的偏析逐渐改善,硫偏析先加剧后减轻。在过热度20℃、比水量1.38 L/kg的铸坯中,内弧侧粗大晶粒可达9.8 mm,高溶质浓度的钢液在枝晶间隙流动,造成严重的碳、硫偏析。     

X80板坯传热凝固数值模拟

以某钢厂X80钢板坯为研究对象,采用ProCAST软件建立凝固数学模型,模拟了不同连铸工艺条件下230 mm×1 280 mm X80管线钢板坯凝固过程中各点温度及凝固率的变化情况,研究了过热度、拉速和比水量对板坯凝固过程的影响。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,铸坯液相穴长度随之增加,而两相区则随之减小;拉速对铸坯凝固影响最大,拉速提高,铸坯表面温度、液相穴长度、两相区均增大;比水量增加,铸坯表面温度降低,液相穴长度减小。     

结晶器电磁搅拌对60钢铸坯质量的影响

对60钢(0.57%～0.62%C)采用结晶器电磁搅拌工艺前后的150 mm×150 mm铸坯质量进行了系统研究,并优化了电磁搅拌工艺。结果表明,采用较强结晶器电磁搅拌强度(250 A)、低过热度(≤250℃)浇铸工艺能显著改善铸坯质量,60钢铸坯中心等轴晶面积比率由平均27.65%增加到52.58%,中心碳偏析指数由1.07降至1.01,铸坯夹杂物含量和尺寸明显减少,钢水中的氧化物夹杂得到有效去除。     

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。     

末端电磁搅拌参数优化对重轨钢铸坯质量的影响

通过对1#铸机设备改造前后所生产的重轨钢坯内外部质量对比,分析了1#铸机采用不同的凝固末端搅拌参数对重轨钢铸坯的中心碳偏析指数、疏松、及铸坯凝固组织的影响,得出1#铸机280 mm×380 mm断面重轨钢在拉速为0.6 m/min、过热度为25℃的连铸工艺参数条件下,凝固末端电磁搅拌参数为350 A/8 Hz,不仅使铸坯等轴晶率为25%~30%,也可使铸坯中心碳偏析指数均控制在1.10以下。     

Q460钢3 250 mm x 150 mm宽板坯凝固传热数值模拟研究和应用

以Q460钢(/%:0.17C,0.35Si,1.5Mn,0.020P,0.020S,0.020Nb,0.075V)3 250 mm×150 mm宽板坯为研究对象,采用ANSYS软件建立凝固传热模型,研究拉坯速度、比水量、过热度等工艺参数对铸坯凝固过程的影响。模拟结果表明:拉坯速度每增大0.10 m/min,矫直段铸坯表面温度升高36.5℃,出坯温度升高50℃,坯壳厚度减薄2.4 mm,液心长度增加1.2 m;每增加1℃的过热度,矫直点铸坯上表面中心温度增加1.73℃,延长液芯长度0.11 m;因此,拉坯速度是影响铸坯质量的关键。生产应用表明,3 250 mm×150 mm板坯拉速1.20～1.25 m/min,过热度15～20℃时板坯表面矫直温度大于950℃,降低了铸坯中心疏松和偏析,表面质量显著提高。     

振动激发金属液形核技术在铸锭和板坯凝固过程中的应用

叙述了研发的振动激发金属液形核技术的工作原理、技术特点以及在实验室对金属锌、1Cr7铁素体不锈钢铸锭处理效果,并进行了开发的220 mm×1 600 mm板坯连铸机振动激发金属液形核技术装置对16Mn系列钢种应用的工业化试验。结果表明,未经振动激发形核处理的板坯等轴晶率≤10%,中心疏松和偏析为1.5级,经振动激发形核处理的板坯等轴晶率≥30%,中心疏松和偏析为0.5级。分析表明,对大型铸锭使用振动激发金属液形核技术便于在线控制钢锭的凝固组织,有利于提高钢锭凝固组织的等轴晶率和改善内部质量。     

Q235B钢板坯连铸凝固传热行为的数值模拟计算

基于涟钢板坯连铸机结构参数和冷却条件,建立了Q235B 230 mm×1 280 mm板坯连铸过程凝固传热的数值模型,研究了铸坯温度分布和坯壳厚度变化规律以及过热度和拉速对铸坯温度和凝固末端位置的影响规律。得出:随过热度和拉速的增加,铸坯中心和角部温度整体呈升高趋势,在其它参数不变的条件下,过热度每升高10℃,铸坯凝固末端和液相消失位置分别后移约0.38 m和0.31 m;拉速每升高0.1 m/min,凝固末端和液相消失位置分别后移2.06 m和1.4 m。通过数值模拟研究,掌握了铸坯温度和凝固末端位置的变化规律。     

板坯连铸工艺参数对取向硅钢铸坯中心等轴晶率的影响

通过对取向硅钢铸坯的低倍检验,研究了中间包钢水过热度、电磁搅拌电流、二冷水强度、拉速及断面尺寸对铸坯中心等轴晶率的影响。结果表明,试验条件下,中间包钢水过热度控制在14~18 ℃范围内时,因过热度不同引起的中心等轴晶率的变化较小,变化范围仅为0%~3%;电磁搅拌电流和铸坯断面尺寸对中心等轴晶率的影响较为明显,随搅拌电流的增大,中心等轴晶率呈增加的趋势,而当铸坯断面尺寸增加时其呈减小的趋势;二冷水强度和拉速对中心等轴晶率的影响相对较小,随着二冷水强度的增大,中心等轴晶率呈减小的趋势,而当拉速提高时其呈增加的趋势。     

25SiMn2钢部分170 mm连铸板坯吊运断裂原因分析和改进措施

分析了在吊运过程部分25SiMn2钢重22 t170 mm×1 650 mm×10 000 mm连铸板坯断裂的原因。结果表明,浇铸时中间包钢水过热度高(30~36℃),引起铸坯厚度1/4位置柱状晶发达,钢液凝固时流动性不好,补缩不足,出现大量显微缩孔,并在反复吊运后在自身重力作用下,显微缩孔处应力集中开裂而造成铸坯断裂。通过降低中间包钢水过热度(10~30℃) 、减少吊运次数可有效避免铸坯断裂。     

轻压下条件下管线钢铸坯凝固组织与中心偏析的关系

 为研究在动态轻压下条件下等轴晶和柱状晶组织与管线钢板坯中心偏析的关系,试验通过改变中包钢水过热度来获得铸坯中心不同凝固组织,并分析不同凝固组织内的中心偏析情况。试验铸坯分别采用热酸腐蚀、化学分析的方法,定性、定量分析过热度在11~32℃之间,铸坯厚度方向上元素含量分布和不同凝固组织中的偏析形貌。结果显示：过热度在14℃以下的坯样中心为等轴晶组织,过热度在20℃以上的坯样中心完全为柱状晶组织;在现有轻压下条件下,中心为等轴晶和过热度为32℃时中心柱状晶组织的坯样中心偏析度均较低,但因铸坯中心整个等轴晶区内会分布着偏析点,因而较之中心柱状晶组织,中心为等轴晶组织中点状偏析分布范围较宽;当中心为柱状晶组织时,适当提高过热度、优化压下量,可降低中心偏析度,提高中心偏析评级。     

Heat Transfer and Its Effect on Solidification in Combined Mould

SymbolList cp,cps,cpl———Specificheat,specificheatofsolidsteel andmoltensteel,(J·kg-1·K-1);C2———EmpiricalcoefficientoflowReynoldsκεturbu lencemodel;Dl———Darcyconstant;fl,fs———Fractionofmoltensteelandsolidsteel;f2———Empiricalcoefficientre     

37Mn5连铸圆坯中心等轴晶率预测

为控制油井管用连铸圆坯的质量,基于薄片移动法建立了连铸圆坯凝固传热数学模型,并应用Procast软件的CA—FE模块对37Mn5钢Ф150mm圆坯凝固组织进行了模拟。中心等轴晶率模拟结果与工业试验检测结果相一致,据此,建立了柱状晶-等轴晶转变判据。基于此判据的中心等轴晶率预测结果表明,降低过热度、提高拉速和降低二冷零段...     

对连铸结晶器钢液施加电脉冲提高铸坯等轴晶率的研究

从结晶器施加电脉冲的输入能量、电脉冲频率、钢液过热度角度,探讨电脉冲技术提高铸坯等轴晶率的效果.在攀钢1