锭模斜度及浇注工艺对钢锭质量影响的数值模拟研究

采用THERCAST模拟软件,模拟35 t钢锭的浇注和凝固过程,分析钢锭内部缺陷形成的原因。模拟计算锭模斜度、浇注温度和浇注速度对缺陷分布的影响,得出材料为30Cr Ni Mo8的35 t钢锭最佳浇注工艺方案。     

锭模倒角对17CrNiMo6钢锭皮下夹渣的影响

大钢锭铸造过程中产生皮下夹渣缺陷的主要因素有热流分布、温度梯度、锭模初始温度和卷渣量等,其中锭模与底盘处的倒角大小是影响热流分布及钢液初期翻滚程度的重要因素。针对某钢厂6.8 t 17CrNiMo6钢锭尾皮下夹渣质量问题,利用ProCAST软件对不同倒角的锭型在凝固过程中温度场和流场的变化规律进行数值模拟,分析影响钢锭质量的因素,对钢锭中可能存在的缺陷及位置进行了预测和验证,并提出了悬挂保护渣和增大倒角的工艺改进方案。研究表明:钢锭倒角处底部优先于钢锭侧壁凝固,其中R=150 mm比R=100 mm晚200 s左右凝固。提高锭模温度到600℃可使钢锭坯壳凝固时间推迟500 s;锭模与底盘处采用倒角连接可减少皮下夹渣,当倒角R=150 mm时,皮下夹杂缺陷率可降低到1.423%。     

三维钢锭与锭模温度场耦合有限元分析系统

清华大学开发了钢锭与锭模在钢锭凝固过程中三维温度场分析软件,提出了专用的网格划分方法和气隙边界热交换的一种新的处理方式。系统分析了22t钢锭的凝固过程,并与实测结果进行了对比分析。     

95t~103t真空浇注钢锭的开发设计

介绍了95 t~103 t真空钢锭锭型的优化设计,将此类真空钢锭的锥度设定为4.0%,高径比设定为1.30~1.40,并通过对冒口容积及尾部比例的合理分配,使得锭身重量占到钢锭总重量的78%,同时通过对浇注过热度、浇注速度等重要工艺参数的优化,使得真空大钢锭普遍存在的偏析、疏松、缩孔、夹杂等缺陷得到了避免,钢锭的利用率也得到了大幅提高。     

模铸法制备GCr15扁锭模拟与微观组织研究

采用Pro/E三维建模,通过ProCAST软件模拟了模铸法制备3.1t的GCr15扁锭的凝固过程,分析了钢锭充型过程中温度场及固相率,预测了钢锭可能产生缩松和缩孔缺陷的位置,研究了其宏观铸造组织。利用扫描电镜(SEM)观察了其微观组织,使用屏显式材料端面高温摩擦磨损试验机研究了微观组织结构对摩擦磨损特性的影响。结果表明,钢锭的凝固顺序:轴向上由钢锭底部向钢锭帽头处推进,径向上从型壁向钢锭的中心逐步进行;钢锭的缩孔集中在帽头部位,钢锭中心易产生缩松;条状、六方棱柱状的M7C3型碳化物对GCr15铸锭的耐磨性影响显著。     

空心钢锭锭型结构对空心钢锭凝固过程的影响

对空心钢锭凝固过程的温度场进行了有限元分析 ,对不同锭型结构的芯部换热系数、耐火材料厚度对最终凝固位置、内筒壁最高温度及缩孔疏松的影响进行了对比 ,并讨论了耐火材料典型部位的温度随凝固时间的变化     

沸腾钢液芯锭的加热与轧制

液芯钢锭能充分地利用浇注后钢锭本身在凝固过程中放出的潜热,只需少加热,甚至不加热即可以进行轧制,这对于缩短钢锭在炉时间、节约燃料、降低轧制能耗、减少偏析具有很大的现实意义和经济效益。近年来,武钢进行液芯锭加热轧制的研究和生产实践,取得了明显效果。1 理论依据实现液芯加热和轧制的关键,在于正确地预示钢锭在冷凝、加热、轧制过程中的热状态,即钢锭的凝固场和温度场,特别是     

大型真空锭浇注过程温度控制分析

以450 t钢锭与340 t钢锭生产为例,分析大型真空锭浇注过程中温度的控制。通过分析与曲线拟合,得出大型钢锭多包合浇过程中各包温降与温降因子的关系式,为优化出钢温度提供较好的理论依据。     

细长电极锭凝固缺陷的模拟

以高径比为9的细长电极锭为研究对象,利用AnyCasting软件对该锭凝固过程进行数值模拟,并依据Niyama判据,对凝固缺陷的产生进行预测,分析冒容比、发热剂发热时间、浇注温度和浇注速度等工艺参数对凝固缺陷的影响。模拟结果表明,利用AnyCasting模拟出细长电极锭的凝固缺陷主要分布在冒口顶部和电极锭心部,和实际凝固过程中产生缺陷部位基本一致;冒容比为10%,发热剂发热60min,浇注温度为1 560℃和浇注速度为0.65m/s时,可有效改善电极锭的缺陷,得到品质合格的电极锭。     

固态渣膜和锭尾圆角对钢锭缺陷的影响研究

基于锭尾圆角和固态渣膜两个变量对17CrNiMo6钢锭的组织缺陷进行研究。在两个变量交叉变化的情况下,解析钢锭组织缺陷在宏观和微观上的变化。所采用的研究方法包括:缺陷种类的统计学分析、成分分析、微观物相分析、数值模拟。研究表明:固态渣膜的存在会形成钢液的污染源,去除固态渣膜有利于提高钢锭质量。耐火材料的脱落会影响钢液的纯净度,控制好钢锭凝固速度和顺序,可以控制夹杂物的尺寸和数量。锭尾圆角有利于锭尾钢液从下至上的凝固和减少钢锭的组织缺陷;但固态渣膜的存在会让杂质无法充分上浮,从而形成皮下夹杂。     

钢锭模表面温度与内部质量对应关系研究

利用红外热像仪和红外测温仪测定了钢锭凝固过程中铸模外表面的温度分布,再通过模拟实验对测温结果进行修正。着重对钢锭表面纵向各代表位置点温度随时间变化的趋势及规律进行了分析,探讨了其与钢锭凝固过程的关系,对可能导致的铸锭缺陷进行了预测。通过数值模拟及生产情况的验证,证明了利用红外测温对钢锭表面测温进行内部质量判定的可行性,可为钢锭凝固模拟与质量控制提供参考。     

模拟软件在优化上注钢锭模设计中的应用

采用AnyCasting模拟软件对15 t上注钢锭进行了凝固过程模拟.通过模拟结果分析优化钢锭模参数,降低试制成本,改善钢锭质量,消除缩孔缩松缺陷,并为保温帽口式钢锭及50t以上的上注钢锭模拟提供指导.     

冒口参数对17CrNiMo6钢锭质量及利用率的影响

钢锭利用率是冶金企业的重要经济技术指标之一。针对某钢厂6.8吨17Cr Ni Mo6钢锭利用率偏低问题,采用上小下大敞口锭模、悬挂绝热板、添加保护渣及调整冒口参数等工艺,以提高钢锭利用率。利用Pro CAST软件对不同冒容比参数下的热传递、冒口钢液收缩、冒口凝固过程、缩孔深度及冒口缺陷的变化规律进行了数值模拟,探讨不同绝热板厚度和冒口浇高对钢锭质量的影响。研究结果表明,在原浇注温度和浇注速度条件下,把绝热板厚度从50 mm增加到80 mm,冒口浇高从350 mm降低到320 mm时,冒口缩孔尖细的底部深度由216.61 mm缩短到61.76 mm,冒容比由12%降至9.56%,且不会影响锭身质量。     

50t～100t真空浇注钢锭模的设计

介绍了50 t~100 t真空锭模设计参数的选取、设计计算方法。我们将此系列钢锭的高径比设定在1.3~1.45,钢锭锥度设定为3.5%。这样的设计使得锭身重量占钢锭总重量的77%~80%,帽口重量占钢锭重量的17%~20%,锭尾重量占钢锭重量的3%。该系列钢锭模提高了钢锭的利用率并有效促进夹杂物的上浮,减少了二次缩孔出现的几率,保证了钢锭的质量。     

锭模结构及浇注工艺对钢锭内部缩松的影响

本文利用清华大学开发的MISP软件,通过对10t和12t钢锭的计算,研究了锭模结构及浇注工艺对钢锭内部缩松的影响,得出了一些有益的结论。     

架空导线用高中强铝合金锭坯轮带式连铸生产工艺

分析了工艺参数对架空导线用高、中强铝合金轮带式连铸锭坯质量的影响。介绍了铝合金轮带式连铸过程中锭坯的各种典型缺陷及控制方法。结合现场生产提出了铝合金轮带式连铸生产工艺的优化方向,并利用轮带式连铸工艺生产出能够制备合格高、中强铝合金架空导线用的锭坯。     

55t大型锻造用钢锭疏松缺陷的模拟与试验研究

利用ProCAST有限元软件对55 t大型锻造用钢锭的凝固过程进行了数值模拟。分析了钢锭与锭模之间不同换热系数的冷却条件下,钢锭纵截面疏松缺陷的分布区域、形貌及疏松程度的演变规律。模拟分析得出,当钢锭与锭模之间的换热系数为1 200 w（/m2.k）时,钢锭内部的疏松缺陷面积最小,疏松程度最低。与试验结果进行对比,模拟结果与试验结果吻合较好。     

锻造用钢锭凝固过程热应力场数值模拟

采用三维瞬态传热有限元方法,对13t锻造钢锭在凝固过程中的温度场和热应力场分布进行了数值计算及分析,探讨了钢锭在凝固过程中的应力分布规律.分析结果表明,在钢锭凝固初期,钢锭模内部承受压应力,外部承受托应力.由于凝固收缩,钢锭在凝固初期外表面受拉应力的作用.随着凝固的进行,锭模的热应力值不断下降.凝固结束时,钢锭呈表面受压心部受拉的应力分布状态.在凝固过程中,钢锭在反向圆弧处的收缩量最小,小倒角处的收缩量最大.本模拟可为优化钢锭模设计、提高钢锭质量提供依据.     

半热锭加热技术的研究

半热锭是介于冷锭和热锭之间的钢锭,按冷锭加热则增加能耗、降低生产率,按热锭加热则会引起开裂,因此需要有专门的半热锭加热技术.本文对这种加热技术进行了研究和探讨,给出了半热锭的概念及半热锭加热工艺参数的确定方法.     

锥度及高径比对大型钢锭质量的影响

通过Pro CAST软件系统模拟研究了96 t大型钢锭锭身高径比和锥度对钢锭凝固过程及质量的影响。结果表明,随着钢锭高径比的增大,一次缩孔位置明显上移,轴向缩松明显增多,钢锭中下部的夹杂可上浮时间缩短;锥度对钢锭质量的影响有限。