二冷区电磁搅拌在宽厚板铸机的研究与应用

通过电磁搅拌辊磁场形成图、安装方式、电流应用值及搅拌方式对铸坯的冶金效果的深入分析,采取了具体的优化措施,有效解决了二冷区电磁搅拌在包钢宽厚板铸机应用过程中出现的搅拌不均、负偏析及启动时电磁干扰等问题,显著提升了宽厚板铸坯的内部质量。     

板坯连铸铸流电磁搅拌辊的设计与应用

利用有限元分析软件对板坯连铸铸流电磁搅拌辊的磁路结构及应用参数进行设计。根据连铸机辊列图,计算了铸流电磁搅拌辊的安装位置及各使用工艺参数下等轴晶率。在满足安装空间的基础上,计算了一定铁芯尺寸下的最佳安匝数、磁场强度、电磁搅拌辊各组件温度分布、辊套变形量等参数。模拟结果表明,电磁搅拌辊安装在扇形段1号段的1号位和9号位能得到47.6%~61.6%的等轴晶率。在辊套直径240 mm的尺寸下,结合绕线空间及安装空间,铁芯直径最大尺寸为127 mm,此铁芯尺寸下的最大电流为400 A。计算的搅拌辊温度分布、辊套变形量指导了工程冷却水量设计及机械结构设计。试验结果表明,数值模拟的磁感应强度与实际测试的磁感应强度基本一致。通过实际运行结果发现,设计的冷却水量满足冷却要求。浇注断面为200 mm×1 000 mm的400系不锈钢铸坯在拉速为0.9 m/min时,铸坯的等轴晶率为55%,这与设计值基本一致。模拟结果正确指导了板坯连铸铸流电磁搅拌辊的设计与应用。     

高推力辊式电磁搅拌器在电工钢板上的应用及优化

针对某钢厂生产电工钢板项目的实际案例,通过有限元分析与实验测量相结合的方法研究了高推力辊式电磁搅拌器在230 mm铸坯上的最佳搅拌参数、搅拌参数随铸坯厚度变化规律及冶金效果。结果表明,电流为500 A,频率7 Hz,对230 mm铸坯能起到良好的搅拌效果。同设备高推力辊式电磁搅拌器搅拌不同铸坯,为获得较好冶金效果,随铸坯厚度的增加,电流强度和频率分别呈线性增加和逐渐递减趋势进行调整。产品使用后的冶金效果表明:优化应用高推力辊式电磁搅拌器可以明显改善铸坯的凝固组织,提高等轴晶率。     

150mm×150mm方坯连铸机末端电磁搅拌及拉速对铸坯内部质量的影响

某钢厂生产的150 mm×150 mm小方坯铸坯质量不稳定,主要问题在于铸坯中心碳偏析及横截面低倍不合格率较高。因此在该连铸机上采用末端电磁搅拌设备并进行现场试验。探讨了不同搅拌位置、搅拌频率、电流大小、搅拌方式及铸机拉速对铸坯质量的影响。实验结果表明,在液芯厚度分别为35、60 mm处进行电磁搅拌均会导致中心偏析严重。电磁搅拌频率、电流大小、搅拌方式、拉速也会对铸坯内部质量产生影响。根据实验结果,在该连铸机生产工况下,最佳末搅位置在液芯厚度45 mm处,较为合理的搅拌参数为电流400 A、频率12 Hz、交替搅拌方式。拉速提高不利于铸坯内部质量。     

二冷区辊式电磁搅拌在安钢板坯的试验和应用

依据制定的正交试验表,进行电磁搅拌工艺试验。通过酸蚀检验铸坯低倍试样和钻孔分析元素的偏析指数,确定了安钢第一炼轧厂二冷区辊式电磁搅拌的最优工艺参数。经过1年多的生产应用表明,该辊式电磁搅拌器可以明显改善铸坯的凝固组织,提高铸坯的内部质量。     

结晶器电磁搅拌对55CrSi弹簧钢铸坯质量的影响

为研究55CrSi弹簧钢连铸生产中采用的电磁搅拌技术对铸坯质量的影响,利用有限元法,对结晶器内不同搅拌参数下电磁场分布进行了模拟,对电磁力矩进行了理论计算,并系统地研究了结晶器电磁搅拌电流和频率对其铸坯质量的影响规律。试验结果表明：电磁搅拌电流和频率分别为320 A和3 Hz时,中心等轴晶率为29.62%,中心疏松减轻,缩孔消除,铸坯低倍质量有明显地改善;在其它浇注工艺参数不变的情况下,铸坯的中心等轴晶率与电磁力矩呈现对应关系,电磁力矩增大,铸坯中心等轴晶率提高。     

二冷辊式电磁搅拌对高强钢低倍组织与性能的影响

通过工业化试验数据,系统地研究了二冷辊式电磁搅拌对高强钢内部质量及轧材性能的影响。结果表明:二冷辊式电磁搅拌能有效地改善连铸坯的低倍组织,低倍评级从1.5~3.0级提高至1.0~1.5级,中间裂纹都提高至0.5级以下,中心偏析从连续、半连续的A、B类偏析改善成点状的C类偏析;在目前工况下,当电流为400 A、频率为7 Hz时,铸坯的低倍质量最佳。使用辊式电磁搅拌后,元素C、P的成分偏析增加,尤其在铸坯1/4厚度处,C、P呈明显的负偏析,即白亮带区域。电磁搅拌对轧材的基本性能无明显影响,且能明显减轻轧材的中心偏析或中心区带状组织。     

国内连铸生产工艺对铸坯内部质量的影响

针对国内连铸生产中铸坯凝固缺陷的现状,从过热度、结晶器电磁搅拌、拉坯速度、二次冷却强度及配水制度、二冷区电磁搅拌、末端电磁搅拌、凝固末端压下制度、矫直辊安装精度等影响连铸坯中心偏析、缩孔、缩松及凝固裂纹等缺陷的主要因素入手,分析了各因素对连铸坯凝固缺陷的影响规律,阐述了为改善连铸坯凝固质量的工艺参数调整要点。近年来,国内很多钢铁企业根据现场的生产条件,在改善连铸坯内在质量、提高连铸坯生产效率等方面做了大量工作,生产效率和铸坯质量都得到了大幅度提高。为满足国内高端制造对高品质钢铁材料的迫切需求,亟需行业科技工作者结合冶金凝固原理对连铸工艺开展进一步的精研细究,进而制造出高凝固质量的连铸坯。     

连铸板坯二冷区辊式电磁搅拌器搅拌方式模拟

在板坯连铸二冷区采用电磁搅拌能够有效地改善铸坯品质,如提高等轴晶率等.利用有限元模拟软件ANSYS对连铸板坯二冷区辊式电磁搅拌器进行了数值模拟.结果表明,当两组辊式电磁搅拌器的间距为5辊间距(1 200 mm)时,三环式搅拌方式优于双蝶式;当两组辊式电磁搅拌器紧邻(0 mm)时,双蝶式搅拌优于三环式搅拌.     

宽厚板Q420q桥梁钢铸坯内部质量的研究

针对包钢生产的桥梁钢宽厚板坯在连铸生产过程中所出现的中心偏析、负偏析等内部缺陷,通过对铸机扇形段香蕉梁基准弧度的优化调整,提高了扇形段轻压下精度,同时对二冷水喷淋条基管的优化改造,保证了铸坯宽度方向冷却均匀,从而改善了铸坯的中心偏析问题。此外,通过降低电磁搅拌电流及下移电搅辊的位置,进一步提升了铸坯的内部组织,提高了桥梁钢的铸坯质量,有效改善了铸坯负偏析对钢板探伤及低温冲击性能的影响。     

二冷电磁搅拌下板坯连铸机内流动和凝固行为

二冷电磁搅拌(S-EMS)是板坯连铸生产中重要的电磁冶金技术。采用数值模拟方法研究了二冷电磁搅拌对板坯连铸机内钢液流动和凝固的影响。数值结果表明,二冷区电磁辊产生的磁场主要集中在电磁辊附近。二冷电磁搅拌对结晶器钢液的流场影响不明显,对二冷区凝固坯壳的厚度影响也不明显。当上下两对电磁辊的电流方向相反时,二冷区流场呈三环式;当上下两对电磁辊的电流方向相反时,二冷区流场呈双蝶式。     

优化工艺下电磁搅拌对板坯冶金效果的影响

为了研究板坯辊式电磁搅拌器对板坯冶金效果的影响,采用现场试验的方法,经过调整电磁搅拌工艺参数及连铸工艺参数,揭示了优化工艺条件下电磁搅拌对板坯冶金效果的影响。研究表明,电源频率为7 Hz,电流分别为0、100、400 A时,电磁搅拌力依次增强,对板坯的冶金效果逐渐改善;当电磁搅拌辊的数量增加时,板坯非稳态下的低倍质量提高;当相同电磁搅拌参数应用于相同钢种时,只有在综合优化连铸工艺参数条件下才能得到好的冶金效果。参数条件为电源频率7 Hz、板坯拉速0.9 m/min、电流400 A。     

电磁搅拌在湘钢6号铸机板坯生产中的使用优化

在断面为260 mm×2 050 mm板坯上使用二冷区电磁搅拌后,为改善常用拉速生产过程中产生的负偏析和更高拉速生产过程中产生的连续中心偏析及疏松,进行了不同搅拌模式及搅拌位置试验和电磁搅拌参数优化试验。试验得出：拉速0.85或0.95 m/min时,使用单对电搅辊能够减轻电搅产生的负偏析,同时可将中心偏析及疏松都控制在C1.0及以下级别;拉速增加到1.05 m/min时,使用两对电搅辊加强搅拌强度才能改善铸坯中心的连续偏析。     

电磁搅拌宽厚板结晶器内钢液流动和液面波动

为合理控制宽厚板结晶器内的钢液流动和液面波动,提高铸坯质量。通过数值模拟的方法研究了2 200 mm×250 mm连铸结晶器内的钢液流动和液面波动行为。考察了搅拌位置对流动和液面波动行为的影响规律。结果表明,电磁搅拌可增强上回流区域钢液流动,有利于均匀钢液成分和温度。电磁搅拌可使水口附近钢液的流速增加约0.04 m/s,增强了对水口附近钢液的搅拌。提高搅拌位置,搅拌产生的水平旋流增强了下返流流速,使熔池内下涡心位置上移。钢液的水平旋流使上返流发生偏转,减弱了上返流流速,降低了对液面的直接冲击,减小液面波动。适当提高电磁搅拌器位置有利于控制液面波动。电磁搅拌器中心位置Y=-0.1 m时,液面波动可由7.5 mm降低到3 mm以内,可减小液面卷渣,流场具有很好的对称性。     

52CrMoV4弹簧扁钢连铸坯内部裂纹产生机理及预防

连铸坯的质量直接与后续的轧制过程以及中厚板的质量密切相关。通过低倍组织检验、显微组织观察、化学成分分析等方法对52CrMoV4弹簧扁钢连铸坯芯部裂纹产生的原因进行了分析。结果发现,该钢连铸坯中Cr、Mn、Mo等合金元素造成的中心偏析引起冷却过程中发生马氏体相变,产生了较大的拉应力,是导致52CrMoV4弹簧扁钢连铸坯出现芯部裂纹的主要原因。采取了提高钢水洁净度、降低浇注温度和拉坯速度、加大电磁搅拌力和冶炼时增加氮的质量分数等改进措施后,消除了52CrMoV4钢铸坯芯部裂纹缺陷,有效改善了铸坯芯部质量,最终轧制弹簧扁钢心部质量良好,完全满足客户使用需求。     

Applying MHD technology to the continuous casting of steel slab

The application of magnetohydrodynamics (MHD) in the continuous casting process started with the electromagnetic stirring of the stand pool with a traveling magnetic field. It has now advanced to the electromagnetic stirring of molten steel in the mold and the control of molten steel flow by an in-mold direct current magnetic field brake. These applied MHD techniques are designed to further improve the continuous casting process capability. They improve the surface quality of cast steel by homogenizing the meniscus temperature, stabilizing initial solidification, and cleaning the surface layer. They also improve the internal quality of cast steel by preventing inclusions from penetrating deep into the pool and promoting the flotation of argon bubbles. Applied MHD technology is still advancing in scope and methods in addition to the improvement of conventional continuously cast slab qualities. The continuous casting of bimetallic slab by suppressing mixing in the pool is one example of this progress.     

连铸板坯二冷区辊式电磁搅拌的磁场数值模拟

通过ANSYS有限元分析软件,在电流频率为6 Hz、电流强度变化的情况下,对连铸板坯二冷区电磁搅拌进行了数值模拟.分析了电流强度为400 A、电流频率为6Hz时,铸坯内部的磁感应强度和电磁力的变化规律.结果表明,铸坯中心的磁感应强度随电流强度的增大而增大;铸坯中心的电磁力在一个周期的不同时刻向同一个方向移动,并在该力的作用下完成对钢液的搅拌.     

连铸过程中电磁流体力学的数值模拟现状及发展趋势

对连铸过程中电磁流体力学的数值模拟的研究现状进行了综合评述。介绍了一种应用于连铸过程中的低频电磁流体力学数值模拟的新方法,并给出了其在圆坯旋转搅拌、CSP薄板坯电磁制动和板坯二冷辊式行波搅拌中的应用实例。该方法特点是分别建立电磁场模型和流场模型,并采用磁感应方程实现电磁场和流场模型之间的耦合。结果表明,目前的方法可较为准确地描述连铸过程中的电磁场分布和电磁流体力学特点,并能够对电磁搅拌参数和连铸工艺过程进行优化。最后,提出了连铸过程中电磁流体力学数值模拟技术的未来发展趋势。     

电磁搅拌智能控制系统在连铸中的应用与实践

电磁搅拌技术是提高铸坯内部质量,扩大可浇品种的有效手段。为了解决3号板坯连铸机二冷区电磁搅拌改造前C级品率仅为45.48%、中心疏松比例为14.72%的质量问题,实施电磁搅拌智能控制系统,在拉速、中间包温度、钢种等工艺条件变化时利用电流实时波动形成振荡磁场,同时通过钢水纯净度、辊缝精度、窄温度窄成分控制等手段实现工艺的全面优化。研究结果表明,C级品率由原来的45.48%提升到100%,中心疏松比例由原来的14.72%降为0,钢板探伤合格率由95%提高到99.80%以上,达到装备轻压下铸机的铸坯质量控制水平。