CSP结晶器EMBr的冶金效果和流场理论分析

对邯郸钢铁股份有限公司CSP结晶器EMBr冶金效果分析表明,在其它工艺条件相近的条件下,使用EMBr后,薄板坯w(T[O])比未使用EMBr的薄板坯w(T[O])降低了40%,薄板坯中大型夹杂物降低了61%;无电磁制动时,结晶器液面波动为±7 mm,使用电磁制动时,结晶器液面波动为±4 mm,薄板坯内部质量明显改善.应用CFX软件数学模拟了电磁制动及无电磁制动情况下的CSP结晶器流场,模拟结果表明结晶器弯月面钢水中心线速率降低了4倍,湍动能降低了3倍左右.电磁制动可明显提高薄板坯洁净度水平.     

电磁制动对CSP漏斗型结晶器流场和液面波动的影响

针对铸坯断面为1 500 mm×90 mm的漏斗型结晶器,在拉速为5 m/min的条件下,通过耦合湍流模型、多相流模型以及电磁制动模型,计算了电磁场作用下结晶器内流体流动与液面波动特征.数值模拟结果表明,应用电磁制动能显著改变结晶器内钢液流动行为,使结晶器内流场分布更加均匀.此外,当施加的磁场强度为0.2和0.3T时,结晶器最大液面波动高度从未施加电磁制动时的15mm减小至9.2mm和2.33 mm.综合考虑到电磁制动效果与生产成本,合理的磁场强度应控制在0.2～0.3 T.     

CSP连铸薄板坯中非金属夹杂物行为研究

通过在炼钢和连铸过程的各个阶段加入不同的示踪元素,采用金相观察、大样电解、电子探针及扫描电镜等多种方法对邯钢CSP流程低碳铝镇静钢中非金属夹杂物行为进行了调查研究,找出了夹杂物的来源、数量及分布的变化规律.研究表明CSP薄板坯的洁净度水平低于传统板坯,在相同的钢种和热轧板厚条件下,邯钢CSP热轧板卷生产的冷轧板缺陷率比传统工艺热轧板卷生产的冷轧板缺陷率高62%.对结晶器EMBr实际使用效果研究表明,无电磁制动时,结晶器液面波动为±7 mm,使用电磁制动时,结晶器液面波动为±4 mm,钢中w(TO)降低了40%,大型夹杂物减少了61%.应用CFX软件数学模拟了电磁制动及无电磁制动情况下的CSP结晶器流场.模拟结果表明,在邯钢现行工艺条件下,结晶器使用电磁制动后,结晶器弯月面钢水中心线速率降低了约3倍,湍动能降低了2倍左右.结晶器钢水流动减缓,结晶器钢水卷渣明显减轻,薄板坯洁净度明显改善.     

结晶器电磁制动技术的应用研究

论述了板坯连铸结晶器中应用电磁制动技术的发展、研究和应用状况。电磁制动技术可以控制结晶器内钢液面的波动,减少结晶器保护渣的卷渣,有利于结晶器内夹杂物的去除。鞍钢电磁制动的研究结果表明,电磁制动可降低液面波动50%以上,可提高目标拉速0.5m/m in。     

连铸结晶器电磁制动的使用效果分析

对梅钢2号连铸机采用的FC-Mold（Flow Control Mold）全幅2段电磁制动器使用效果进行了研究。结果表明，随着线圈电流强度的增加，磁场强度增大，结晶器内流动情况随之发生变化。当下部线圈电流为800～850A时，结晶器下部磁场强度在0．35～0．45T左右。上部线圈电流从100A增加到400A时，结晶器上部磁场强度随电流强度增加从0．2T增加到0．3T以上。采用电磁制动技术后，结晶器液面波动幅度明显降低，结晶器内钢液温度约上升10℃左右，钢中非金属夹杂物数量较少且尺寸较小，未发现直径大于20μm的夹杂物。但采用电磁制动后仍发生了卷渣现象，该技术还有待于进一步优化研究。     

高拉速厚板坯连铸结晶器流场影响因素的模拟研究

运用数值模拟研究方法,研究高拉速厚板坯连铸结晶器流场的影响因素;研究浸入式水口结构、水口控流方式、水口出口角度、水口浸入深度、结晶器宽度、结晶器厚度、吹氩等因素对结晶器流场、液面流速以及初生坯壳的影响.结果表明在高拉速下,结晶器的流场不稳定因素增多,工艺参数对结晶器流场的影响因数增加.在高拉速下结晶器流场流速高,液面波动大,液钢流束冲击深度大,势必造成产品质量的下降趋势,因此高拉速厚板坯连铸过程必须采用电磁制动或流场控制技术,降低高流速带来的不利影响;水口结构与结晶器规格最优化与匹配能得到适宜的结晶器流场;同时发现高拉速钢液流束对结晶器初生坯壳的影响严重,是高拉速漏钢率高的直接原因之一.     

板坯结晶器电磁制动技术对液面波动的影响

考察了结晶器电磁制动装置在鞍钢板坯连铸机生产中的应用情况,重点研究了电磁制动在不同工艺条件下对钢液液面波动的影响。研究结果表明：开启电磁制动可降低液面波动50%以上,从±5mm可降至±2mm,有利于提高铸机拉速。电流强度越大,电磁制动的作用效果越明显,电磁制动可抑制拉速变化带来的液位不稳。610块铸坯的统计结果表明,施加电磁制动后,因液面波动造成冷轧汽车钢铸坯降级的比率减少了6%。     

高拉速板坯连铸结晶器液面波动影响因素研究

应用CFX软件,模拟高拉速板坯连铸结晶器流场和液面波动,计算F数,研究了拉速、结晶器规格、水口参数、结晶器吹氩等因素对结晶器液面波动的影响。通过与F数对比,各因素对结晶器液面波动影响态势与F数基本一致。高拉速下,最佳F数值为3～5,此时结晶器液面波动小且平稳,结晶器液面钢液中心线流速为0．05～0．1m／s。     

立式组合电磁制动对CSP结晶器内钢液流动及偏流控制

紧凑型带钢(CSP)薄板坯连铸结晶器在浸入式水口下方设置水平式的全幅一段电磁制动器(Ruler-EMBr),在进一步提高薄板坯连铸拉坯速度的情况下,不能有效控制CSP结晶器自由表面的钢液流速和液面的稳定性.为此提出一种新型的立式组合电磁制动(VC-EMBr)技术,并利用商业软件ANSYS FLUENT数值模拟研究了全幅...     

电磁制动技术在板坯连铸过程中的应用

考察了结晶器电磁制动技术在板坯连铸过程中的应用效果,比较了电磁制动对结晶器内钢液火焰状态和温度分布的影响,结果表明：合理的制动电流可使结晶器内钢液液面波动降低、火焰均匀分布,燃烧状态达到最佳,过大和过小都不利于火焰燃烧状态和传热的均匀性;施加电磁制动可显著提高结晶器内钢液温度分布的均匀性,平均温差由10℃降低到4℃;合理使用电磁制动有利于提高保护渣渣耗且使保护渣熔化更均匀,本研究条件下的吨钢渣耗提高了0.021kg;铸坯质量检验表明,使用电磁制动可降低铸坯中氧化夹杂物含量,对于试验条件下的低碳钢全氧质量分数降低了49%。     

板坯连铸结晶器流场及液面波动的水模研究

以我国实际生产的某连铸结晶器为原型,建立1∶1有机玻璃水模型,研究了不同结晶器断面、不同中间包液位下,板坯连铸结晶器流场形态和结晶器液面波动情况,研究发现中间包液位的变化对结晶器液面流场和波动产生影响;同时中间包液位改变了水口出口的压力和流速,进一步影响结晶器流场和液面波动.实验工况条件下,最佳中间包液位的稳定高度为800 mm.建议生产过程稳定控制中间包液位,以提高连铸坯质量.     

立式电磁制动对不同水口角度下连铸结晶器内流场的控制

利用Fluent软件模拟计算了常规板坯连铸和立式电磁制动板坯连铸过程,详细研究了不同水口出口角度结晶器内三维流场,为评价立式电磁制动技术的冶金效果提供理论依据.研究表明:常规连铸过程水口出口角度增加时,不利于夹杂物的上浮,影响铸坯质量;不同水口出口角度连铸过程应用立式电磁制动技术后,自由表面钢液流速、钢液主射流的运动速度和下回流区的冲击深度显著减小,利于稳定液面波动、减少卷渣、防止漏钢和促进夹杂物的上浮,符合立式电磁制动技术的设计思想.     

宽度对CSP漏斗形结晶器电磁制动效果影响的数值模拟

 铸坯尺寸是影响电磁制动效果的重要因素。以某钢厂薄板坯CSP漏斗形结晶器为研究对象,建立了描述CSP漏斗形结晶器电磁制动的三维数学模型,研究宽度对电磁制动效果的影响。研究表明：3种铸坯宽度下,电磁制动均可使涡心位置上移并降低下部漩涡范围;电磁制动可降低自由液面水平方向流速,抑制弯月面波动,提高弯月面温度;在结晶器出口处,使用电磁制动可使铸坯宽面坯壳厚度更均匀并提高窄边凝固坯壳厚度;随铸坯宽度增加,电磁制动效果变得不明显。     

电磁搅拌作用下连铸结晶器内液面波动行为

电磁搅拌对连铸结晶器内钢液液面波动有重要的影响。以某钢厂直径为250 mm 连铸圆坯结晶器及电磁搅拌器的相关参数为原型,采用湍流模型与多相流模型相结合的方法对电磁搅拌作用下连铸结晶器内钢液液面波动行为进行研究,分析了电磁搅拌作用下钢液液面产生变化的成因。研究结果表明：电磁搅拌作用下钢液液面呈旋转抛物面,与无电磁搅拌作用下的液面截然不同;电磁搅拌作用下钢液液面波动实质上是电磁搅拌电磁力作用的结果。水口附近液面波动会随着电磁搅拌强度的增大而增强,达到一定值时出现卷渣现象。在实际生产过程中,为获得较好的搅拌效果,应考虑结晶器内的液面波动及卷渣行为。     

连铸结晶器内液面波动行为的大涡模拟

构建一种描述连铸结晶器内自由液面波动行为的大涡模拟,验证数学模型预测流场的准确性,研究连铸结晶器内瞬态流场和自由液面波动,定量解析结晶器液面波动的波高、速度和湍动能。结果表明:连铸结晶器内流场具有非稳态特征,影响着自由液面瞬态波动。自由液面在SEN水口和窄壁面中间位置处波动剧烈,SEN水口两侧液面波动的波高和速度在时空范围上呈现非对称性分布特征。     

静磁场控制板坯连铸结晶器液面波动

 用Pb Sn Bi低熔点合金进行了热模拟实验,研究了在静磁场作用下板坯连铸结晶器内的液面波动行为。实验结果表明可应用静磁场控制结晶器内金属液面的波动,且磁场对表面波动的抑制作用有一最佳值,即磁感应强度为05 T时液面平均波动最小。为此,为了减少由于液面波动引起的连铸板坯中的卷渣缺陷,有必要在一定的浇铸条件下优化磁感应强度。吹入氩气加剧了表面波动,且随着氩气流量的增加扰动加大。施加电磁制动能够使吹入氩气引起的液面波动受到显著的抑制。     

电磁搅拌对大方坯结晶器流场和液面波动的影响

针对260 mm×300 mm大方坯结晶器,采用有限元和有限体积法相结合的方法研究了电磁搅拌对结晶器流场和液面波动的影响.磁场模拟结果与现场实测数据一致.电磁搅拌使结晶器内钢液在水平截面呈旋转流动,在纵截面上形成两对回流方向相反的环流区,最大切向速度随电流和频率的增加而增大,结晶器自由液面的波动随电流和频率的增加而加剧.对于260 mm×300 mm大方坯轴承钢连铸,合理的结晶器电磁搅拌电流和频率分别是300 A和3 Hz.      

电磁制动下结晶器内流体流动行为的数值研究

 数值模拟了在电磁制动作用下结晶器内金属液的流动行为,并研究了诸如磁感应强度,水口出口角度和磁场位置等各种操作条件对电磁制动效果的影响。数值模拟结果表明：应用电磁制动使结晶器内的流场有很大的改变。施加0.5 T的磁场使结晶器内金属液的表面流速最小,这一计算结果与实验结果十分吻合。为此,应用磁场对结晶器内的流场进行控制,有必要在一定的浇注条件下优化磁感应强度的大小。当磁感应强度、拉坯速度和水口出口角度一定时,磁场位置与水口浸入深度之比有一最佳值,可达到理想的电磁制动效果。     

高拉速时连铸结晶器内钢液湍流场及其电磁控制研究

利用数学模型结合低熔点金属合金模型试验研究全幅二段恒稳磁场控制结晶器内气液两相流场和夹杂物粒子的运动轨迹。结果表明,水口喷吹氩气结合施加恒稳磁场的作用,同时达到控制结晶器内弯月面波动、获得活塞流和抑制后凝固区偏析的目的。氩气喷吹和磁场共同作用既能保持液面稳定又能避免凝结发生。吹入氩气能增加夹杂物的去除率。施加磁场时,夹杂物运动速度明显降低．夹杂物的富集率降低。     

MCCR产线低碳钢高拉速技术研究与应用

通过统计和分析现场数据,得出限制MCCR薄板坯连铸连轧低碳钢拉速提高的主要因素为结晶器热像图中的冷齿和结晶器液面波动,对冷齿和液面波动的成因进行研究,并提出有效控制措施。研究结果表明,结晶器热像图中的冷齿与结晶器弯月面凝固收缩特性相关,受冷却铜板厚度、碳当量、拉速及保护渣影响,反映到铸坯实物上为凹陷或者裂纹缺陷,需合理匹配形成最优参数组合,以降低因冷齿造成的漏钢风险。当结晶器铜板厚度减薄量在6.7%以内时,一冷水维持原设计流量;当结晶器铜板厚度减薄量在6.8%~11.1%时,拉速4.0 m/min以上时需降低10%的一冷水流量;当结晶器铜板厚度减薄量在11.2%~15.6%时,所有拉速下需降低18%的一冷水流量,同时使用高碱度B型保护渣。针对高拉速下结晶器液面波动问题,通过数值模拟研究浸入式水口插入深度、拉速、结晶器断面宽度及电磁制动等参数对结晶器内流场和温度场的影响规律,得到不同拉速和不同断面条件下电磁制动电流的合理配置,使得拉速达到5.5 m/min时钢液面最大流速仍小于0.3 m/s。上述研究结果应用后,结晶器冷齿问题得到有效缓解,110 mm厚的薄板坯最高拉速达到5.8 m/min,结晶器液面波动控制在±1 mm以内,保护渣液渣层厚度保持在8~10 mm,结晶器热流稳定,实现了高拉速的顺稳生产。