连铸坯振痕形成机理及电磁控制技术

综述连铸坯振痕形成机理,特别介绍了最近提出的一种新的振痕形成机理,认为连铸过程中结晶器振动导致初始凝固坯壳的“温度波动”是铸坯表面振痕形成的一个重要原因。为减轻振痕,改善连铸坯表面质量,介绍了多种振痕控制技术和最近提出的两种电磁连铸新技术：调幅磁场耦舍结晶器振动的电磁连铸技术和调幅磁场下无结晶器振动的电磁连铸技术。     

结晶器参数对连铸坯振痕的影响

本文对有关连铸坯表面质量的文献进行了综述,论述了铸坯表面质量的影响因素,归纳出一些对生产实际和科研都有指导价值的结论。     

304L不锈钢连铸坯表面振痕形貌及宏观偏析成因分析

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等手段观察分析了304L不锈钢连铸坯表面振痕附近微观组织形貌,发现了一种新的熔断溢流型振痕形貌和两种表面宏观偏析带:一种出现在凹陷型振痕的底部,另一种位于溢流型振痕底部弧钩线上方的三角区域.能谱分析结果显示,主要偏析元素为Si、Mn和Ni,其偏析率分别为1.1～1.6、1.3和1.1～1.2.研究结果表明,熔断溢流型振痕和偏析带的形成与连铸过程中初始凝固区域的温度变化、弯月面的凝固变形以及结晶器的振动有着密切的关系.     

连铸坯表面振痕形成机理研究

介绍了几种连铸坯表面振痕形成的机理,并对各种机理的优缺点进行了阐述。     

430铁素体不锈钢连铸板坯振痕

利用光学显微镜对430铁素体不锈钢板坯表面振痕深度和形貌进行观察。结果表明:利用金相法测量振痕深度,测量的结果可以达到很高的精度。430连铸坯表面边部振痕深且紊乱,中部振痕浅、分布比较均匀。上表面边部和中部振痕深度平均值分别为320.847 6μm和247.886μm;下表面边部和中部振痕深度平均值为301.753μm和221.753 6μm。430不锈钢深振痕谷底有微裂纹和偏析带存在。通过优化结晶器的振频、振幅及保护渣黏度等工艺参数可以显著减小430板坯的振痕深度。     

连铸薄板坯和传统连铸板坯的凝固质量对比研究

本研究结合连铸薄板坯和传统连铸板坯的凝固组织特征，并利用建立的二冷控制模型分别计算了两者在凝固过程中凝固前沿及凝固壳的温度梯度，对它们的凝固条件和凝固过程及其偏析情况进行了对比分析。研究表明，薄板坯的二冷强度大，凝固速度快，组织细小、均匀，其内部溶质元素的偏析程度远低于传统连铸板坯。     

电磁软接触连铸圆坯表面振痕演变机理

在实验室立式连铸机上对碳素结构钢Q235B进行了电磁软接触连铸实验,测量了结晶器内磁场分布和Sn-Pb-Bi合金熔体弯月面形状.结果表明,采用电磁软接触连铸技术,可以显著改善铸坯表面质量;当电源功率达到最佳值时,振痕完全受到抑制,铸坯表面光洁;但当电源功率过大时,铸坯表面出现波浪形振痕.分析认为,铸坯表面质量得到改善是高频电磁场的Lorentz力效应和Joule热效应共同作用的结果;当电源功率过大时,分瓣结晶器内的磁场分布不均匀,沿结晶器周向呈波浪形分布,加之钢水液面波动也更加剧烈,因此在铸坯表面产生波浪形振痕.     

连铸坯初始凝固行为研究现状

综述连铸坯初始凝固行为研究现状，分析常规连铸过程中初始坯壳形成的影响因素及电磁连铸过程中控制初始坯壳形成的理论和实验的研究特点，提出了该研究中尚需解决的问题，为改善连铸坯质量提供参考。     

连铸坯凝固过程的数值模拟研究

研究了拉速和过热度相关工艺参数对铸坯温度场的影响规律,利用Fluent软件模拟石油套管用钢37Mn5铸坯的连铸凝固过程,分析了连铸坯凝固传热过程的温度场。讨论了不同过热度和拉坯速度条件下铸坯温度场的分布情况。总结了连铸圆坯凝固过程的传热特点,优化了工艺参数。结果表明,优化后的工艺参数可以指导生产实践。     

Microstructure near corners of continuous-cast steel slabs showing three-dimensional frozen meniscus and hooks

Frozen meniscus features near the slab corners in continuous-cast ultra-low-carbon steel samples were investigated using special etching reagents and optical microscopy. The three-dimensional (3D) continuous shapes of hook defects along the oscillation marks around the slab corners were constructed from a set of micrographs taken at different vertical sections. The hook depth variation was traced around the slab perimeter. The maximum hook depth was observed at the corners and concave curvature was observed on a 45° vertical section from the corner. Horizontal cross-sections through the oscillation marks near the corners provide evidence that liquid steel overflow caused the oscillation mark. Shrinkage of the corner allows the overflowing steel to penetrate deeper into the larger corner gaps, giving rise to oscillation marks that point down in the casting direction at the corner. These results also explain the complex, 3D subsurface microstructures observed near the corners of the slab and quantify the hook depth and shape.     

Incoloy800H高温耐腐蚀合金电磁软接触连铸技术的实验研究

通过分析Incoloy800H合金与碳钢等材质的电导率差异性,以及Incoloy800H合金电磁软接触连铸试验结果,证实了镍铬铁基高温耐腐蚀合金电磁软接触连铸的可行性。采用电磁感应法对切缝式结晶器内的磁场分布进行了测量,得出不同电源功率和磁场频率对磁场大小和分布的影响效果,从而选取出适当的电磁参数进行了Incoloy800H电磁软接触连铸对比试验。试验结果表明,当电源功率为66 kW,频率为20 kHz时,铸坯表面质量明显提高,表面振痕明显减轻,凹陷和表面裂纹等缺陷消失。当电源功率增加至100 kW时,铸坯表面质量下降,出现了波浪状振痕和切缝棱边。     

连铸板坯角部结疤缺陷的研究与实践

对宝钢梅山炼钢厂连铸板坯角部结疤缺陷形成过程与机理进行了研究。通过对板坯结疤的宏观形貌分析和形成全过程的现场跟踪观察，初步判断板坯角部结疤缺陷产生于结晶器内弯月面位置。其原因在于弯月面初生坯壳的破裂、溢流、冷凝过程造成了坯壳角部凝固沟溢流。据此，提出了相应的工艺改进措施，即减少保护渣的烧结性，严格控制结晶器振动偏差，做好结晶器均匀冷却的控制，从而保证结晶器铜板质量及与结晶器内初生坯壳受力相关的设备功能的精度，避免板坯角部结疤缺陷的产生。     

不锈钢连铸板坯表面清理机的开发及应用

针对不锈钢连铸在生产过程中,板坯表面会产生氧化铁皮和保护渣的混合物问题,开发出不锈钢连铸板坯在线表面清理机,并成功投入生产,为不锈钢连铸板坯在线表面清理提供了一种有效的、可靠的方法。     

连铸坯凝固末端电磁搅拌位置及连铸工艺优化

为了预测180 mm×220 mm轴承钢方坯的凝固末端位置,对国内某厂方坯连铸机开展射钉试验,并基于Thercast模拟仿真研究了连铸工艺参数(过热度、冷却强度、拉速)对凝固末端位置的研究。结果表明,在过热度20 ℃、拉速0.85 m/min下,180 mm×220 mm轴承钢方坯的凝固终点距离弯月面11.39 m,而末端电磁搅拌位置在11.40 m,无法充分发挥末端电磁搅拌的作用。根据射钉试验、Thercast仿真结果、设备条件、生产节奏等因素对连铸工艺进行了优化,适当降低结晶器水和足辊水量,保持其他参数不变。连铸坯低倍质量表明,工艺优化前铸坯中心存在疏松缩孔,工艺优化后中心疏松为1级、中心偏析为0级,满足质量要求。此外,通过9点法检验了工艺优化后的铸坯碳极差,其值不高于0.12%,满足质量要求。     

IF钢连铸增碳控制

结合IF钢连铸工艺过程,对影响增碳的主要因素进行了分析。结果表明：中间包覆盖剂对增碳量有很大的影响,必须控制中间包覆盖剂碳质量分数小于1%;控制中间包耐材碳质量分数和加覆盖剂操作,可以大大减少增碳量,降低成品碳质量分数。     

连铸板坯辊式电磁搅拌多场耦合模拟

基于库伦规范的Maxwell方程组与标准[k-ε]湍流模型,在考虑铸机结构与铸坯凝固的条件下建立了电磁搅拌传输数值计算的模型。研究了连铸板坯二冷区辊式电磁搅拌凝固坯壳形状与钢液流场的相互影响。结果表明：相对于不考虑凝固,凝固坯壳明显减弱了电磁搅拌强度;凝固坯壳使得钢液流速降低,回流区影响范围减小。电磁搅拌作用下的流场与传热影响凝固坯壳的形状。     

离心真空吸铸成形叶轮件凝固组织与性能研究

采用真空吸铸及离心真空吸铸工艺生产了铝合金叶轮铸件,并研究了不同工艺对铸件凝固组织与力学性能的影响。结果表明,与真空吸铸相比,离心真空吸铸有利于提高金属液的充型流动和凝固补缩能力,获得完整的铸件;真空吸铸时施加离心旋转,可在铸件凝固期间促进枝晶的断裂和游离,抑制枝晶的生长,减小二次枝晶间距并使枝晶尺寸具有较好的均匀性,所获得铸件具有良好的力学性能。     

Effect of electromagnetic stirring on solidification structure of austenitic stainless steel in horizontal continuous casting

An investigation on the influence of low frequency rotary electromagnetic stirring on solidification structure of austenitic stainless steel in horizontal continuous casting was experimentally conducted and carried out on an industrial trial basis. The results show that application of appropriate electromagnetic stirring parameters can obviously improve the macrostructure of austenitic stainless steel, in which both columnar and equiaxed grains can be greatly refined and shrinkage porosity or cavity zone along centerline can be remarkably decreased due to eliminating intracrystalline and enlarging equiaxed grains zone. The industrial trials verify that the electromagnetic stirring intensity of austenitic stainless steel should be higher than that of plain carbon steel. Electromagnetic stirring has somewhat affected the macrostructure of austenitic stainless steel even if the magnetic flux density of the electromagnetic stirring reaches 90 mT (amplitude reaches 141 mT ) in average at frequency f=3-4Hz, which provides a reference for the optimization of design and process parameters when applying the rotary electromagnetic stirrer     

IF钢非稳态连铸坯洁净度分析

为研究梅钢非稳态浇注对IF钢连铸坯洁净度的影响,采用氧氮分析、Aspex Explorer扫描电镜、大样电解等试验方法对BOF-RH-CC工艺生产的稳态及非稳态浇注的IF钢连铸坯进行了对比研究。结果表明,稳态浇注时铸坯具有较高的洁净度,正常坯w(T[O])和w(N)的平均质量分数分别为14.5×10^-6和9.5×10^-6,显微夹杂物数量密度平均为5.1个/mm²,大型夹杂物总质量为3.34 mg/10 kg。各非稳态过程,头坯洁净度最差,其次是尾坯和换水口坯。不同类型铸坯显微夹杂物种类基本相同,而非稳态铸坯因保护渣卷入形成的大颗粒夹杂物数量均多于正常坯。