连铸不同水口浸入深度下结晶器内钢水流场和温度场的数值模拟

利用ANSYS Fluent软件对现场浇铸1200mm×244mm断面连铸坯在不同水口浸入深度下结晶器内钢水的流场和温度场进行数值模拟计算。结果表明，当水口浸入深度为110mm时，自由液面的最大流速为0．166m/s；当水口浸入深度增加至130mm后，自由液面的流速降至0．127m／s，但水口浸入深度在130～170mm之间变化时，自由液面的流速波动不明显。不同水口浸入深度下结晶器内上旋流钢水大部分温度为1516～1518℃，下旋流钢水温度基本为1514～1516℃，温度分布比较均匀，水口浸入深度对自由液面的温度没有明显影响。

超低碳钢铸坯皮下气泡缺陷产生原因分析及控制措施

重点分析了超低碳钢铸坯皮下气泡缺陷产生的原因。超低碳钢铸坯皮下气泡是导致其热轧盘条表面产生结疤、翘皮、折叠等表面缺陷的主要原因,影响后续拉拔和镀铜细丝的表面质量,更严重的将导致断丝问题。通过对钢液中气泡产生原因和[C]、[O]对应关系的理论分析,将超低碳钢钢液中的氧活度稳定控制在80μg/g以下,能够有效降低超低碳钢铸坯皮下气泡缺陷产生的几率,保证其成品盘条表面质量的稳定,满足了高端用户的使用要求。

拉速对小方坯结晶器液面波动影响的数值模拟

利用流体力学软件Fluent建立180mm×180mm铸坯结晶器内“钢-渣”两相流模型，对结晶器液面波动行为进行数值模拟，研究浸入式水口自结晶器中心位置偏离量（0～30mm）和拉速（2．0～3．0m／min）对结晶器液面波动行为的影响。发现在相同浸入式水口偏离量下增加拉速，钢液面波动的整体趋势增加，且偏移量与拉速越大，液面波动增幅越大；低拉速时，波谷出现在水口边缘，水口周围剧烈波动；高拉速时，波谷出现在结晶器右壁面，使得钢液液面波动加剧，容易产生卷渣。

高锰高强IF钢转炉-连铸过程中夹杂物演变与控制

为了摸索高锰高强IF钢钢液洁净度及夹杂物演变规律,采用Thermofisher Explorer 4全自动夹杂物分析仪对转炉-连铸过程中夹杂物进行分析和研究。结果表明:高锰高强IF钢RH结束、中间包和铸坯中全氧含量依次降低,铸坯全氧随着宽度方向由边部向中心位置移动而逐渐增加。高锰高强IF钢RH进站时主要夹杂物为椭球状或球状含有P_(2)O_(5)的FeO-MnO夹杂,加铝脱氧后主要夹杂物转变为Al_(2)O_(3)夹杂,RH结束、中间包Al_(2)O_(3)主要类型为小型块状和不规则形状。铸坯中主要夹杂物为块状、棒状、不规则形状Al_(2)O_(3),尺寸多在10μm以下,边部位置TiN、MnS析出物较少,中心位置MnS析出物进一步增加,也存在少量TiN析出。热力学计算普通IF钢、高锰高强IF钢TiN析出温度分别为1745、1589 K,MnS析出温度分别为1450、1675 K。通过增加铝钛间隔时间、降低脱氧前氧、进行钢包渣改质,高锰高强IF钢钢液洁净度得到显著改善。

连铸二冷控制的虚拟拉速控制

介绍了连铸二冷静态控制和动态控制方法,动态控制能够很好适应拉速变化的连铸过程。在对不同二冷控制进行分析的基础上,提出一种新的动态控制方法——虚拟拉速控制。"虚拟拉速"是一个基于将铸坯分割成众多单元并加以位置和生成时间追踪的过程参数,实际拉速恒定时,"虚拟拉速"与之相等;拉坯工艺发生变化时,"虚拟拉速"逼近实际拉速但具有一定延迟。模拟计算结果表明,用"虚拟拉速"代替实际拉速,静态二冷水表对铸坯温度的控制效果明显改善;该控制方法不依赖任何高温监测仪器,不需进行传热计算,适用于拉速变化时的动态过程控制。

优化保护渣提高超低碳IF钢表面质量

通过优化调整保护渣成分,保护渣熔点由1 222降至1 188℃,黏度由0.26提高到0.32 Pa·s,并进行工业试验,利用Aspex对铸坯不同部位大于2μm的夹杂进行检测,发现铸坯边部和1/4宽、1/2宽、1/2厚度位置夹杂物均有所降低,同时热轧板卷表面临时封锁率由4.51%降低至2.55%。对采用改进保护渣后铸坯中不同部位夹杂物降低的原因进行分析,研究了保护渣吸附不同质量分数Al_2O_3夹杂后,保护渣熔化温度、黏度的影响规律,发现当添加Al_2O_3为12%时,保护渣A熔化温度最高至1 259℃;保护渣B熔化温度为1 203℃,保护渣A与B的黏度分别为0.79和0.59 Pa·s,黏度过大不利于吸附Al_2O_3夹杂。

热轧工艺对超低碳IF钢卷渣和面翘皮缺陷的影响

从热轧工艺角度对超低碳IF钢热轧卷表面卷渣、面翘皮缺陷进行分析,研究了不同热轧工艺参数对该类缺陷的影响规律。研究结果表明:卷渣、面翘皮缺陷发生率随入炉温度升高而降低,随在炉时间加长,缺陷发生率降低。卷渣及面翘皮缺陷随出炉温度的增加基本呈现发生率下降的趋势,但从Minitab数据分析显示出炉温度影响不大。入炉温度和在炉时间对卷渣、面翘皮缺陷影响更大。

低碳Nb--Ti二元微合金钢析出过程的演变

建立规则溶液亚点阵模型计算了不同温度(1073～1523 K)下低碳Nb--Ti二元微合金钢(Nb质量分数为0.023%,Ti质量分数为0.012%)中碳氮化物析出相的平衡摩尔分数、化学驱动力和各组元摩尔分数,对微合金钢中析出粒子演变规律进行研究,并利用透射电镜观察及能谱分析验证这种析出模式.计算结果表明,1523 K下析出粒子化学式组成为(Nb0.15Ti0.85)(C0.16N0.84),由富Ti的析出物逐渐过渡至Nb--Ti均匀析出,析出粒子演变顺序为(Nb0.15Ti0.85)(C0.16N0.84)、(NbxTi1-x)(CyN1-y)和(Nb0.5Ti0.5)(C0.56N0.44),与实验结果符合较好.随着温度降低,Ti/Nb质量比逐渐减小,得到的TiC比NbC更难溶.对均匀形核及位错处形核的临界核心尺寸和相对形核速率进行计算,得到最大形核率即可获得最细小第二相尺寸的温度.

热装微合金化中厚板表面裂纹的研究现状

介绍了国内外热装微合金化中厚板产生表面裂纹状况,归纳了热轧中厚板出现各种表面裂纹的原因,如铸坯原始纵裂纹延续性、残余有害元素、热装温度、微合金化元素形成碳氮化物析出行为及轧制压下量等。讨论了国内外学者对热轧中厚板表面裂纹的研究成果,分析目前研究中存在的不足之处,并进一步提出未来研究的重点与方向。

连铸结晶器水口不同浸入深度的数值模拟

通过ANSYS Fluent软件对结晶器浇铸1 200mm×244mm断面铸坯在不同浸入深度下流场、温度场进行数值模拟计算。结果表明,针对结晶器1 200mm×244mm断面下,当浸入深度为110mm时,自由液面的最大速度为0.166m/s,波高为2.4mm;当浸入深度增加至130mm后,自由液面速度有所降低,为0.127m/s,但当浸入深度在130~170mm变化时,自由液面速度波动不明显。液面波动随着浸入深度的增加而略有降低,浸入深度分别为130、150、170mm时,液面波高分别为1.98、1.89、1.49mm,整体变化不大。不同浸入深度在结晶器内上旋流钢液大部分温度为1 516~1 518℃,下旋流钢液温度基本为1 514~1 516℃,比较均匀,影响不大。

SPA-H黏结原因分析及控制实践

国内某钢厂SPA-H黏结率较高,影响板坯质量及生产稳定性。为了有效控制SPA-H钢种黏结,进一步降低SPA-H黏结率,针对影响SPA-H黏结的因素进行统计及对比分析,认为除保护渣因素影响黏结外,工艺制度、班组操作差异、漏钢预报系统选用也是影响SPA-H钢种黏结的重要因素。通过碱度降低至1.35、熔点降低50℃左右等保护渣性能的调整、减小结晶器倒锥度0.04%/m、提高钢水过热度合格率、非稳态过程操作优化以及漏钢预报系统改造等措施,SPA-H黏结率由初期的10%以上逐步降低至3%以下,有效降低了SPA-H黏结率。

连铸工艺对超低碳钢表面线状缺陷的影响分析

从连铸工艺包括拉速、水口浸入深度、浸入水口出口角度、保护渣性能对超低碳钢热轧卷表面线状缺陷进行深入研究并进行现场工业试验,分析了连铸工艺参数对该类缺陷的影响规律。研究结果表明:将230 mm×1 600 mm断面铸坯,拉速由1.2 m/min降低至1.1 m/min,浸入式水口插入深度由130 mm加深至145 mm,水口出口角度由15°增加到18°,均可对抑制浇铸过程液面波动及提高超低碳钢板卷表面质量起到很好的作用。将超低碳钢保护渣黏度由0.306 Pa·s提高至0.364 Pa·s,熔点由1 089℃降低至1 062℃,可使超低碳钢热轧板卷线状缺陷发生率由8.86%降低至4.49%。

高级别焊丝钢磷硫控制工艺优化

为了研究采用全三脱工艺KR铁水脱硫→脱磷转炉→脱碳转炉→RH精炼→板坯连铸工艺生产的高级别焊丝钢洁净度水平,进行了5炉工业试验。通过对冶炼过程系统取样分析,研究了钢中总氧含量变化、夹杂物的转变规律及机理。结果表明,转炉终点氧质量分数平均为610.2×10^(-6),进站钢水氧质量分数平均为484×10^(-6),加Al前氧质量分数为220×10^(-6),破空氧质量分数为4.6×10^(-6),整体控制较好。RH进站时夹杂物主要为MnO-SiO_2-Al_2O_3类复合夹杂,夹杂物大多为球形,其中有部分夹杂物尺寸超过20μm;RH破空后,中包至铸坯夹杂物均主要为Al_2O_3型夹杂物,同时含有少量的MgO-SiO_2类夹杂。

提高连浇炉数对汽车板洁净度影响分析

对汽车板提高连浇炉数到10炉后钢水洁净度及耐火材料使用情况进行现场工业试验,分析了10炉连浇浇铸过程中T[O]、钢水中[N]质量分数变化,夹杂物分布情况,并对浇铸后耐火材料使用情况进行了分析。研究结果表明,开浇第1炉T[O]质量分数控制在28×10^(-6),[N]质量分数为18×10^(-6),T[O]平均质量分数为28.1×10^(-6),整体控制较好;[N]质量分数控制稳定在17.2×10^(-6)左右。开浇第一炉夹杂物数量并不多,第1炉达到6.46个/mm^2,最后1炉夹杂物分布情况为9.06个/mm^2,整体控制水平较好。10炉连浇后塞棒及中间包工作层厚度耐火材料均可满足现场工艺要求。

超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响

为探究降低顶渣氧化性对改善超低碳钢钢液洁净度的影响,在转炉终点至中间包过程中,在多位置取炉渣和钢水试样,分别进行炉渣氧化性、钢液成分和夹杂物分析.实验结果表明:转炉出钢后通过对顶渣改质,渣中T.Fe由转炉终点的19.18%降至RH进站时的4.68%,顶渣氧化性降低明显.渣中T.Fe降低导致钢中[O]的降低,T.Fe较低的炉次平均吹氧量较大,使得铝脱氧前钢中[O]较高.RH结束渣T.Fe与夹杂物数量呈线性关系,T.Fe越低夹杂物数量越少,同时RH结束后夹杂物数量与铝脱氧前钢中[O]无必然关系.顶渣(Ca O)/(Al2O3)会影响其吸收Al2O3夹杂物的能力,(Ca O)/(Al2O3)控制不合理的炉次,其夹杂物数量也较多.通过降低顶渣氧化性,热轧板卷缺陷率得到明显降低.

大扁锭凝固过程模拟及缩孔优化

对某钢厂28.7t钢锭凝固过程进行测温,并用有限元方法模拟该钢锭凝固过程温度场和凝固场分布.结果表明:温度模拟值与现场测量值吻合很好,证明模拟具有较高的准确性和可靠性;凝固初期,钢锭底部和保温冒与钢锭模连接处凝固较快;52min时,绝热板与钢锭间已形成一定气隙;前3h,钢锭侧面凝固顺序由模壁向钢锭中心平行推进;凝固后期较凝固前期凝固速度快;热电偶测得,保温冒中心凝固时间为428min,钢锭本体中心顶部凝固时间为365min,冒部全凝时间大于本体全凝时间的15%,有利于控制一次缩孔只存在于冒部.通过模拟将浇注温度由1543℃降低到1533℃,不但不影响保温帽钢液对本体的补缩作用,还可以使缩孔减小6mm,有利于提高钢锭质量.

铁水预处理脱硫渣铁回收再利用

铁水预处理过程中所产生的脱硫渣铁中铁和硫较高,具有较高的再利用价值,目前国内各大钢铁企业都致力于脱硫渣铁回收再利用的研究。介绍了迁钢公司二炼钢转炉回收利用脱硫渣铁工艺,并对生产数据进行了总结,加入8 t脱硫渣后平均增硫为0.013 6%,转炉出钢硫质量分数高,LF精炼需要深脱硫处理,精炼工艺造渣料电耗都有所增加,生产周期延长。从整体分析,转炉回收利用脱硫渣铁能够提高金属铁收得率,降低炼钢成本,提高经济效益。

大方坯连铸过程凝固规律

通过建立425mm×320mm连铸大方坯二维凝固传热数学模型,模拟了凝固坯壳的长大过程,并通过窄面射钉实验对数学模型进行了验证,精确得到了任意位置处大方坯凝固坯壳的厚度分布情况及最终凝固终点的位置,发现经典的凝固平方根定律对于连铸大方坯的凝壳长大进程不再适用.回归宽面中心坯壳厚度与凝固时间平方根的关系式发现,结晶器弯月面至二冷区出口,近似为线性关系,符合平方根定律,二冷区出口至凝固终点,二者为非线性关系,不再符合平方根定律.

利用还原钙渣配制高碱度低硅无碳中间包覆盖剂

针对利用还原钙生产中的产物渣配制高碱度低硅无碳中间包覆盖剂展开研究。中间包覆盖剂的熔化温度是覆盖剂设计的一项最重要参数，也是衡量一种覆盖剂是否可行的前提。利用Factsage6．3计算软件作为指导，通过熔点测定试验完成了利用还原钙渣配制高碱度低硅无碳中间包覆盖剂实验室研究，确定了熔化温度为1300～1400℃的中间包覆盖剂的合理配制方案：ωcao—40％～45％、ωCao／wAl2O3—1．0～1．3、ωsiO2≤9％、ωMgO=5％～7％、ωcaF2—2％～10％、WFeO＋ωMnO≤1％、ωMa20≤6％。并同时对还原钙渣配制高碱度低硅无碳的中包覆盖剂可行性进行了论证。

板坯连铸结晶器液面的周期性瞬态特征

采用1∶1水模型和工业试验研究了常规板坯连铸结晶器液面的瞬态特征。研究发现,常规板坯结晶器液面存在"周期性畸变"。该现象表现在液面每隔20~30 s出现约5 s的畸变。畸变期间窄面处液面凸起,宽度1/4处液面凹陷且表面流速达到极大值,易导致卷渣。定义上次液面畸变结束到本次畸变结束时间为畸变周期。水模型结果显示,提高拉速畸变周期减小,而提高水口浸入深度与倾角液面畸变周期增大,但改变这些参数不能消除周期性畸变。对液面畸变周期的影响程度为:水口倾角>拉速>水口浸入深度。工业试验也证实液面周期性畸变的确存在。适当增大水口倾角有利于减少液面周期性畸变导致的卷渣。