SPA-H钢低氧出钢的生产技术实践

针对生产SPA-H钢冶炼中低氧控制出钢技术开展研究,分析了相关热力学理论及低氧出钢必要性,确定了SPA-H钢合理低氧范围应为(198~333)×10^(-6)。为实现低氧控制开展了技术改进,合理控制转炉终渣成分,合理排产,实行灵活的溅渣护炉措施;改进冶炼制度,采用“一批料”模式或留少量料模式,改进氧枪工作参数,降低平均枪位,优化枪位控制,保证低枪位拉碳时间,终点温度按照1680℃控制,碳按照0.06%~0.11%控制;采用碳—氧修正模型、转炉质谱仪等辅助手段。改进后,平均终点氧含量降低,氧含量80%控制在选定合理范围,磷、硫、碳及锰含量控制水平均有提升。

鞍钢单绕组螺旋电磁搅拌技术研发进展

介绍了鞍钢单绕组螺旋电磁搅拌技术的自主研发进展,通过对圆锭、扁锭、大方坯、大圆坯等多物理场耦合模拟计算,结合试验研究对该技术的效果进行验证。结果表明,单绕组螺旋电磁搅拌技术有助于促进金属液在三维方向的传质传热,降低液芯的温度梯度,促进金属液同时凝固,减轻铸坯的中心疏松、偏析,铸坯、铸锭C元素的统计偏析度可以降低30%以上。

软接触电磁连铸结晶器内磁场分布与弯月面行为

通过实验测试和数值模拟的方法研究两段式软接触电磁连铸无缝结晶器结构、线圈位置、电源功率以及弯月面位置等因素对结晶器内高频磁场分布的影响。并采用Sn作为钢液的模拟工质测量了不同实验条件下两段式结晶器内的弯月面高度。研究结果表明:两段式结晶器的透磁效果随着结晶器上半段厚度的减薄而提高;增加电源功率时,可以增大高频磁场在铸坯初始凝固区域的强度及作用范围,有利于弯月面的形成;线圈位置越靠上,越有利于磁感应强度透过结晶器,有助于弯月面高度的增大;当金属液面位于感应线圈高度中心与线圈顶端位置之间时,高频磁场作用于初始凝固区域的有效作用较强,可产生较大的电磁压力,有助于获得高表面质量的铸坯。

两段式无缝软接触结晶器电磁参数和结构参数的研究

利用数值模拟与正交实验相结合的方法,研究了两段式无缝软接触结晶器壁厚(d)、结晶器上半段电阻率(ρ)、电源频率(f)、线圈电流强度(I)对结晶器透磁效果的影响规律．结果表明:结晶器内部磁感应强度(B)随f和d的增大而减小,随I和ρ的增大而增强．各因素对磁场影响的顺序依次为f,ρ,I,d．通过无量纲分析确定了两段式结晶器内弯月面处B与d,ρ,f,I之间的定量关系为B/(μ_0I/d)．=4．36×10~9(ρ/If)^(0.89)．最后,确定了两段式结晶器应用于软接触技术最佳的实验条件为:d=5 mm,p=8．8×10^(-7)Ω·m,I=2000 A,f=2500 Hz．

两段式无缝软接触电磁连铸结晶器内的电磁场分布

通过有限元数值模拟,研究了两段式结晶器上半段长度、感应线圈的位置及液面位置对结晶器内部磁场的影响,分析了两段式结晶器的电磁场分布规律.结果表明:两段式结晶器的上半段越长或线圈位置越靠上,结晶器的透磁效果越好;液面位于线圈中心偏上20 mm时,内部磁场的作用效果最佳.在本研究条件下,两段式结晶器的透磁效果良好,磁感应强度主要集中在结晶器上半段钢液的弯月面区域.纵向磁场在结晶器上半段高度的范围内逐渐增强,在结晶器下半段高度的范围迅速衰减;周向磁场在钢液表面均匀分布;径向磁场由钢液表面向内部逐渐衰减.与切缝式结晶器比较,两段式结晶器内部磁场分布更均匀.

高频磁场下两段式无缝结晶器内磁场分布和弯月面的实验研究

为了验证两段式软接触电磁连铸结晶器的透磁效果,实验测试了两段式结晶器内部的磁感应强度及弯月面高度,并与传统结晶器进行比较。结果表明,结晶器顶部的不锈钢法兰可有效防止过多的磁力线由结晶器顶部直接漏入而影响结晶器的透磁效果;两段式结晶器的透磁效果随结晶器壁厚的减小而增强。高频25 kHz条件下,壁厚为10 mm的两段式结晶器的透磁效果小于纯铜结晶器的透磁效果;壁厚为7 mm的两段式结晶器的透磁效果大于纯铜结晶器的透磁效果;壁厚为5 mm的两段式结晶器的透磁效果是纯铜结晶器的4.5倍;改变结晶器的结构参数和电磁参数,两段式结晶器可以达到良好的透磁效果并形成相应的弯月面。

两种结晶器的透磁效果和冷却效果比较

利用数值模拟考察了软接触电磁连铸用两段式结晶器与切缝式结晶器的透磁效果和冷却效果。结果表明,两段式结晶器内部磁感应强度随频率的增加而减小,切缝式结晶器内部磁感应强度随频率的增加而增大,因此,对于不同结晶器应选择不同的频率。两段式结晶器上半段越长,其透磁效果越好,但冷却效果降低。切缝式结晶器的透磁效果随切缝数、切缝宽度和切缝长度的增大而增大。两段式结晶器与切缝式结晶器的透磁效果相当,但两段式结晶器内部磁场和电磁压力的分布更均匀。两段式结晶器与切缝式结晶器冷却效果相近,但结晶器出口处的坯壳厚度相差约0.32mm。

两段式方坯结晶器内电磁场分布及弯月面行为

研究了4个不同材质和连接方式的软接触电磁连铸用两段式方坯结晶器内的磁场分布规律,并采用Sn作为钢液的模拟工质测量了结晶器内的弯月面高度。研究表明:①当线圈顶部高于连接面35mm,内部金属液面高于连接面20mm时,结晶器内磁场分布较均匀,相对应的弯月面也较高;②相同材料两段式结晶器采用焊接法比机械连接法效果好;③结晶器壁产生的感应电流是影响结晶器内部磁场的重要因素;④两段式结晶器上部材料应选择电导率和磁化率都较低的材料。

软接触电磁连铸方坯结晶器的传热分析

概述了钢的软接触电磁连铸技术的发展现状及存在的问题。根据实际生产中软接触电磁连铸的结晶器的设计参数,通过建立凝固传热过程的数学模型,分析了钢液在切缝式软接触结晶器内的凝固过程。计算了结晶器水孔内水的流速、坯壳厚度、坯壳外壁的温度。计算了钢液在结晶器内单位时间放出的总热量和平均热流,并对结晶器各壁温度进行了校验,使软接触电磁连铸结晶器满足实际生产要求。

方坯电磁制动磁场的模拟研究

为了优化磁路的设计、更好地完善方坯电磁制动理论,建立了方坯电磁制动磁场计算的数学模型,开发了计算可靠、适用性强,能适应不同尺寸磁铁的方坯磁场计算程序。通过数值模拟阐明了方坯电磁制动磁路内三维磁场的分布特点。列出了全部电磁参数和结构参数共8个因素,找出影响磁场因素的主次顺序,得到与最大磁感应强度对应的较好的磁路配置条件,讨论了操作条件对磁场的影响规律,并得到了工作间隙中心点处磁感应强度的无量纲关联式。

切缝式软接触电磁连铸结晶器的冷却效果分析

模拟了切缝式软接触电磁连铸结晶器的冷却效果及内部钢液的凝固。结果表明:感应热在铸坯纵向上主要集中在切缝对应的位置,在径向上主要集中在约5mm厚的铸坯表层;施加感应热后,结晶器出口的凝固坯壳厚度减小约0.5mm,说明感应加热对铸坯冷却效果影响不大;高频磁场产生的感应热使结晶器热面温度提高了6K,结晶器冷面温度提高了3K,不会对结晶器的耐热强度造成较大的影响。

两段式软接触电磁连铸结晶器内弯月面形状的预测

通过理论分析,得到软接触电磁连铸结晶器内部金属液弯月面形状的计算公式,并根据试验结果进行了修正,修正后的公式可较准确地计算两段式无缝结晶器内部金属液的弯月面形状。178mm两段式结晶器内钢液的弯月面形状计算结果表明,弯月面高度随电源功率和上半段电阻率的增加而增大,随电源频率和结晶器壁厚的增加而减小。通过选择合理的电磁参数和结构参数,利用两段式结晶器有实现软接触电磁连铸的可能性。

中频磁场下两段式无缝结晶器的透磁效果

为了验证两段式软接触电磁连铸结晶器的透磁效果,测试了两段式结晶器内部的磁感应强度及弯月面高度,并与传统结品器进行比较,结果表明:(1)两段式结晶器的透磁效果随结晶器壁厚的减小而增强,当结晶器的壁厚为5mm时,两段式结晶器内部的磁感应强度比传统结晶器增大71.3%;(2)两段式结晶器内部的磁感应强度随电源功率和线圈位置的提高而增强;(3)随电源功率的增加,两段式结晶器内金属液的弯月面高度随之增大,电源功率为10、20和30 kW时对应的弯月面高度分别为2.9、4.7和8.2 mm.

电磁引流系统的出钢效果分析

利用ANSYS有限元分析软件模拟了在电磁引流系统中用铁粒和碳粉混合物替代传统引流砂时上水口处1,3 h及稳态(时间无限长)的温度场分布,发现Fe/C混合物的温度由上向下逐渐降低,形成一定的温度梯度.在此基础上,验证了Fe/C混合物中的铁粒在一定的工艺参数下可以短时间内熔化,从而实现钢包的顺利出钢.验证了钢包耐火材料在电磁引流过程中可以满足工艺要求.提取了钢包底板的温度场分布,校验了钢包底部钢板在感应加热作用下的安全性.

两段式无缝软接触电磁连铸结晶器的冷却效果分析

利用数值模拟研究了软接触电磁连铸中两段式无缝结晶器的传热及初生坯壳的厚度.结果表明:相同工艺条件下,两段式结晶器与传统结晶器相比,出口坯壳厚度减薄约0.4 mm,铸坯表面温度升高约2.5 K,初始凝固点下降约9 mm,有利于提高铸坯的表面质量.两段式结晶器上半段长度增加使凝固坯壳厚度略有降低,但将导致钢液对连接处的冲刷增大.在本研究条件下,考虑到安全生产的需要,结晶器上半段长度为120 mm是较佳的长度.两段式结晶器壁的传热计算表明,本研究条件下,结晶器的耐热强度满足安全生产的要求.

鞍钢鲅鱼圈炼钢技术的进步和展望

介绍了鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司的炼钢工艺装备及采用的先进技术,阐述了铁水预处理、转炉炼钢、炉外精炼、连铸和资源综合利用等方面所取得的技术进步,结合现有炼钢装备条件,提出了炼钢系统今后的发展方向和应开展的重点研究课题。

板坯电磁搅拌参数的优化研究

本文对板坯电磁搅拌在现场使用过程中的参数进行优化,考察了搅拌辊对面安装时,搅拌参数变化对板坯铸机铸坯内部等轴晶率的影响。研究表明,对于200mm×1 380mm断面的低碳钢,搅拌模式的影响最显著,最佳的搅拌参数为:电流强度400A,电源频率5Hz,搅拌方式为连续,搅拌模式为三环型。板坯电磁搅拌经过优化后,应用效果显著,低碳钢的等轴晶率可提高20%。

自动控制转炉吹炼终点技术的开发及应用

自主开发的自动控制转炉吹炼终点技术,将副枪设备技术与炉气分析技术进行了完美的组合,该技术具有参数自动调整功能和终点精确控制功能。为了适应该厂冶炼条件不稳定、不固定的特殊情况,采用炉气分析系统动态调整静态模型,对照计算结果与实际情况,确定模型误差并自动调整和修正内部参数,使终点控制能进一步逼近实际。该技术有效提高转炉冶炼的经济技术指标,提高产品质量。

板坯连铸用电磁旋流水口装置磁场优化设计

结晶器是连铸最重要的一部分之一,合理控制结晶器内部钢液流动能够有效提高铸坯质量。电磁旋流水口是一种新型的电磁控流技术,该技术利用电磁旋流装置产生的电磁力无接触旋转水口内部钢液,从而均匀水口出流,控制结晶器内部的钢液流动,平缓弯月面波动,抑制卷渣。电磁旋流装置安装于中间包和结晶器中间,其在使用过程中需保障现场安全还需要减少对保护渣添加、水口更换、液位检测装置等的影响。这需要电磁旋流装置能够快速安装到水口附近且装置产生的磁场不会对周围环境产生影响,所以要对电磁旋流装置结构进行优化设计。用数值模拟方法耦合求解电磁场和流场,对比了圆形电磁旋流装置、U形电磁旋流装置和线形电磁旋流装置,通过比较磁场利用率,水口内部钢液的旋流强度以及装置的能耗,得出最适用于连铸生产的电磁旋流装置结构。通过磁屏蔽设计减轻电磁旋流装置漏磁,消除了电磁旋流装置产生的磁场对周围环境的影响。研究结果表明,磁体中心磁场强度相同时,U形电磁旋流装置产生的旋流强度最强,并且U形结构有利于安装。使用磁屏蔽外壳能够使电磁旋流装置漏磁减小44%,但不会减弱电磁旋流水口装置对水口内部钢液的作用效果。有助于获得适用于工业生产的电磁旋流装置结构设计。

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%。