4孔浸入式水口结晶器钢水流场的仿真分析及其在连铸生产中的应用

为减少轴承钢300 mm×300 mm连铸坯的碳偏析,通过CFX-4.4软件仿真分析了连铸结晶器内钢水流动和传热凝固过程,探讨了有关工艺参数和浸入式水口结构的关系。实践表明,通过4孔水口替代直孔水口,铸坯的碳偏析级别由1.0～2.0级降至1.0～1.5级,采用4孔水口中心碳偏析≤1.0级占79%,直孔水口仅为50%。

帘线钢用不对称4孔浸入式水口模具设计

针对帘线钢的生产要求和特点,设计了帘线钢专用的浸入式水口及不对称4侧芯组合模具。该模具由外形模具、内孔模具和密封模具组成。不对称4侧芯设计了"钩槽式"结构,实现了模具的精确定位,组合模具配合紧密、脱模顺利、可重复使用,提高了生产效率。

薄板坯连铸机新型浸入式水口

基于相似原理，采用１：１的水模型，模拟了薄板坯连铸结晶器内钢液的流场．采用ＳＧ８００水工数据采集系统对结晶器内液面波动和注流冲击深度进行了定量测量．针对薄板坯连铸高拉速的需要，开发了一种新型的耗散型浸入式水口．通过研究耗散水日上下出口面积比、出口角度以及拉坯速度对结晶器液面波动和对结晶器窄边冲击情况的影响，找出了其中的变化规律，为优化耗散式水口的结构和工艺参数提供了理论依据．通过与普通双侧孔水口的试验比较，证明耗散型水口是一种适合薄板坯连铸高拉速生产的新型水口．

200mm×200mm方坯连铸用新型浸入式水口的数值模拟

为了减轻水口侧孔射流对凝固坯壳的冲刷,便于侧孔水口在较小断面的方坯连铸上使用,提出扇形侧孔的水口设计理念。利用结晶器内钢水流动、传热的三维数学模型,分析比较了直筒形水口、矩形侧孔水口和扇形侧孔水口条件下200 mm×200 mm的方坯结晶器内的流场及温度场特征。研究结果表明,侧孔水口能降低射流冲击深度,促进夹杂物上浮,并提高弯月面温度和活跃程度,有利于化渣;扇形侧孔射流较分散,对凝固坯壳的冲刷作用显著减弱。

具有保护涂层的浸入式水口的应用及其使用结果

探讨了连铸用刚玉石墨质浸入式水口铸孔表面产生沉积物的原因。采用不含碳的特殊涂层及自动调节氩气流量,可降低铸孔堵塞的风险,并延长其使用寿命。所采用的技术措施在工业条件下进行了试验:浇钢次数从4批增加至7批。

280mm×380mm方坯连铸结晶器钢水流场的数值模拟

借助商业软件CFX4．4，对拉速O．8m／min、两孔浸入式水口结构内腔中的钢水流动和（衄）280×380×800结晶器内70L（0．70%℃）钢水流场进行了数值模拟。结果表明，侧孔倾角度10°、20°时，结晶器液面附近有二次漩涡出现，易造成卷渣；倾角30°时，液面相对平静；水口插入深度175—225mm时，水口射流对结晶器钢水液面没有明显的冲击。

板坯连铸结晶器内钢水流场和传热凝固数值模拟

以鞍山钢铁集团公司中薄板坯连铸机为研究对象,利用商业软件CFX4.4对结晶器内钢水流场和传热凝固进行了数值模拟,主要研究了三孔浸入式水口的冶金特征及其对结晶器内钢水流场和温度场的影响。结果表明,采用三孔浸入式水口可以优化结晶器内钢水流场和温度场,稳定坯壳发育和成形,防止拉漏。

280mm×380mm铸坯结晶器内钢水凝固与传热仿真研究

通过CFX4.4商用软件对280 mm×380 mm连铸坯结晶器内70L钢水流动传热、凝固过程进行了数值模拟,评估浸入式水口结构对结晶器综合冶金效果的影响。结果表明,随两侧孔浸入式水口插入深度和倾角的增加,坯壳厚度由宽面中心到角部逐渐减薄,但厚度比较均匀,高温区面积随之增大,位置下移;拉坯速度增加,宽面到窄面的坯壳厚度均有明显减薄。

中薄板坯连铸结晶器内钢水流场的数值模拟

以鞍钢中薄板坯连铸机为对象,在商业软件CFX4.4的平台上对结晶器内钢水流动和液面波动过程进行了数值模拟,重点研究了其所独有的3孔浸入式水口的冶金功能。针对3孔浸入式水口不同侧孔倾角和浸入深度,数值模拟对结晶器内钢水流动做出了较为详细的预报,研究工作就此分别考察了水口中心孔流量变化和钢水液面波动幅度。

TP347HFG方坯生产实践

TP347HFG是一种新型的铬镍铌碳奥氏体耐热钢。在方坯生产中,采取控制Cr当量/Ni当量,调整Ca-Si线喂入量,优化结晶器电磁搅拌参数,使用实芯塞棒,改进浸入式水口部分材质五个措施,解决了浸入式水口内孔扩径问题。TP347HFG方坯1个中包连浇炉数由3炉提高到8炉;低倍无中心疏松和缩孔缺陷;钢中五大类非金属夹杂物评级均不大于1.0级;方坯表面纵向裂纹废品率由改进前19.32%降为0。

低碳钢板坯表面夹渣的研究与控制

针对武钢板坯边部表面(皮下)夹渣引起钢卷边部黑线和起皮等边部缺陷的问题,提出了使用高黏度保护渣、侧孔扩张型浸入式水口和恒速浇铸等控制措施,并进行了工业试验。试验结果表明:采用高黏度保护渣浇铸,尤其是黏度0.30 Pa·s以上的保护渣,可以有效减少结晶器卷渣的发生;使用侧孔扩张型浸入式水口和恒速浇铸,可以有效减小结晶器液面波动,降低铸坯的表面夹渣发生率;工艺优化后,低碳钢板坯因表面(皮下)夹渣的转用率由4.28%降到0.16%。