连铸结晶器弯月面凝固钩形成机理

通过对某一漏钢铸坯低倍组织的观察,发现凝固钩组织。对凝固钩形成的一般理论进行了修正。指出结晶器振动过程中,由于负滑脱的存在,凝固前沿温度的变化以及结晶器保护渣渣道压力的变化是形成凝固钩的主要原因。并且分析了结晶器保护渣渣道动态压力的变化规律,验证了修正理论的正确性。通过调整钢液温度,保障结晶器运行状况顺行,以及使用合理的保护渣能够降低凝固钩的形成。

低碳钢连铸板坯表层凝固钩的特征

对不同浇铸条件下的低碳钢连铸板坯进行了凝固钩(Hook)的特征研究,根据凝固钩的形貌概括了凝固钩的不同类型,统计了凝固钩周围气泡和夹杂物的分布,讨论了不同浇铸参数对铸坯凝固钩深度的影响,并通过Bikerman方程和弯月面凝固理论对凝固钩的不同特征进行了解释.结果表明:按形貌可将凝固钩分为完整叶状、双凝固钩、弯曲截断型和二次凝固型四种类型,其中二次凝固型的凝固钩出现的概率最高为46.8%,而完整叶状、弯曲截断型和二次凝固型的凝固钩出现概率分别为25.3%、7.6%和6.3%;研究发现,凝固钩周围的夹杂物数量明显多于其他区域的夹杂物数量,说明凝固钩能够捕获结晶器内上浮的夹杂物;对比不同浇铸参数发现,采用结晶器电磁制动装置(FC-Mold)、减小结晶器水口浸入深度、增大浇铸拉速均能够减小凝固钩的深度;Bikerman方程的计算结果和弯月面凝固理论能在机理上解释凝固钩的形貌特征.

IF钢连铸坯凝固钩数学模拟与试验

根据IF钢连铸坯凝固钩的形成机理,通过建立二维纵向切片传热模型,模拟了凝固钩的演变行为;结合金相试验结果分析了连铸工艺参数对凝固钩深度的影响。结果表明,在初始凝固过程中,凝固钩中经历了形成、熔化及生长等阶段,在数学模拟条件下,当结晶器内由浸入式水口流出的钢液温度为1 555℃、拉速为1.3m/min时,在距离弯月面55.12mm处,即凝固钩生长达到稳定状态,其深度为2.368mm。当拉坯速度、结晶器内钢水温度、振动频率增加时,凝固钩深度均减小。凝固钩数学模拟结果符合实际生产。

连铸坯振痕和凝固钩基础研究

对低碳钢连铸板坯窄面进行了振痕及凝固钩的研究,根据凝固钩的形貌定义了凝固钩深度、长度、角度等参数,观察到了完整叶状的凝固钩典型形貌,发现了凝固钩捕获气泡的现象,并统计了凝固钩的出现与振痕深度的关系。经过对结果的分析,得到了如下结论:完整叶状凝固钩结构是由形核线和两侧的枝晶组成的;凝固钩能捕获结晶器内上浮的气泡而影响铸坯的表面质量;在大于0.5 mm的深振痕处不存在凝固钩结构。最后,用观察结果解释了振痕变深时凝固钩的变化过程。

连铸坯凝固钩形成机理与控制技术综述

对凝固钩的形成机理与控制技术进行了文献综述。凝固钩的研究方法主要有金相观察法和数值模拟法,两者共同加深了对凝固钩形成机理的认识。在铸坯宽面中心、宽面和窄面边缘处凝固钩平均长度要大于其他部位,凝固钩尺寸随着振痕深度的增加而增大。凝固钩的平均长度随钢中碳含量的降低而增大,超低碳钢和低碳钢中凝固钩问题尤为突出。减小凝固钩尺寸的连铸工艺措施有:提高浇铸温度和连铸拉速,采用放热型保护渣、减小保护渣导热系数、适当增大黏度,采用高频小振幅、非正弦振动波形,采用电磁搅拌或电磁制动等。

低碳钢和超低碳钢连铸板坯皮下凝固钩的特征与控制研究

以低碳钢和超低碳钢连铸板坯皮下的凝固钩结构为研究对象,呈现了凝固钩的典型特征形貌,发现了凝固钩捕获气泡和夹杂物的现象,得到了振痕与夹杂物的位置关系,通过试验和数值模拟的方法对比了不同浇铸参数对凝固钩深度的影响,并拟合得到了计算凝固钩深度的回归公式。结果表明:凝固钩主要存在完整叶状、弯曲型、双凝固钩型及熔断型等类型;凝固钩对大于20μm夹杂物的捕获能力更为显著;凝固钩的深度主要分布在距连铸坯表面3.0 mm以下,通过增大拉速、提高浇铸过热度、施加电磁制动、减小冷却水流量等措施,可以减小连铸坯皮下的凝固钩深度,从而改善连铸坯的表层质量。

汽车面板钢铸坯表层洁净度控制

采用扫描电镜检测、物理模拟研究以及数值模拟分析等手段,研究了汽车面板钢(IF钢)连铸坯凝固钩(hook)对表层洁净度的影响机理。结果表明,在IF钢连铸坯皮下1~3mm内夹杂物数量明显高于其它区域。凝固钩捕集夹杂物的主要形式有3种,包括弯月面附近捕集、液面以下捕集以及部分捕集的夹杂物逃逸。随着拉速和过热度的提高,凝固钩长度变短,夹杂物被凝固钩捕捉的几率下降。