振动激发金属液形核技术在铸锭和板坯凝固过程中的应用

叙述了研发的振动激发金属液形核技术的工作原理、技术特点以及在实验室对金属锌、1Cr7铁素体不锈钢铸锭处理效果,并进行了开发的220 mm×1 600 mm板坯连铸机振动激发金属液形核技术装置对16Mn系列钢种应用的工业化试验。结果表明,未经振动激发形核处理的板坯等轴晶率≤10%,中心疏松和偏析为1.5级,经振动激发形核处理的板坯等轴晶率≥30%,中心疏松和偏析为0.5级。分析表明,对大型铸锭使用振动激发金属液形核技术便于在线控制钢锭的凝固组织,有利于提高钢锭凝固组织的等轴晶率和改善内部质量。

软接触结晶器电磁连铸中初始凝固基础研究

研究了软接触结晶器电磁连铸传热凝固特点，通过对实验室条件下金属Ｓｎ在连铸过程中的温度场、初始凝固点和坯壳厚度的测定，得到了它们受电磁场影响的基本规律，分析了它们对铸坯表面质量的影响．结果表明：在电磁场的作用下，液相区内的金属温度趋于均匀，初始凝固点降低，初生坯壳变薄，铸坯表面质量明显改善．

抽锭电渣重熔718塑料模具钢板坯锭的新工艺

针对大型塑料模具毛坯电渣锭凝固过程中产生疏松和偏析等缺陷,从改变大型钢锭凝固条件角度出发,试图将大圆钢锭改为等截面面积的扁锭,同时采用双极串联供电控制渣池的温度场,以达到提高钢锭凝固质量的目的.本文介绍了采用双极串联、T型结晶器,抽锭电渣重熔工艺生产了0.32 m×2.0 m×4.0 m的718塑料模具钢板坯工业试验,重熔板坯锭的检验结果表明,板坯锭成分、低倍等凝固质量显著提高.

连续定向凝固技术研究

在自行设计的竖直热型连铸机上,进行了连续定向凝固实验和温度测定,对其中传热和凝固过程进行了数值模拟,考察了主要工艺参数对锡铸锭表面质量和内部组织的影响,以及固液界面形状的变化规律.结果表明:型温、拉速、冷却水量等工艺参数主要是通过影响固液界面的位置、形状来影响铸锭表面和内部质量的,在本实验条件下,型温在244～248℃、拉速在1.25～2.20×10-4m/s、冷却水量在252～377L/m2·s之间时,才能获得表面光亮,内部为完整定向凝固组织的铸坯;当铸型温度高于242℃,拉速在1.25×10-4～3.4×10-4m/s之间时,形成较平的固液界面,得到定向凝固的铸锭组织;获得了固液界面形状与主要工艺参数间的关系式.

基于神经网络和遗传算法的铸锭晶体硅质量控制及工艺优化

铸锭晶体硅是太阳能级晶硅材料的重要来源之一,为了进一步降低硅片成本,需要在保证晶体质量的同时发展大尺寸铸锭晶硅。影响铸造晶体硅质量的热场控制核心参数包括晶体生长速度与生长界面温度梯度之比V/G、壁面热流q、生长界面高度差Δh和硅熔体内部温差ΔT等。针对铸锭晶体硅生长过程中的质量控制问题,本研究基于人工神经网络(ANN)模型对晶体生长过程建立了工艺控制优化方法,利用实验测量数据和数值仿真模拟结果构建铸锭晶体硅生长过程的工艺控制数据集,以底部隔热笼开口和侧、顶加热器功率比作为主要工艺控制参数,V/G、|q|、|Δh|和ΔT为优化目标,建立用于研究晶体生长工艺控制参数和热场参数之间映射关系的神经网络模型。使用训练完成的模型分析底部隔热笼开口及侧、顶加热器功率比对晶体生长过程热场的影响规律,并采用遗传算法(GA)对铸锭晶体硅生长过程的工艺控制参数以提高晶体质量为目标进行优化,最后结合实际生产中的检测图像讨论了V/G对晶体质量的影响。研究表明晶体生长中期的V/G沿横向变化较平缓,对应缺陷较少且分布均匀,因此增大V/G在横向上的均匀度也是提高晶体质量的一个重要因素。

定向凝固大型铸锭研究

为满足高质量,大单重用厚钢板的急需,舞钢研制开发了,定向凝固技术经过2t、10t铸坯的质量检验证明定向凝固工艺是成本低质量好的工艺路线,定向凝固改变了传统模注的凝固模式,改善了结晶组织结构,气体夹杂成分偏析也与模注不同,有希望在低速大压下的轧制工艺下得到高质量的厚钢板。

锭重兼容式锭型设计对钢锭凝固质量影响的模拟

阐述了39-45t锭重兼容式锭型的设计思想,利用AnyCasting软件对其凝固过程及凝固质量进行了数值模拟研究。主要分析了搭配锭模垫圈致使锭型参数变化对钢锭凝固过程中温度场分布和凝固缺陷的影响。结果表明,39-45t锭重兼容式锭型允许的锭型参数变化不会明显改变钢锭凝固质量,其冒容比（14.52%）维持不变、细长比由1.437增至1.737、锥度由4.89%降低至4.01%,不会改变钢锭的凝固顺序。锭重的变化对钢锭中的C元素偏析分布的作用不明显;同时,随着锭重的增加,一次缩孔深度缩短,而缩松缺陷仍存在且位置下移。