末端电磁搅拌对弹簧钢连铸坯内部质量的影响

55SiCrA弹簧钢连铸坯容易出现内部质量问题,合理的末端电磁搅拌(F-EMS)能有效地改善连铸坯内部质量,但不合理的末端电磁搅拌会对连铸坯内部质量无改善作用甚至造成内部质量下降。为了提高连铸坯内部质量,得出最优末端电磁搅拌方案,研究了末端电磁搅拌参数对断面尺寸为150mm×150mm的55SiCrA弹簧钢连铸坯内部质量的影响。通过建立连铸过程凝固传热模型分析现行工艺下铸坯的凝固情况,确定末端电磁搅拌的位置为距弯月面8.45~8.73m处。在测定末端电磁搅拌下连铸坯中心磁感应强度的基础上,对电流与频率进行匹配研究,并开展相应的工业试验。结果表明,在采用末端电磁搅拌参数为300A/8Hz时,55SiCrA弹簧钢的中心碳偏析平均值达到1.007,连铸坯中心缩孔改善,中心等轴晶率提高,连铸坯综合质量最好。

大方坯结晶器内的多物理场模拟优化

针对某钢厂生产断面为240 mm×240 mm的42Cr Mo钢的方坯结晶器,采用有限体积和有限元相结合的数值模拟方法计算结晶器内的多物理场。首先,通过对结晶器内流动和凝固耦合计算优化水口浸入深度和拉速;其次,基于优化后的流场,采用磁场和流场耦合求解的方法得到优化的电流强度和电流频率。磁场模拟结果与现场实测数据较为吻合。研究表明,水口浸入深度为100 mm、拉速为0.7 m/min时可以获得优化的流场;基于该流场施加电磁搅拌后,搅拌器的电流强度从100增大到400 A时,钢液切向速度从0.042提高到0.300 m/s,而电流频率对钢液的流动影响较小。进而得出,优化的工艺操作方案为水口浸入深度为100 mm,铸坯拉速为0.7 m/min,电流为400 A,电流频率为2 Hz。