连铸板坯凝固末端在线监测系统

在连铸机扇形段的调整装置位置安装测力传感器，测定由于钢水静压力的变化引起的铸坯与夹持辊之间作用力，实现在线测定铸坯凝固末端．测定系统在攀钢进行了现场测试，结果表明这个方法是可行的，而且有较高的精度．     

低碳钢板坯连铸用无氟保护渣生成区域的研究

为了研究性能稳定的低碳钢板坯连铸用无氟保护渣,在测试传统的板坯连铸用高氟保护渣(F-≥3%)性能的基础上,采用单纯形法,设计了CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-MgO-Li2O-TiO2-Na2O-MnO-B2O3渣系中满足保护渣组成条件的基本实验点.通过逐步固定各组分含量,将多维空间的渣系组成转化为二维平面网格.测试无氟渣样的熔点、黏度、转折温度、玻璃体比例及转折温度时的黏度,并作性能与组成关系的等值线图.通过比较高氟保护渣和无氟渣样性能,确定了碱度、熔点、黏度、转折温度较低,且凝固后呈玻璃体的低碳钢板坯连铸用无氟保护渣的三个生成区域,其中之一的典型成分的质量分数范围是:CaO31.2%,SiO236.8%,Al2O33%,Fe2O31%,MgO2%,Li2O2%,TiO26%,Na2O7%～12%,MnO3%～8%,B2O30～3%.     

钢板坯连铸初拉阶段凝固过程数值模拟

建立了钢板坯连铸初拉阶段的三维非稳态传热凝固模型，且实现了该过程的模拟，建立了铸坯凝固层厚度与其表面热流率间的关系，用以表达不同位置上铸坯与结晶器间的换热边界条件，用直接差分法获得了不同高度断面上宽面和窄面的凝固壳厚度及其与拉坯速度随时间变化的关系。模拟结果与实际生产结果基本吻合。     

板坯连铸结晶器内钢液凝固状态分析

作者开发的有限元分析方法，可用于计算连续铸钢过程中结晶器内坯壳生长情况及表面温度分析，并具有图形显示功能，操作人员可直观地观察钢水在结晶器内的凝固状态及出口坯壳厚度，该软件具有重要的实用价值。     

武钢板坯连铸凝固规律的研究

结合武汉钢铁(集团)公司第二炼钢厂板坯连铸机实际生产情况,采用射钉法测量了不同钢种在二冷区内的凝固坯壳厚度.结果表明,铸坯宽度方向液相穴形状呈W形,1/4处凝固坯壳最薄;综合凝固系数控制在22.38～25.43 mm/min1/2,铸坯液芯长度为20.88～22.35 m,铸坯凝固末端位于二冷段八区;钢种、拉速和冷却制度等因素对板坯凝固过程有影响.     

管线钢连铸板坯的半宏观偏析和凝固组织

研究了不同凝固组织下管线钢的中心偏析情况.低倍组织腐蚀结果表明,连铸板坯的中心偏析由相对独立的、大小不一的半宏观偏析点组成,且不同凝固组织的半宏观偏析特征有所差别.化学成分分析表明,中心等轴晶时板坯中心为负偏析,且贯穿于整个等轴晶区中,而中心为柱状晶时则表现为正偏析.通过对比化学成分和半宏观偏析面积比发现,板坯的半宏观偏析面积比随C和Mn最大偏析度的增加而增加,由于化学成分分析只能反应局部位置的偏析情况,因此半宏观偏析面积比的方法对生产实践更具有指导意义.对不同过热度下不同凝固组织的半宏观偏析面积比的统计结果显示,在合理使用轻压下技术的前提下,中心为柱状晶更有利于减轻半宏观偏析面积比,进而改善管线钢连铸板坯的中心偏析.     

板坯连铸二冷区凝固传热过程与控制

依据安钢板坯连铸机的具体条件,建立了连铸板坯凝固传热数学模型,实现了随铸坯钢种、断面尺寸及拉速变化对各回路水量连续实时控制．经现场应用表明,利用配水模型所制定的二冷配水制度是合理的,效果良好．     

板坯连铸结晶器温度场的计算机仿真

提出一种计算结晶器内温度场的方法，方法的核心思想是基于结晶器中的温度分布和凝固壳的厚度分布是一个稳态的过程，从而得到流场和温度场稳态下的耦合模型，同时利用有效热容的概念来处理相变潜热源项，在程序编制过程中利用动态更新来实现凝固对物理量的影响。模型求解结果与漏钢试得到的凝固壳厚度进行了对比分析，从而证实了方法的正确性和实用性，还研究了板坯结晶器凝固壳厚度分布。     

连铸结晶器中凝固壳厚度的计算及验证

基于流动场与温度场非耦合假定，建立了连铸结晶器中三维凝固壳厚度分布的计算方法，合理地解决了非耦合计算时流动场与温度场计算域的衔接问题．提出了铸坯表面换热系数的确定方法．用所建立的方法应用于实际板坯连铸过程，进行了其结晶器中三维温度场的数值计算，获得了三维凝固壳厚度分布．对实际板坯漏钢时形成的坯壳厚度进行测定，结果验证了本文的模型正确，处理方法可行     

高拉速连铸低碳铝镇静钢铸坯中夹杂物

针对高拉速板坯连铸生产的低碳铝镇静钢铸坯,采用Aspex自动扫描电镜对铸坯表层夹杂物进行大面积的扫描分析,得到不同拉速下夹杂物的变化规律,并探究流场和S含量对夹杂物分布的影响。结果表明：随着拉速增大,钩状坯壳的深度和长度逐渐减小。对拉速大于2 m·min-1的铸坯,由于钩状坯壳不是很发达,铸坯表层没有发现大于200μm的夹杂物。铸坯表层尺寸介于50~200μm的夹杂物主要是由凝固坯壳所捕获,而夹杂物在凝固前沿的受力决定了夹杂物的捕获行为。随着拉速提高,凝固前沿的钢液流速增加,随着冲刷力的增加、捕获力的减少,夹杂物被捕获的数量减少。在高拉速连铸下,如果钢液中S含量较大,夹杂物受到明显的温度Marangoni力,会更容易被凝固坯壳捕获。     

小方坯连铸低碳低硅铝镇静钢可浇性

在分析水口堵塞的基础上,结合马钢三炼钢生产实际,采用正交实验法研究了钙处理的喂线速度、喂线量和中间包水口内径对140mm×140mm小方坯连铸低碳低硅高酸溶铝钢水口堵塞的影响.结果表明,提高喂线速度、加大喂线量和增加水口内径可避免水口的堵塞.采用以上工艺,连浇炉数达8～10炉,且铸坯内部和表面质量良好.     

不同浇铸阶段高强钢铸坯洁净度研究

采用氧氮分析、金相法、大样电解法、扫描电镜和能谱分析等方法,对不同浇铸阶段高强钢铸坯(头坯、正常坯、尾坯)的洁净度进行研究。结果表明,与正常坯相比较,头坯和尾坯中T[O]含量均有不同程度的提高;头坯中氮含量大幅升高,而尾坯中氮含量变化很小;头坯、尾坯的显微夹杂物均有所增加,显微夹杂物主要为TiN、Al2O3-TiN和球状钙铝酸盐类复合夹杂物;头坯中大型夹杂物最多(8.77mg/10kg),尾坯次之(5.71mg/10kg),正常坯中最少(1.75mg/10kg),大型夹杂物主要为TiN、SiO2、Al2O3-SiO2和Al2O3-SiO2-CaO,另外还有少量的MgO-CaO夹杂物和含有TiO2的复合夹杂物,这些夹杂物主要来源于结晶器卷渣。     

表面温度波动对微合金钢连铸板坯热塑性的影响

由于铸坯表面与二冷辊列夹持辊发生的间断式接触传热,其表面温度存在一定程度的上下波动. 基于J55微合金钢,考虑温度波动的影响,研究了钢在不同热状态下的热塑性. 结果表明,高于850℃时温度波动制度下测得的断面收缩率低于常规恒温制度下的测量值,而等于或低于850℃时情况相反. 分析了两种不同温度制度下测试结果的差异,认为对于微合金钢,存在着略高于所测钢种Ae3温度的某一分界温度,高于该温度时恒温制度下测得的塑性值相比波动制度下塑性值偏高,而低于该温度时则偏低. 这一认识有助于更加合理地制定实际连铸过程的矫直温度.     

局部二值模式在连铸坯表面缺陷识别中的应用

为了解决传统的图像识别算法无法准确识别铸坯表面缺陷的问题,提出一种考虑图像相邻像素影响的改进的多块局部二进制算法(MB-LBP).该算法将原始图像分成多个小区域,每个小区域再做等分,并计算平均灰度值,再运用局部二进制模式算法进行计算.对现场采集到的连铸坯表面裂纹、划伤、压痕、凹坑和无缺陷共五类1697个样本进行实验,整体识别率达到94.9％,而传统局部二进制模式算法的识别率为89.1％,说明本文算法具有更好的鲁棒性和抗噪能力.     

连铸板坯轻压下过程中间裂纹产生机理

针对板坯连铸过程中间裂纹严重的问题,对中间裂纹的形貌、元素偏析等情况进行分析.通过建立有限元模型,对不同压下位置和不同压下量凝固前沿的受力情况进行计算并与临界应力值进行对比.结果表明：C、P、S等元素在晶界处富集只是促使中间裂纹开裂的内因,真正造成铸坯开裂的原因是凝固前沿所承受的拉应力.铸坯通过矫直段时,多处位置的凝固前沿所承受的拉应力超过钢的临界值,导致凝固前沿容易开裂延伸,形成中间裂纹;而弧形段和水平段处凝固前沿所承受的拉应力不超过钢的临界值,无裂纹产生.统计现场大量轻压下的实验结果显示：轻压下避开矫直区进行时,中间裂纹的发生率降低约41.3%.     

Subsurface macro-inclusions and solidified hook character in aluminum-killed deep-drawing steel slabs

Subsurface macro-inclusions and hooks are detrimental to the surface quality of deep-drawing steel sheets. However, little is known about the relationship between macro-inclusions and hooks. Thus, in this work, two ultralow carbon (ULC) steel slabs and two low carbon (LC) aluminum-killed steel slabs were sampled to study the relationship between hooks and subsurface macro-inclusions, which were detected on the cross-sections of steel samples with an area of 56058 mm2 using an automated scanning electron microscopy/energy-dispersive X-ray spectroscopy system. Results show that subsurface inclusions larger than 200 μm were almost entrapped by hook structures, whereas the location of other inclusions smaller than 200 μm had no obvious dependence on the location of solidified hooks. Furthermore, the number density (ND) of subsurface inclusions larger than 200 μm decreased from 0.02 to 0 cm-2 in ULC steel as the mean hook depth decreased from 1.57 to 1.01 mm. Similar trends were also observed in LC steel. In addition, the detected inclusions larger than 200 μm were concentrated in the region near the slab center (3/8 width-5/8 width), where hook depths were also larger than those at any other locations. Therefore, minimizing the hook depth is an effective way to reduce inclusion-induced sliver defects in deep-drawing steels.     

低碳钢和中碳钢连铸方坯初始凝固的对比研究

以低碳钢和中碳钢为研究对象,围绕不同连铸工艺参数对方坯初始凝固行为的影响,利用CA- FE耦合模型模拟实际连铸过程结晶器内方坯的初始凝固行为,考察拉速和过热度对方坯出结晶器坯壳厚度的影响,对比二者出结晶器横截面枝晶微观形貌.研究表明：过热度和拉速增加均能使出结晶器坯壳厚度下降,而拉速的影响更为显著.不同钢种在相同条件下出结晶器坯壳厚度下降梯度不同.过热度越低柱状晶越致密细小,利于提高连铸坯质量,拉速对柱状晶的影响相对较小.由于出结晶器坯壳安全厚度限制,过热度取15益,低碳钢拉速不能超过2.2 m·min-1,中碳钢拉速不能超过2.5 m·min-1,据此针对不同钢种设计不同拉速可提高连铸效率.同时,模型结果显示低碳钢出结晶器时刻柱状晶更为发达.     

H08钢连铸生产中Si含量的控制

国内 H0 8钢的生产多采用模铸浇铸方式 ,主要是由于 H0 8钢种 C、Si含量低 ,而氧含量比较高 ,造成钢水流动性差 ,给连铸生产带来较大的困难。本文从理论和生产实践两方面探讨了 H0 8钢连铸生产中Si含量控制的途径。     

板坯连铸结晶器数值模拟

运用Fluent 6.3对板坯连铸结晶器进行数值计算,研究拉速、水口浸入深度及水口开口角度对流场的影响.结果表明:对于断面1400 mm×230 mm结晶器,随拉速增加,液面最大水平和垂直流速均增加,而窄边冲击点的位置基本不变,随距液面距离增加,窄边速度先增加后减小,直至趋向于零;当拉速超过1.2 m.min-1时,液面水平速度增加明显.随水口浸入深度增加,液面最大水平流速减小,浸入深度超过140 mm时,最大水平流速变化不明显;垂直于液面方向的最大速度逐渐增加;对窄边冲击点影响较小.随水口开口向下角度增加,液面最大水平流速减小后增加,水口开口向下12.5°时液面最大水平流速最小,而水口开口向下10°～12.5°时窄边冲击点速度最小.