硬线钢连铸小方还内部质量控制的关键技术研究

发布时间：2020-10-17 07:37

　　 硬线钢连铸小方坯作为高强度预应力钢丝和钢绞线的基料,其铸坯内部质量将直接影响成材率和产品质量。为此,本文选择硬线钢连铸小方坯内部质量控制的关键技术为研究内容。本文以国内某钢厂断面为150mm×150mm的小方坯为研究对象,考虑到八流浇注条件下钢液在中间包停留时间不均匀而引起各流过热度和方坯内部夹杂物水平差异,并且由于高碳钢小方坯自身凝固的特点而容易产生中心偏析、疏松和缩孔的现象,从而不利于获得较高铸坯内部质量的现实。为了提高硬线钢连铸小方坯的内部质量,本文就从改善中间包流动特性和控制小方坯内部缺陷的关键技术入手。首先,采用物理模拟方法,研究了不同控流装置下中间包内流体的流动特性,并提出最佳的控流方案。其次,结合某钢厂小方坯实际生产的工艺参数和射钉实验结果,建立小方坯连铸凝固传热数学模型,研究了不同浇注条件下凝固末端电磁搅拌器(F-EMS)安装的位置。再次,通过建立结晶器电磁搅拌数学模型,并结合实测的磁感应强度对模型进行了验证,研究了结晶器内电磁场变化规律,并优化了结晶器搅拌的工艺参数。本文主要得到以下结论:(1)通过对某钢厂目前采用的中间包控流装置进行了物理模拟研究,研究表明,第1、8流开始响应时间较长,死区体积较大;第3、6流开始响应时间较短;各流流动同步性较差;整体平均停留时间较短,说明原控流装置在流动特性方面还存在不足。通过分析多流中间包流动特性文献,并结合生产实际,设计了稳流器和高低挡坝,又设计了通过改变原挡渣墙开孔方向变成的新挡渣墙,对不同组合下的控流方案进行了物理模拟,综合考虑钢水平均停留时间、死区体积分数和活塞流体积分数以及各流一致性对中包流体流动特性的影响,对于八流中间包来说,推荐中包控流装置为新挡墙+稳流器+双挡坝的组合,其控流效果最佳;对八流变六流中间包来说,推荐中包控流装置为新挡墙+稳流器的组合,其控流效果最佳。(2)当结晶器水量为120m3/h,对于拉速为1.8m/min,比水量0.6L/kg,过热度从20℃增加到40℃时,液芯长度从9.50m变化到10.13m;末端搅拌器位置距弯月面距离由6.39-7.74m变到7.14-8.46m。当过热度为30℃,比水量为0.6L/kg,拉速从1.7m/min增加至1.9m/min时,液芯长度从9.23m变化到10.44m;末端搅拌器位置距弯月面距离由6.29-7.57m变到7.18-8.60m。过热度为30℃,拉速为1.8m/min,基础水量为0.6L/Kg时,比水量从基础水量的0.8倍增加到1.2倍时,液芯长度从9.89m变化到9.77m;末端搅拌器位置距弯月面距离由6.81-8.19m改变到6.66-8.04m。结晶水量为120m3/h,拉速为1.8m/min,过热度为30℃,比水量为1.1L/Kg条件下的液芯长度为9.02m,凝固末端电磁搅拌安装位置距弯月面的距离在6.00-7.29m之间。(3)电流强度一定时,电磁力随着搅拌频率先增加,后降低,在4.5Hz时达到最大值。频率一定时,电磁力随着电流强度的增加而增加。在不同电流强度和不同搅拌频率条件下,电磁力先增加后降低,在4.5Hz时达到最大值,因此确定最佳搅拌频率为4.5Hz。
【学位单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TF777
【部分图文】：

在夹杂物控制方面，要长钢水在中间包的停留时间究现状钢钢丝在拉拔和捻股过程中包括中心偏析、疏松和缩孔属合金中宏观偏析现象产生的宏观偏析都发生在固液两及其宏观偏析产生的特征人

图 1-2 偏析面积比评价示意图Fig.1-2 The schematic diagram of evaluation of segregation area ratio中心缺陷的控制措施于连铸坯中心偏析、疏松和缩孔的控制措施，从连铸坯凝固特点的角度机理进行分析，目前通过连铸过程工艺控制中心缺陷的主要手段有[47-5水过热度、拉速、冷却（特别是二冷水冷却）、电磁搅拌和连铸机械及控制等。各种连铸工艺控制手段之间是互相联系的，所以要综合考虑，各个参数。过热度和拉速的影响庆文等人[53]对莱钢 GCr15 钢铸坯中心偏析的影响规律进行了研究，指过热度分别控制在 0.60—0.70m/min 和 10—20℃之间，有利于改善中心成华等人[54]研究了过热度和拉速对安钢 SWRH82B 钢 150mm×150mm心缺陷的影响，研究表明，将拉速控制在 2.1m/min，过热度为 25℃时孔由 4.0 级降到 2.0 级，中心疏松由 3.5 级降到 1.5 级，中心碳偏析指数

阻止溶质的析出和扩散[31],[60]。陈伟庆[34]研究表明，小度，在其他工艺参数在一定的条件下，当增加二冷比水量时会减少，柱状晶比例增加，但中心碳偏析程度下降。结果表明，时，二次枝晶臂间距减少，等轴晶比例下降，中心碳偏析下降面为 200mm×200mm 的 SWRH82B 方坯时，采用工艺参数为速、二冷水采用弱冷、有轻压工艺下，铸坯中心的碳偏析指数 1.15 降到 1.06。王彦峰等[62]对重新分配二冷水分配制度进行了段水量，增加了一段的水量，结果表明铸坯的偏析程度减轻了表明：二冷水采用先强后弱分配制度后，铸坯质量提高了。，对于二冷制度不能一味的强调强冷和弱冷，针对不同的钢种一样。两种冷却方式各有特点，要根据实际的情况而定。倪满：二冷采用强冷可以降低碳素钢小方坯的偏析，但对于合金钢重考虑。和冷却强度和对铸坯中心疏松和缩孔的影响。如图 1-3 和 1-4
【参考文献】

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本文编号：2844487