高品质钢薄板坯连铸关键技术研究

发布时间：2021-06-30 15:01

　　高品质钢是我国钢铁制造的发展方向,薄板坯连铸连轧产品具有凝固速度快,晶粒细,厚度薄等特征,在部分高附加值产品,以及制造成本方面具有明显优势。因此,采用薄板坯连铸连轧工艺生产高品质钢,是实现钢铁绿色制造的新途径。武钢CSP凭借低成本及工艺技术方面的独特优势,产品由普钢向品种钢转变,硅钢、高强汽车钢、耐候钢、中高碳钢等高附加值钢逐步成为产线的主要品种,然而,高品质钢连铸过程中,出现的裂纹缺陷以及由合金元素偏析引起的带状组织缺陷问题尤为突出,成为产线品种结构调整,稳定顺行的主要限制性环节。本文针对影响薄板坯连铸高品质钢生产的关键难题,依托武钢薄板坯连铸连轧产线,以7排热电偶方式实测的典型工况条件下漏斗形结晶器铜板温度和冷却结构为基础,采用数值模拟与物理模拟相结合的方法,对结晶器内传热和流动行为进行了系统的分析,得到了从结晶器内钢水的流动、传热至二冷段内铸坯的凝固、组织形成和元素偏析形成机理等全过程的详实数据和演变规律。在此基础上,完成了高品质钢铸坯整体偏析控制技术和低应力非均匀冷却漏斗形结晶器技术研究,并成功应用于高品质钢的生产中,解决了高品质钢裂纹发生率高和元素晶间偏析引起的热轧板带状组织... 

【文章来源】：钢铁研究总院北京市

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 概述
    1.2 薄板坯连铸连轧技术的现状及发展
        1.2.1 薄板坯连铸连轧技术现状
        1.2.2 薄板坯连铸连轧的发展
        1.2.3 薄板坯连铸技术的进步
    1.3 薄板坯结晶器流场和温度场
    1.4 薄板坯的冷却和凝固特性
        1.4.1 结晶器传热
        1.4.2 二冷区的凝固传热
        1.4.3 铸坯组织
    1.5 薄板坯质量控制关键技术
        1.5.1 薄板坯纵裂纹控制技术
        1.5.2 偏析和带状组织控制技术
        1.5.3 漏斗形结晶器技术
    1.6 文献总结及研究内容
        1.6.1 文献总结及研究背景
        1.6.2 现状和主要研究内容
        1.6.3 研究路线
第二章 CSP漏斗形结晶器热流实测与分析
    2.1 结晶器铜板的冷却结构及温度检测方法
        2.1.1 结晶器冷却结构
        2.1.2 结晶器铜板的温度检测方法
    2.2 结晶器传热模型
        2.2.1 CSP结晶器铜板传热模型的导出
        2.2.2 有效换热系数hw,eff的确定
        2.2.3 测温点距铜板冷面距离s的确定
    2.3 结晶器铜板温度检测结果及分析
        2.3.1 铜板温度检测结果
        2.3.2 结晶器热流密度变化规律
        2.3.3 结晶器热面温度分布规律
    2.4 小结
第三章 CSP漏斗形结晶器内钢水流动行为分析
    3.1 结晶器内钢水流动的数值模拟
        3.1.1 基本假设及控制方程
        3.1.2 边界条件
        3.1.3 几何模型
        3.1.4 参数条件
        3.1.5 计算结果和讨论分析
    3.2 结晶器水力学模型试验研究
        3.2.1 相似比的确定
        3.2.2 模型与试验装置
        3.2.3 试验方案及试验目的
        3.2.4 试验方法
        3.2.5 试验结果及分析
    3.3 小结
第四章 薄板坯连铸高品质钢偏析控制技术研究
    4.1 薄板坯连铸高品质钢偏析的成因
        4.1.1 偏析的测定方法
        4.1.2 偏析检测结果及分析
    4.2 冷却速度对偏析影响
        4.2.1 试验方案
        4.2.2 试验结果及分析
    4.3 工艺优化及应用
        4.3.1 板坯连铸凝固过程模拟计算
        4.3.2 二冷配水的优化
    4.4 现场试验及推广应用
    4.5 小结
第五章 薄板坯低应力和非均匀冷却结晶器技术研究
    5.1 结晶器内凝固坯壳变形的数学模型
        5.1.1 计算基本假设
        5.1.2 描述凝固坯壳变形的控制方程
        5.1.3 边界条件
        5.1.4 计算方法及收敛条件
        5.1.5 计算采用的材料物性参数
        5.1.6 计算几何模型及其参数
    5.2 表面裂纹缺陷形成机理
    5.3 新型低应力结晶器技术的开发和应用
        5.3.1 薄板坯连铸结晶器锥度设计及内腔优化研究
        5.3.2 低应力结晶器的设计
        5.3.3 低应力结晶器的现场试验及应用
    5.4 非均匀冷却结晶器技术开发和应用
        5.4.1 非均匀冷却水缝的结构设计
        5.4.2 非均匀冷却结晶器的现场试验及应用
    5.5 小结
第六章 结论、创新点和下一步研究工作
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 下一步研究工作
参考文献
攻读博士期间发表的论文和专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]薄板坯连铸中碳钢角横裂缺陷成因及控制[J]. 张剑君,张慧,席常锁,谭文,王春峰.  钢铁. 2017(11)
[2]连铸凝固过程宏观偏析的形成机理及预防措施[J]. 赵军普,刘浏,王乐.  钢铁钒钛. 2016(06)
[3]液芯压下过程中压下量分配对铸坯变形的影响[J]. 罗仁辉,徐李军,黄华.  中国冶金. 2016(12)
[4]唐钢薄板坯连铸高碳钢65Mn的质量控制[J]. 杨晓江.  中国冶金. 2016(12)
[5]薄板坯连铸连轧流程钛微合金钢控制轧制技术[J]. 毛新平,孙新军,汪水泽.  钢铁. 2016(01)
[6]先进短流程——深加工新技术与高强塑性汽车构件的开发[J]. 干勇,李光瀛,马鸣图,毛新平,罗荣.  轧钢. 2015(04)
[7]PIV技术在中间包和结晶器流场模拟中的应用[J]. 崔衡,刘洋,李东侠,王征,陈斌,庞在刚.  连铸. 2015(03)
[8]中国薄板坯连铸连轧技术的发展[J]. 毛新平,高吉祥,柴毅忠.  钢铁. 2014(07)
[9]薄板坯连铸连轧中高碳钢生产技术[J]. 毛新平,陈麒琳,李春艳.  钢铁. 2012(04)
[10]薄板坯连铸结晶器锥度设计技术研究及应用[J]. 陶红标,吕晓军,席常锁,张慧,吴夜明,干勇.  钢铁. 2012(01)

博士论文
[1]CSP结晶器钢液流动及传热行为对薄板坯表面纵裂的影响[D]. 张晓峰.北京科技大学 2015
[2]方坯连铸宏观传输现象复合数值模拟的研究[D]. 冯科.重庆大学 2004

硕士论文
[1]方坯连铸机铸坯质量控制与改进研究[D]. 邓湘斌.华南理工大学 2012
[2]板坯连铸二冷动态轻压下辊缝收缩模型研究及软件开发[D]. 龙木军.重庆大学 2007



本文编号：3257966