【摘要】：針對(duì)CSP薄板坯連鑄生產(chǎn)中遇到的表面縱裂問題,本文從結(jié)晶器鋼液傳輸角度分析薄板坯表面縱裂形成原因,討論CSP結(jié)晶器內(nèi)液面波動(dòng)、夾雜物聚集、表面溫度分布不均對(duì)薄板坯縱裂的影響：針對(duì)CSP結(jié)晶器漏斗型曲面形狀特點(diǎn),運(yùn)用光塑性方法,比較了不同曲率結(jié)晶器形狀內(nèi)鑄坯受到的擠壓力狀況。在表面縱裂形成原因探討的基礎(chǔ)上,研究電磁制動(dòng)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鑄坯質(zhì)量的影響。 運(yùn)用數(shù)值模擬方法,研究高拉速連鑄生產(chǎn)CSP薄板坯時(shí),結(jié)晶器鋼液流動(dòng)及凝固傳熱特點(diǎn)。當(dāng)拉速為6m/min時(shí),液面波動(dòng)幅度達(dá)到±16mm,液面波動(dòng)劇烈是造成卷渣的主要原因。薄板坯連鑄生產(chǎn)中,初凝坯殼表面最大溫度梯度的位置均在漏斗區(qū)邊緣,70mm厚度薄板坯的橫向表面溫差在結(jié)晶器出口達(dá)到110K,表面溫度分布不均可能是薄板坯在結(jié)晶器漏斗區(qū)域易產(chǎn)生縱裂的原因之一。 受漏斗型結(jié)晶器形狀約束,CSP薄板坯在拉坯過程中受到額外擠壓力,運(yùn)用光塑性法研究增大曲率、現(xiàn)行曲率及減小曲率三種形狀的漏斗型結(jié)晶器對(duì)薄板坯的擠壓狀況,其最大應(yīng)變量分別為2.7%、2.1%、1.9%,漏斗型曲面形狀與薄板坯表面縱裂密切相關(guān)。 運(yùn)用大樣電解及金相法對(duì)CSP薄板坯夾雜物進(jìn)行研究,SPHC鋼薄板坯大樣電解結(jié)果表明,鑄坯寬度方向1/4處(漏斗形邊緣)的大型夾雜物最多,占40%以上,大顆粒夾雜物在漏斗區(qū)邊緣聚集,可能是該處表面縱裂成因之一。 基于薄板坯結(jié)晶器內(nèi)鑄坯縱裂成因分析基礎(chǔ),建立結(jié)晶器鋼液流動(dòng)-傳熱-凝固-電磁耦合模型,研究外場(chǎng)-電磁制動(dòng)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液傳輸?shù)挠绊?闡述電磁制動(dòng)裝置的電-磁轉(zhuǎn)換特性,分析結(jié)晶器內(nèi)磁場(chǎng)分布及其對(duì)鋼液流動(dòng)及傳熱的影響,優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù),討論電磁制動(dòng)對(duì)CSP結(jié)晶器內(nèi)鑄坯縱裂源的抑制作用。電磁制動(dòng)能顯著改善CSP結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)狀態(tài),當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增加到0.2T,液面波動(dòng)幅度降至±5mm以內(nèi)。采用電磁制動(dòng)后,薄板坯出結(jié)晶器后表面溫度更均勻,有利于改善表面縱裂等鑄坯質(zhì)量問題。
【圖文】：

工藝往往需要30小時(shí)以上，從而節(jié)約了流動(dòng)資金，降低了生產(chǎn)成本，企業(yè)可以很快地取得較好的經(jīng)濟(jì)效益；(3)節(jié)約能源，提高成材率。從原料至產(chǎn)品，噸鋼投資下降19%?34%，噸材成本降低80?100美元，金屬消耗、熱能消耗、電耗分別為常規(guī)流程的66.7%、40%和80%,成材率可提高11%?13%。薄板還連鑄結(jié)晶器是薄板還連禱技術(shù)的核心，也是薄板還連鑄區(qū)別于傳統(tǒng)連禱的明顯標(biāo)志。薄板還結(jié)晶器的以下特點(diǎn)決定了結(jié)晶器的設(shè)計(jì)：(1)水口外壁與結(jié)晶器內(nèi)壁距離小，，對(duì)中要準(zhǔn)：(2)液面以下的鋼水容量少，要維持鋼水的穩(wěn)定，液面波動(dòng)要��；(3)形狀上，要能易于浸入式水口的插入，并且保證浸入式水口的使用壽命，保證有足夠的化澄面積，器壁不對(duì)還殼產(chǎn)生過大的壓力，減少還殼表面缺陷與裂紋。能容納較大量的鋼液，減少結(jié)晶器內(nèi)鋼液瑞流，有助于均勾化渣，減少流股對(duì)還殼的沖刷，形成均勾的凝固還殼厚度，進(jìn)而減少拉漏和裂紋的產(chǎn)生。

薄板還的凝固過程屬于快速凝固，由于冷卻速率快，其包晶反應(yīng)區(qū)域和包晶點(diǎn)的位置會(huì)發(fā)生變化。圖2-7為在不同的過冷度（10、20、50、100-C)下鋼種的熱收縮量與碳含量的關(guān)系。從圖2-7可以看出，當(dāng)過冷度從i(rc增加到lOO'C，收縮量最大的包晶點(diǎn)W (C)從0.17%減小到0.09%。在Fe-C平衡相圖上，包晶點(diǎn)的W (C)為0.18%，而實(shí)際生產(chǎn)過程中的凝固是在非平衡條件下進(jìn)行的。對(duì)傳統(tǒng)板還連鑄，過冷度小，F(xiàn)e-C相圖的左移現(xiàn)象較輕，碳鋼的包晶點(diǎn)W (C)在0.15%左右；對(duì)薄板還連禱，冷卻速度快，過冷度大，F(xiàn)e-C相圖向左下方移動(dòng)較大
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TF777.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2652344