硬線鋼連鑄小方坯作為高強度預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線的基料,其鑄坯內(nèi)部質(zhì)量將直接影響成材率和產(chǎn)品質(zhì)量。為此,本文選擇硬線鋼連鑄小方坯內(nèi)部質(zhì)量控制的關(guān)鍵技術(shù)為研究內(nèi)容。本文以國內(nèi)某鋼廠斷面為150mm×150mm的小方坯為研究對象,考慮到八流澆注條件下鋼液在中間包停留時間不均勻而引起各流過熱度和方坯內(nèi)部夾雜物水平差異,并且由于高碳鋼小方坯自身凝固的特點而容易產(chǎn)生中心偏析、疏松和縮孔的現(xiàn)象,從而不利于獲得較高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的現(xiàn)實。為了提高硬線鋼連鑄小方坯的內(nèi)部質(zhì)量,本文就從改善中間包流動特性和控制小方坯內(nèi)部缺陷的關(guān)鍵技術(shù)入手。首先,采用物理模擬方法,研究了不同控流裝置下中間包內(nèi)流體的流動特性,并提出最佳的控流方案。其次,結(jié)合某鋼廠小方坯實際生產(chǎn)的工藝參數(shù)和射釘實驗結(jié)果,建立小方坯連鑄凝固傳熱數(shù)學(xué)模型,研究了不同澆注條件下凝固末端電磁攪拌器(F-EMS)安裝的位置。再次,通過建立結(jié)晶器電磁攪拌數(shù)學(xué)模型,并結(jié)合實測的磁感應(yīng)強度對模型進行了驗證,研究了結(jié)晶器內(nèi)電磁場變化規(guī)律,并優(yōu)化了結(jié)晶器攪拌的工藝參數(shù)。本文主要得到以下結(jié)論:(1)通過對某鋼廠目前采用的中間包控流裝置進行了物理模擬研究,研究表明,第1、8流開始響應(yīng)時間較長,死區(qū)體積較大;第3、6流開始響應(yīng)時間較短;各流流動同步性較差;整體平均停留時間較短,說明原控流裝置在流動特性方面還存在不足。通過分析多流中間包流動特性文獻,并結(jié)合生產(chǎn)實際,設(shè)計了穩(wěn)流器和高低擋壩,又設(shè)計了通過改變原擋渣墻開孔方向變成的新?lián)踉鼔?對不同組合下的控流方案進行了物理模擬,綜合考慮鋼水平均停留時間、死區(qū)體積分?jǐn)?shù)和活塞流體積分?jǐn)?shù)以及各流一致性對中包流體流動特性的影響,對于八流中間包來說,推薦中包控流裝置為新?lián)鯄?穩(wěn)流器+雙擋壩的組合,其控流效果最佳;對八流變六流中間包來說,推薦中包控流裝置為新?lián)鯄?穩(wěn)流器的組合,其控流效果最佳。(2)當(dāng)結(jié)晶器水量為120m3/h,對于拉速為1.8m/min,比水量0.6L/kg,過熱度從20℃增加到40℃時,液芯長度從9.50m變化到10.13m;末端攪拌器位置距彎月面距離由6.39-7.74m變到7.14-8.46m。當(dāng)過熱度為30℃,比水量為0.6L/kg,拉速從1.7m/min增加至1.9m/min時,液芯長度從9.23m變化到10.44m;末端攪拌器位置距彎月面距離由6.29-7.57m變到7.18-8.60m。過熱度為30℃,拉速為1.8m/min,基礎(chǔ)水量為0.6L/Kg時,比水量從基礎(chǔ)水量的0.8倍增加到1.2倍時,液芯長度從9.89m變化到9.77m;末端攪拌器位置距彎月面距離由6.81-8.19m改變到6.66-8.04m。結(jié)晶水量為120m3/h,拉速為1.8m/min,過熱度為30℃,比水量為1.1L/Kg條件下的液芯長度為9.02m,凝固末端電磁攪拌安裝位置距彎月面的距離在6.00-7.29m之間。(3)電流強度一定時,電磁力隨著攪拌頻率先增加,后降低,在4.5Hz時達到最大值。頻率一定時,電磁力隨著電流強度的增加而增加。在不同電流強度和不同攪拌頻率條件下,電磁力先增加后降低,在4.5Hz時達到最大值,因此確定最佳攪拌頻率為4.5Hz。
【學(xué)位單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TF777
【部分圖文】：

在夾雜物控制方面，要長鋼水在中間包的停留時間究現(xiàn)狀鋼鋼絲在拉拔和捻股過程中包括中心偏析、疏松和縮孔屬合金中宏觀偏析現(xiàn)象產(chǎn)生的宏觀偏析都發(fā)生在固液兩及其宏觀偏析產(chǎn)生的特征人

圖 1-2 偏析面積比評價示意圖Fig.1-2 The schematic diagram of evaluation of segregation area ratio中心缺陷的控制措施于連鑄坯中心偏析、疏松和縮孔的控制措施，從連鑄坯凝固特點的角度機理進行分析，目前通過連鑄過程工藝控制中心缺陷的主要手段有[47-5水過熱度、拉速、冷卻（特別是二冷水冷卻）、電磁攪拌和連鑄機械及控制等。各種連鑄工藝控制手段之間是互相聯(lián)系的，所以要綜合考慮，各個參數(shù)。過熱度和拉速的影響慶文等人[53]對萊鋼 GCr15 鋼鑄坯中心偏析的影響規(guī)律進行了研究，指過熱度分別控制在 0.60—0.70m/min 和 10—20℃之間，有利于改善中心成華等人[54]研究了過熱度和拉速對安鋼 SWRH82B 鋼 150mm×150mm心缺陷的影響，研究表明，將拉速控制在 2.1m/min，過熱度為 25℃時孔由 4.0 級降到 2.0 級，中心疏松由 3.5 級降到 1.5 級，中心碳偏析指數(shù)

阻止溶質(zhì)的析出和擴散[31],[60]。陳偉慶[34]研究表明，小度，在其他工藝參數(shù)在一定的條件下，當(dāng)增加二冷比水量時會減少，柱狀晶比例增加，但中心碳偏析程度下降。結(jié)果表明，時，二次枝晶臂間距減少，等軸晶比例下降，中心碳偏析下降面為 200mm×200mm 的 SWRH82B 方坯時，采用工藝參數(shù)為速、二冷水采用弱冷、有輕壓工藝下，鑄坯中心的碳偏析指數(shù) 1.15 降到 1.06。王彥峰等[62]對重新分配二冷水分配制度進行了段水量，增加了一段的水量，結(jié)果表明鑄坯的偏析程度減輕了表明：二冷水采用先強后弱分配制度后，鑄坯質(zhì)量提高了。，對于二冷制度不能一味的強調(diào)強冷和弱冷，針對不同的鋼種一樣。兩種冷卻方式各有特點，要根據(jù)實際的情況而定。倪滿：二冷采用強冷可以降低碳素鋼小方坯的偏析，但對于合金鋼重考慮。和冷卻強度和對鑄坯中心疏松和縮孔的影響。如圖 1-3 和 1-4
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本文編號：2844487