合金鋼方坯連鑄中心偏析與縮松及表面質(zhì)量問題的研究與試驗(yàn).pdf

1、目前，在中高碳合金鋼的連鑄工藝過程中，中心偏析與中心縮松和表面缺陷是連鑄坯的主要質(zhì)量問題。 連鑄用末端電磁攪拌(Final Electromagnetic Stirring，F(xiàn)-EMS)技術(shù)是改善中高碳合金鋼連鑄坯中心偏析與中心縮松的一種有效方法。 本論文一部分工作是以提高合金鋼連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量為研究目標(biāo)，以方坯連鑄末端電磁攪拌器為研究對象，從理論分析、數(shù)學(xué)建模、模型驗(yàn)證、數(shù)值模擬、現(xiàn)場測試和運(yùn)行效果等方面對電磁攪拌工藝對

2、鑄坯質(zhì)量的影響規(guī)律進(jìn)行了研究。 首先依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工藝參數(shù)建立了連鑄坯凝固傳熱數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行模擬計(jì)算。為驗(yàn)證模型，采用射釘實(shí)驗(yàn)法，即通過現(xiàn)場射釘實(shí)驗(yàn)取樣，用硫印法測量實(shí)際的坯殼厚度并與理論計(jì)算值比較，調(diào)整溫度場數(shù)學(xué)模型中的參數(shù)，不斷提高模型的準(zhǔn)確性，為確定末端電磁攪拌器的最佳安裝位置提供了理論依據(jù)。用所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，確定了南鋼主要鋼種在既定拉速下末端電磁攪拌器的最佳安裝位置為結(jié)晶器液面以下7.9米處。 其次

3、依據(jù)連鑄末端電磁攪拌磁場方程計(jì)算攪拌器內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，并用特斯拉計(jì)實(shí)際測量了磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，其結(jié)果表明計(jì)算結(jié)果與測量得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布規(guī)律基本一致，為連鑄末端電磁攪拌器結(jié)構(gòu)改進(jìn)和電磁參數(shù)確定提供依據(jù)。 為探索電磁參數(shù)與磁場分布特征的關(guān)系，尋求最佳攪拌參數(shù)，對在一定的連鑄工藝條件和電磁攪拌參數(shù)下的主要鋼種77B、GCr15-1進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，通過對試樣的縱斷面和橫斷面分別做低倍、硫印與成分分析檢驗(yàn)，對其攪拌效果進(jìn)行綜合評價(jià)與分

4、析，并不斷地調(diào)節(jié)末端電磁攪拌的工作電流和頻率，最終確定不同鋼種的電磁攪拌工藝參數(shù)。 通過近半年時(shí)間的現(xiàn)場生產(chǎn)使用，取樣檢驗(yàn)和比較表明，與未經(jīng)過末端電磁攪拌的試樣比較，經(jīng)過末端電磁攪拌的試樣中心偏析彌散化，中心縮松的程度有了明顯改善，中心縮松的級別由3～4級下降到1～2級。軸承鋼GCr15-1經(jīng)過末端電磁攪拌后中心碳含量由1.07％降到了0.99％。鋼種77B經(jīng)過末端電磁攪拌后其中心碳含量0.84％降到了罐樣碳含量0.78％。

5、 本文另一部分工作是研究了現(xiàn)存的鑄坯表面質(zhì)量缺陷、分析產(chǎn)生的原因及提出改善方法。研究表明，現(xiàn)有的帶有結(jié)晶器攪拌器的連鑄機(jī)在低拉速范圍結(jié)晶器導(dǎo)前偏大，結(jié)晶器與鑄坯間的機(jī)械作用力大；高拉速下負(fù)滑脫時(shí)間偏小，保護(hù)渣耗量低，是造成鑄坯振痕彎曲、外凸、嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)勾形振痕等的原因；為此，對結(jié)晶器振動參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。應(yīng)用實(shí)踐表明采用優(yōu)化后的振動參數(shù)，在設(shè)定范圍內(nèi)降低負(fù)滑脫率，提高了鑄坯的潤滑，降低了拉坯阻力，消除了勾形振痕，振痕恢復(fù)至正常圓角凹陷