板坯结晶器钢水凝固的数值模拟

以实测结晶器铜板温度计算的热流量作边界条件,采用有限元方法,建立了结晶器内凝固传热方程.对凝固传热方程进行了离散化,利用ANSYS商业软件进行求解,得到凝固坯壳的应力、应变情况,从而确定连铸结晶器壁的合理锥度.     

钢中残余元素在连铸坯和热轧板中的富集行为

通过扫描电镜和X射线能谱分析仪(X-EDS)分析,对低合金钢种连铸板坯和热轧板中Cu、As和Sn的富集行为进行了研究.实验结果表明:连铸坯中氧化层和氧化层/基体层界面存在Cu、As和Sn元素同时富集现象;热轧板氧化层/基体层界面存在Cu、As和Sn元素富集相,基体层中Cu、As和Sn含量高于氧化层;热轧板晶界处Cu、As和Sn含量明显高于热轧板晶内;Cu、As和Sn在γ晶界偏聚和Fe的优先氧化造成连铸坯中Cu、As和Sn富集,加热炉的二次加热加剧Cu、As和Sn的富集程度,引起Cu、As和Sn向钢材基体渗透扩散,使钢的塑性恶化,导致中板大量表面微裂纹缺陷.分析了Cu、As和Sn富集相对表面微裂纹的影响机理.     

反向凝固过程中铸带厚度及晶粒度的预测

基于人工神经网络建立了反向凝固过程中的性质预测模型，实现了对铸带厚度和新相层晶粒度的全面预测；探讨了凝固过程中的主要工艺参数对上述性能的综合影响。为反向凝固性能的综合预测提供了简便的新手段。     

板坯连铸结晶器内坯壳厚度及枝晶间距

通过向结晶器添加ＦｅＳ测定了正常工况下结晶器内坯壳的厚度分布，由测得的坯壳厚度分布，分析了结晶器内弯月面参数、凝固系数以及坏壳的凝固速度、温度梯度和冷却速度。结果表明，用结晶器内钢水添加硫方法确定的坯壳厚度的分布较为合理。     

低碱度顶渣控制帘线钢中MnO-Al2O3-SiO2类夹杂物成分的实验研究

在实验室中使用高温管式炉对以工业纯铁为原料配制的帘线钢进行脱氧和顶渣熔炼，研究了顶渣成分对MnO-Al2O3-SiO2类夹杂物的成分的影响。结果表明，在顶渣碱度为0．7～1．36时，随着顶渣中Al2O3含量的增加，夹杂物中的Al2O3含量也随之增加，当顶渣中Al2O3含量低于8％时，MnO—Al2O3—SiO2类夹杂物的成分在塑性区范围，通过控制脱氧条件和项渣的成分可以把MnO-Al2O3—SiO2类夹杂物的成分控制在塑性区内的。     

小方坯结晶器锥度优化

利用商业软件Thercast建立了描述水冷结晶器内钢液凝固传热和弹塑性变形的有限元模型,对凝固过程进行三维热力耦合求解。首先在坯壳表面施加热流密度,从而得到铸坯结晶器内凝固收缩量和坯壳温度分布,并分析钢水静压力的影响,提出结晶器锥度的设计原则,以确定合适的结晶器纵断面锥度。然后在结晶器铜管冷面施加水冷换热系数,并考虑保护渣和气隙对坯壳凝固的影响,研究坯壳在结晶器内的凝固过程,从而验证所提锥度的合理性。     

易切削钢9SMn28凝固过程的CAFE法模拟

为了耦合缩孔和疏松模拟凝固过程三维微观组织,对元胞自动机--有限元(CAFE)法的物理本质和数值计算方法进行了分析,采用CAFE法对易切削钢9SMn28铸件进行了凝固过程、缩孔和疏松及三维微观组织的模拟.模拟结果表明:在空冷条件下,铸件表层的凝固是在连续降温过程中进行的,内部是先等温凝固,后降温凝固;缩孔和疏松模拟结果与实际铸件的基本相符;实现了9SMn28合金三维微观组织的模拟,模拟结果与实验吻合较好.     

Cu、As和Sn对低合金钢连铸坯第Ⅲ脆性区的影响

为了研究残余元素Cu、As和Sn对钢高温延塑性的影响,采用Gleeble-1500热模拟试验机测试了含有一定量Cu、As和Sn低合金钢连铸坯的高温延塑性,得到了低合金钢第Ⅲ脆性温度区在920～730℃之间.结果表明:第Ⅲ脆性温度区脆化的主要原因是奥氏体单相区低温域钢中Cu、As和Sn等残余元素在奥氏体晶界的偏聚削弱晶界结合能,导致试样沿晶脆性断裂;奥氏体和铁素体两相区在原奥氏体晶界析出的网状铁素体导致试样沿晶开裂.钢中的Cu、As和Sn元素增加第Ⅲ脆性温度区的宽度和脆性凹槽的深度,同时提高第Ⅲ脆性温度区的上限临界温度.     

连铸板坯结晶器内钢液吹氩行为的数值模拟

以宝钢一连铸板坯结晶器为研究对象，采用多相流模型计算了吹氩后结晶器内钢液的流场、温度场及氩气分布。结果表明：吹氩后，结晶器内上回流区钢液的流动强度增大，下回流区变小；钢液的温度梯度减小，温度分布均匀；氩气的分布不均匀，上回流区钢液的含气率大大高于下回流区。     

冶金过程中帘线钢夹杂物成分控制

通过热力学计算分析了生产帘线钢生产工艺中生产条件对钢中夹杂物成分的影响.从控制夹杂物成分的角度,提出了采用不含铝的Si-Mn合金进行脱氧,控制酸溶铝的含量在1×10-6-5×10-6(质量分数)范围内,不采用铝质包衬的钢包,提高VD真空度在300Pa以上,取消喂Si-Ca丝等建议.