以低碳钢和中碳钢为研究对象,围绕不同连铸工艺参数对方坯初始凝固行为的影响,利用CA-FE耦合模型模拟实际连铸过程结晶器内方坯的初始凝固行为,考察拉速和过热度对方坯出结晶器坯壳厚度的影响,对比二者出结晶器横截面枝晶微观形貌.研究表明:过热度和拉速增加均能使出结晶器坯壳厚度下降,而拉速的影响更为显著.不同钢种在相同条件下出结晶器坯壳厚度下降梯度不同.过热度越低柱状晶越致密细小,利于提高连铸坯质量,拉速对柱状晶的影响相对较小.由于出结晶器坯壳安全厚度限制,过热度取15℃,低碳钢拉速不能超过2.2 m·min-1,中碳钢拉速不能超过2.5 m·min-1,据此针对不同钢种设计不同拉速可提高连铸效率.同时,模型结果显示低碳钢出结晶器时刻柱状晶更为发达

利用粒子图像测速技术,以200 mm×2040 mm板坯连铸结晶器为原型,建立1∶4水模型进行实验,对结晶器内钢液流动形态、流速及各流态所占比例、液面波动、以水口为中心结晶器两侧对称点速度随时间的变化、水口两侧液面水平流速、水口两侧对称位置液面至结晶器底部垂直方向速度和钢液对两侧窄面的冲击深度进行系统地研究和分析,并对比拉速的影响.研究表明,粒子图像测速技术不仅可以测量结晶器内流场流速,还可以对流场对称性进行全方位、多角度定量分析,为研究连铸参数变化,比如拉速、水口结构和水口浸入深度,对板坯连铸结晶器内钢液流动及对称性的影响提供一种较为精确的方法和思路.通过分析得出,在本实验条件下拉速0.5 m·min-1优于0.6 m·min-1

2.1 纯金属的结晶 2.1.1 结晶的条件 2.1.2 结晶的过程 2.1.3 同素异构转变 2.1.4 细化铸态金属晶粒的措施 2.1.5 金属的铸锭 2.2 合金的结晶 2.2.1 二元合金相图 2.2.2 二元合金相图类型与结晶分析 2.2.3 合金性能与相图的关系 2.3 铁碳合金相图 2.3.1 铁碳相图的特征 2.3.2 典型铁碳合金的平衡结晶过程 2.3.3 铁碳合金的成分—组织—性能的关系 2.3.4 铁碳合金相图的应用

2 金属材料组织和性能的控制 2.2 合金的结晶 2.2.1 二元合金的结晶 1、发生匀晶反应的合金的结晶 2、发生共晶反应的合金的结晶 3、发生包晶反应的合金的结晶 4、发生共析反应的合金的结晶 5、含有稳定化合物的合金的结晶 2.2.2 合金的性能和相图的关系 1、合金的使用性能和相图的关系 2、合金的工艺性能与相图的关系

板坯连铸结晶器浸入式水口吹氩使结晶器流场发生改变,引起液面波动,造成铸坯卷渣。为了的这一问题,采用大样电解方法结合扫描电镜技术,研究了板坯连铸结晶器浸入式水口不同吹氩量和吹氩分配方式对铸坯夹杂物的数量和类型的影响,提出了减少卷渣的合理结晶器吹氩量和吹氩分配方式,得出了卷渣占结晶器夹杂物的比例超过半数的结论。分析表明合理的吹氩参数对减少结晶器卷渣有着重要的意义

采用区域熔化定向凝固装置,对冷却速度在13~130K/s范围内Ni-5%Cu合金的结晶形貌研究表明:在温度梯度1300K/cm条件下,晶体生长速度v=500μm/s时,不同结晶取向晶粒的结晶形貌不同;当晶体生长速度v=800μm/s时,不同结晶取向晶粒的细胞晶间距不同,亚快速凝固条件下,晶体生长方向对结晶形貌的影响非常显著

利用Pro CAST软件对2400 mm×400 mm宽厚板坯结晶器建立三维动态模型,采用移动边界法实现结晶器内流场、温度场及应力场的耦合模拟.结果表明:考虑凝固坯壳的影响,下回流区位置向铸坯中心靠拢,真实反映了钢液在连铸结晶器内的流动情况.自由液面的钢液从窄面流向水口,速度先增大后减小,距水口约0.7 m处,出现最大表面流速,约为0.21 m·s-1.结晶器出口坯壳窄面中心厚度最小且由中心向两侧逐渐增大,最小厚度约为10.4 mm;受流股冲击影响较弱的宽面坯壳与窄面相比生长更均匀,宽面偏角部和中心的坯壳厚度分别为18.9 mm和27.6 mm.铸坯坯壳应力变化趋势与温度基本保持一致,表明初凝坯壳应力主要是热应力.结晶器内铸坯宽窄面上的等效应力均沿着结晶器高度下降方向呈增大趋势,铸坯角部、宽面中心及窄面中心位置的最大应力各约为200、100和25 MPa

2.1纯金属的结晶与铸锭 大多数金属材料都是在液态下冶炼,然后铸造成固态金属。由液态金属凝结为固态金 属的过程,就是金属的结晶。在工业生产中,金属的结晶决定了铸锭、铸件及焊接件的组 织和性能。因此,如何控制结晶就成为提高金属材料性能的手段之一。研究金属结晶的目 的,就是要掌握金属结晶的规律,用以指导生产,提高产品质量

基于湍流模型与多相流模型的耦合,实现了对结晶器流动与自由液面波动行为的计算模拟.分析研究了不同侧孔倾角对对称多侧孔水口浇注大方坯结晶器内流场及自由液面波动的影响规律.结果表明:水口侧孔向下角度每增加5°,结晶器宽面和窄面冲击点位置分别下降约13mm和10mm;一定浸入深度下,钢水出口向下倾角的大小对大方坯结晶器液面波动影响不大,在3mm以内;结晶器壁面附近的钢液较水口附近钢液活跃.推荐水口侧孔向下倾角为20°

以大板坯连铸结晶器为研究对象,采用水模型和数值模拟的方法研究了不同水口出口角度对结晶器内钢液流动的影响.结果表明:现行15°水口在距结晶器边部50 mm的位置,表面流速和波高较小,传递给弯月面的热量较少,不利于保护渣的熔化;射流撞击到结晶器窄边的位置较深,压力较大,对撞击点下部坯壳的冲击力也较大;水口出口角度改为10°后,结晶器漏钢预报系统的报警次数大大减少,杜绝了漏钢的事故