2022年, 第41卷, 第1期　刊出日期：2022-02-18

  

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综合论述
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  ANSYS软件在连铸过程中的应用

  吴海龙, 岑传富, 曹宇, 钟山

  连铸. 2022, 41(1): 1-8.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20210104

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  连铸冶金过程非常复杂且伴随着高温,运用人眼法、物理试验法等传统的研究方法难以观测,数值模拟技术恰能弥补这一不足。有限元软件ANSYS以准确、安全、可靠等优点被广泛应用到连铸上。主要介绍了ANSYS在连铸中的研究现状,详细讨论了ANSYS在连铸钢包、中间包、结晶器、二冷区、空冷区中的应用。最后,为了使ANSYS与连铸更好地结合,指出了ANSYS在连铸中的发展趋势。
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  连铸坯低倍检验工艺发展现状及展望

  马飞跃

  连铸. 2022, 41(1): 9-13.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20210099

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  连铸坯的低倍检验是钢厂质量控制的重要环节之一。长期以来,与冶炼检验和成品检验全自动工艺的快速发展相比,全自动低倍检验工艺的价值被低估。以酸蚀检验法为对象,通过对比试样加工、酸蚀方法、扫描成像等方面的不同工艺,回顾了国内钢厂连铸坯低倍检验的发展历程,并对国内钢铁企业全自动低倍检验的未来之路进行了展望。
连铸工艺
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  通道式中间包非等温流场的数理模拟与优化

  王舒皓, 黄军, 张瑞, 周士凯, 易兵

  连铸. 2022, 41(1): 14-24.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20210089

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  为了研究通道式中间包内部结构及非等温条件对流场的影响,通过对中间包通道的位置、角度和岔口的角度进行优化设计,确定了中间包通道的最优设计方案。并采用传统的数值模拟与水模拟试验结合先进的测速手段,基于非等温水模拟试验,对中间包内的速度场、涡量场和RTD等表征参数进行了定量研究,探究非等温条件对中间包流场的影响。结果表明,中间包内通道加热显著影响中间包流场分布,强化了中间包内湍流分布的范围及强度。由水模拟时均化结果可知,非等温条件下的液面最大流速为0.06 m/s,相对于等温条件增大了50%。经过方案对比,主通道位置在通道中心纵向距底部为150 mm高度处,与底面夹角为3°,且岔口与主通道平面呈30°仰角的结构为通道式中间包最优的设计方案。
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  不锈钢VOD精炼吹氧阶段脱碳保铬的热力学分析

  方燕红, 杨晨曦, 王成瑞, 梁光芬, 李言栋, 段华美

  连铸. 2022, 41(1): 25-30.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20210087

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  为了保证VOD吹氧阶段高脱碳量和铬的高回收率,以不锈钢ZG06Cr13Ni4Mo为研究对象,采用热力学计算软件FactSage8.1对VOD精炼过程吹氧阶段的供氧量、温度及真空度等参数对钢液中碳、铬含量的影响进行了分析,并在单因素计算的基础上设计了三因素三水平的正交试验,确定了供氧量、温度及真空度对脱碳保铬影响的顺序以及优化参数。结果表明,吹氧阶段供氧量应控制在4.68~6.10 m³/t(标准态)范围内;开吹温度应设置在1 585~1 600 ℃内且停吹温度不应超过1 750 ℃;压强应控制在5~9 kPa。此外,3种因素对吹氧阶段脱碳保铬的影响顺序为供氧量>真空度>温度,优化结果为供氧量4.9 m³/t(标准态)、温度1 600 ℃、压强7 kPa,且在此条件下的碳、铬质量分数分别为0.027%、12.201%。
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  钢包静置过程中传热现象的数值模拟

  颜晗, Conejo A N, 张晗, 封伟航, 牛凯军

  连铸. 2022, 41(1): 31-38.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20210078

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  研究钢包静置过程中温度变化规律对控制钢液温度及后续连铸工艺有重要影响。利用ANSYS软件,建立三维钢包传热模型进行瞬态模拟,讨论了4%、6%和8%精炼渣厚度对钢包速度场、温度场以及钢包耐火材料壁温度分布的影响。计算过程采用两相流(钢液-精炼渣)模型,将精炼渣黏度设置为与温度有关的函数,渣-气自由表面和耐火材料表面施加对流和辐射混合边界条件。结果表明,增加渣层厚度可以有效减缓钢液速度场循环,起到保温作用,但会加剧钢液温度分层。钢液的散热功率主要集中在侧壁及钢渣界面,占总量的90%左右。渣层厚度由4%增加至6%,钢渣界面散热功率降低17.42%,继续增加至8%时,又降低了19.96%。
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  120 t转炉冶炼过程硫含量控制与分析

  孙波, 解养国, 王勇, 吴发达, 宋健, 牛金印

  连铸. 2022, 41(1): 39-44.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20210049

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  为了实现低硫洁净钢种(w([S])≤0.006%)的稳定生产,通过对渣钢间脱硫反应热力学计算,在结合某厂生产实践的基础上,分析了该厂120 t转炉冶炼低硫洁净钢种时相关增硫因素,提出减少KR脱硫渣、废钢和造渣料等入炉原辅料硫质量分数和优化转炉冶炼工艺参数等控制措施,为转炉冶炼低硫钢水和加强终点硫控制提供参考借鉴。结果表明,控制入炉原辅料钢水增硫质量分数Δw([S])≤0.008 22%,转炉终点温度为1 640~1 680 ℃、炉渣碱度为3.0~4.0、渣中w((FeO))为10%~18%、渣钢硫分配比L_S为5.11~8.16、转炉终点硫质量分数合格率由80%提升至98%。
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  150 t钢包底吹氩气物理模拟

  吴伟勤, 董建锋, 魏光升

  连铸. 2022, 41(1): 45-48.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20210101

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  为评估国内某钢厂150 t钢包底吹氩工艺中供气流量、比例和底吹元件类型对精炼工艺的影响,建立了1:4物理模拟模型,研究了总供气量、供气方式和底吹元件类型对混匀时间的影响。结果表明,随总供气量的增加,使用两种类型底吹元件的钢包混匀时间下降,在小气量下使用弥散型底吹元件混匀时间小于狭缝型,较大气量下两者相反,且使用狭缝型底吹元件混匀时间受供气方式影响更大。试验条件下离钢包中心较远的底吹位置使用较大的底吹流量有利于混匀。
铸坯质量
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  精冲钢连铸坯角部横裂纹产生原因及控制措施

  王勇, 杨树峰, 李京社, 苏瑞先, 杨静波, 张福君

  连铸. 2022, 41(1): 49-55.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20210076

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  为了研究精冲钢角部横裂纹形成原因并制定相应控制措施,通过数值模拟计算了二冷区连铸坯温度场分布,在此基础上采用Gleeble 3500热模拟机测定了试验钢种在连铸条件下的断面收缩率。使用金相显微镜、扫描电镜对角部横裂纹附近成分、微观组织以及钢中夹杂物进行观察分析。结果表明,连铸坯角部横裂纹形成是由于钢中大尺寸夹杂形成裂纹源,弯曲过程中连铸坯角部表面温度处于第Ⅲ脆性区710~765 ℃,裂纹进一步扩展形成角部横裂纹。针对裂纹产生原因提出延长软吹时间、控制过程温降、调整二冷水量等措施,有效降低连铸坯角部横裂纹产生概率。
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  镀锡板表面铝类线状缺陷的分析与改进

  肖同达, 李慕耘, 孔勇江, 马赟

  连铸. 2022, 41(1): 56-61.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20210074

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  镀锡板表面存在线状缺陷,导致镀锡板质量成本损失大幅增加。缺陷的长度、宽度、频次及发生的位置具有随机性,为了研究该类型缺陷类型及产生机理,通过JSM-6610型扫描电镜和能谱仪对缺陷部位进行分析,发现Al基夹杂是导致镀锡板表面线状缺陷的主要原因;通过增加真空合金化后循环时间、减少钢包下渣等控制措施,镀锡板表面线状缺陷发生率由0.75%降低到0.25%。
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  微合金化近终型异形坯R角纵裂纹控制与应用

  公斌

  连铸. 2022, 41(1): 62-66.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20210105

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  微合金化近终型异形坯在生产过程中,异形坯的R角附近极容易发生纵裂纹缺陷,严重制约铸坯合格率的进一步提升。通过对断面特点和钢种特性进行分析,对钢包和中间保护浇注效果进行改善提升,同时对冷却制度重新设计,针对性地优化了保护渣理化性能,有效解决了微合金化近终型异形坯R角纵裂纹的问题,同时也明确了微合金化异形坯R角裂纹的产生并不是单一因素作用的结果,需要结合实际钢种和断面特点提出针对性的解决措施。
连铸设备
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  板坯连铸机二次冷却水分配策略分析

  王亚涛, 朱小勇, 阎建武

  连铸. 2022, 41(1): 67-71.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20210084

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  为了能够快速准确地确定板坯连铸机基础二冷水表,通过分析板坯连铸机二次冷却区传热机理和二次冷却水量,研究了板坯连铸机的二次冷却水分配策略,并且采用数值拟合的方法得到了板坯连铸机二次冷却水分配曲线。结果表明,常规板坯连铸机各冷却分区的内弧侧二次冷却水流密度与二冷分区中点距结晶器弯月面距离的1.099次方成反比,二次冷却水分配曲线与国外某公司设计的连铸机数据是吻合的。
技术交流
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  马钢低碳钢板坯高拉速连铸技术的应用

  邓勇, 杨利彬, 汪成义

  连铸. 2022, 41(1): 72-77.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20210091

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  为了进一步解决连铸高拉速条件下的板坯质量问题,马钢有针对性地开展了低碳钢板坯高拉速连铸技术研发工作。通过采用高效连铸防粘结技术、高效强冷结晶器控制技术、低黏度保护渣优化控制技术、水口堵塞控制技术、动态二冷凝固控制技术等技术措施,解决了高拉速条件下出现的坯壳凝固不均匀、结晶器卷渣、铸坯质量等技术难题;稳定提升1 200 mm宽断面(厚度230 mm)低碳钢铸坯拉速至1.8 m/min;拉速由1.6提至1.8 m/min之后,炉均可减少浇铸时间2.5 min,连铸平均连浇炉数达到6炉以上。技术改进后,有效缩短了浇铸周期,提高了生产效率。
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  大规格钢筋在工程中的应用问题和生产技改

  严智, 舒兴中, 刘泽锋, 李斌, 吉沙日夫, 罗志文

  连铸. 2022, 41(1): 78-81.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20210086

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  大规格热轧带肋钢筋广泛应用于各种大中型水电站、大型基建工程重要的结构和部位,目前市面上在售的大规格建筑钢筋产品虽然基本性能满足国家标准,但在大型工程,特别是大型水电、桥梁、洞室中使用时,由于纵肋扭转、圆度等问题,造成钢筋加工、绑扎、焊接困难,加大了人工成本,造成大量钢筋浪费。重点探究大规格钢筋在大型基建工程实际使用中存在的问题,以及如何对轧钢生产工艺进行攻关并创新,生产出完全满足大型工程需要的产品,减少浪费,降低成本。