在对溶质再分配机制进行热力学分析的基础上，建立了描述板坯中心偏析的模型——“溶质析出量”模型，并对模拟结果进行了分析。结果表明：溶质再分配过程中溶质析出的根本原因是存在化学位梯度；对于Q235B钢种，中心线处碳溶质浓度在凝固末端出现突增，最大值0.76%，拉速从1.2 m/min变化至1.6 m/min时，最大偏析度从5.057增加到5.103。

本文介绍了国内外钢铁智能制造钢铁的最新情况,和国外主流供货商和大河钢厂的钢铁智能制造思想,提出了国内钢铁企业智能制造的发展思路。

对开坯+连轧生产出的大规格铌微合金化中碳圆钢的轧后NbC形态进行了研究分析。研究发现,中碳钢铌的质量分数为0.03%时,连铸凝固过程中会析出5 μm以上的碳化铌;钢坯轧制加热温度为1 250 ℃左右,高温段保温时间为4 h以上时,微米级碳化铌得到固溶。

纵裂纹是典型的铸坯表面缺陷,严重影响过程顺行和连铸坯质量。铸坯表面纵裂纹的识别和预测对于铸坯质量的提升具有重要意义。针对纵裂纹形成与扩展过程中,结晶器热电偶温度在时间序列上的动态演化和一维传播特征,捕获和提取了纵裂纹和正常工况下热电偶时序温度的典型变化趋势;运用动态时间弯曲(Dynamic Time Warping,DTW)方法度量不同工况下时序温度的相似性和差异性,结合k近邻(k-Nearest Neighbor,kNN)分类算法,建立了针对连铸坯纵裂的在线识别和分类模型。结果表明,建立的模型对纵裂纹和正常工况样本具有较高的识别准确率。提出的基于温度时序特征动态时间弯曲及kNN方法的纵裂预测模型,为铸坯纵裂的实时检测和准确预报提供了可靠途径。

保护渣在生产无缺陷铸坯、保证恒拉速的精细化和高效化连铸生产中起到重要的作用。中国连铸保护渣技术伴随着炼钢连铸技术的飞速发展也取得了长足的进步。在保护渣作用机制、性能控制、促进连铸生产顺行和提高铸坯质量方面的研究不断深化和系统化。中国连铸保护渣技术总体上能满足中国连铸生产需要，但是，加大研发投入、稳定原材料条件和生产工艺等方面尚有许多工作要做。从保护渣与连铸工艺的匹配、基础理论研究、关键品种的开发、生产与市场状况、保护渣的选择等方面对中国连铸保护渣技术现状进行了分析，并对今后的发展提出了一些思考。

针对某钢厂Q355B板坯在拉速提高后连铸工艺参数不匹配的问题,利用ProCAST软件建立铸坯凝固传热模型,研究了不同连铸工艺参数下的铸坯凝固特征。研究结果表明,拉速对板坯凝固过程影响最大,比水量次之,过热度的影响最小。随着拉速增加、比水量降低、过热度的提高,除坯壳厚度降低以外,铸坯温度、凝固终点及两相区长度均呈不同程度的增加。在现场实际生产过程中发现,在不改变比水量和轻压下位置的情况下,改变铸坯拉速,三者之间未能有效配合,导致铸坯出现严重的中间裂纹。基于模拟结果,在拉速提高至1.0 m/min的情况下,将比水量由0.38 L/kg提高至0.55 L/kg,中间裂纹产生的概率从70%降低到了11%左右,铸坯中心偏析控制在C1.5级以上的比例提高了24.5%。

本文对钙处理技术在CSP工艺中的应用进行了研究与分析，结合生产现场，对钙和Ca/Als的变化区间范围实际操作数据进行了统计分析，提出了技术指标的合理范围，可以供生产技术操作人员参考。

电磁搅拌对结晶器内流场和钢渣界面行为影响显著,通过建立1∶5的板坯连铸结晶器电磁搅拌物理模型试验系统和实际结晶器的数学模型,研究了不同搅拌电流对结晶器内流场的影响,并引入了自由表面冻结指数和卷渣指数分别评价自由表面钢液冻结和卷渣概率。结果表明,物理模拟试验系统测得的流场可为数值模拟提供验证支撑;当不施加电磁搅拌时,结晶器内流场为典型的双环流结构,自由表面流速较小,自由表面冻结指数为0.52,卷渣指数为0;施加电磁搅拌后,在结晶器上部形成水平环流,自由表面流速增大;增大搅拌电流,环流效果更加显著,自由表面冻结指数降低卷渣指数增大,当搅拌电流为700 A时,冻结指数降低至0.04,卷渣指数增加至0.245。因此,综合考虑卷渣指数和冻结指数可知,较优的搅拌电流为600 A。

探讨了连铸过程控制(二级)系统的发展历程和现场应用情况,从连铸工艺的特点及相应的功能需求出发,讨论了过程控制系统在本工序内功能定位、数据产生及应用的现状及短板。结合当前数字化、智能化发展需求对连铸过程控制系统的要求进行了分析,探讨了连铸过程控制系统的结构、功能、开发和数据处理等特征。在此基础上进一步展望了面向未来智能化发展的方向,提出了过程控制系统的发展建议。

主要介绍了日钢板材制造部在生产实践中，针对低硅含硼钢板坯出现的角部横裂纹问题，而对连铸机设备精度控制和使用倒角结晶器以及控制钢中氮质量分数，降低了板坯切角率和生产成本，提高了企业效益。

针对某钢厂100 t钢包浇铸末期起旋高度（残钢量）控制问题,依据相似原理,建立了1∶3的钢包物理模型,通过水力学模拟的方法研究了钢包起旋高度与生产工艺条件的关系,并与钢厂实际生产下渣预报的残钢量判断进行了比对。研究结果表明：随着通钢量的增大,旋涡开始起旋高度及贯通高度先降低后升高;模拟实验得出的贯通高度对应残钢量与钢厂实际生产下渣预报判断值相当;浇铸过程,在一定吹Ar流量范围内,随着吹Ar流量的升高,旋涡高度下降,而临界吹穿高度升高,存在合适吹Ar流量,单孔吹Ar合适流量为18.0 L/min,对应的起旋高度为42.6 mm、残钢量4.9 t,双孔吹Ar合适单孔流量为17.4 L/min,对应的起旋高度为40.3 mm、残钢量4.6t ;单孔吹Ar效果略差于双孔吹Ar效果。

为了研究稀土对HRB400E螺纹钢中夹杂物成分和形貌的影响,对稀土处理后螺纹钢中可能存在的夹杂物进行热力学计算,并通过扫描电镜及能谱仪对稀土处理前后 HRB400E钢中夹杂物进行了表征和分析。结果表明,稀土可在现场冶炼时加入到螺纹钢中并且质量分数达到0.003 2%;稀土有净化钢液的作用,使钢中S质量分数从0.018%降低到0.004%,降低了77.78%;热力学计算表明,稀土质量分数为0.003 2%时,夹杂物生成的可能性由高到低为REAlO₃、RE₂O₂S、Al₂O₃。稀土对HRB400E钢中硫、氧化夹杂物有良好的改质效果,将夹杂物变质为RE₂O₂S和REAlO₃,稀土元素与S结合使钢中MnS夹杂的析出减少,有利于钢材综合性能的提升。

论述了某厂特殊钢大方坯连铸机的核心工艺及关键设备,阐述了控制铸坯质量的关键设备技术要点及工艺实践,着重描述了大方坯轻、重压下工艺对改善大方坯内部质量的重要作用,详细介绍了该连铸机生产典型高碳轴承钢的冶金效果。生产实践表明,保持生产拉速恒定的情况下,确定合理的轻、重压下区间及压下工艺参数,可显著降低高碳钢中心偏析、改善中心疏松、消除中心缩孔。大方坯连铸机生产的典型钢种GCr15,恒拉速浇注,铸坯碳偏析指数为0.97~1.06,中心疏松不大于1.0级的比例为100%,无中心缩孔缺陷。

以230 mm×1 600 mm板坯连铸机结晶器为研究对象,采用CFD数值模拟的计算方法,建立了VOF模型,研究了连铸水口结瘤对钢渣界面波动与钢液流动行为的影响。研究结果表明,当水口无结瘤时,结晶器内流场为典型的双环流形貌。当水口有结瘤时,结晶器内水口两侧会出现严重的非对称流,结瘤侧流股范围小,非结瘤侧流股范围大。水口不结瘤一侧动能增大导致结晶器下涡心位置下降,会使钢液冲击深度增大;水口结瘤一侧水口因涡心位置较高,加剧了弯月面处的波动和钢渣表面的波动紊乱。结瘤情况下的钢液波动较大,最大波动差为4.03 mm;不结瘤情况下钢液波动较平稳,最大波动差为1.4 mm。

倒角结晶器由于边角部坯壳温度及厚度与正常直角结晶器区别较大,在线热态调宽过程中,相比于直角结晶器存在更大的风险。通过倒角结晶器角部夹钢的控制、加强板坯窄面的冷却和支撑及调宽模式优化等方面来解决。

对采用转炉-精炼-连铸（全水型连铸机）工艺路线生产出的高强度螺纹HRB600（E）钢铸坯角部横裂纹进行了研究。结果表明：HRB600（E）铸坯角部横裂纹形成于结晶器。研究认为采用弱冷方式、控制浇铸速度、选用合理保护渣、合理二冷分配比等方式可有效解决铸坯角部横裂纹。工艺优化后铸坯角部横裂纹基本消除,且轧材无翘皮、结疤等质量缺陷。

中间包渣面结壳不仅恶化中间包冶金效果,还阻碍国内某钢厂智慧连铸工作的推进。为了解决中间包渣面结壳问题,分析钢水温度、中间包渣成分、熔点以及连浇炉数对渣面结壳的影响规律。结果表明,渣层厚度和保温剂的保温效果是中间包渣面结壳主要影响因素。浇注初期,上层覆盖剂保温效果差,中间包渣面熔化成液态。随着连浇炉数增加,渣层热阻增大,中间包渣面重新凝固发生结壳问题。因此,为了改善中间包渣面结壳问题,采用低比重碳化稻壳替代碳化稻球作为保温剂,改善上层覆盖剂的保温效果、阻止浇注初期渣面熔化。现场实施后,一连铸和二连铸中间包渣面结壳率分别从47.3%和35.3%下降到15.0%和10.7%。

09CrCuSb钢以其优异的耐硫酸露点腐蚀性能在省煤器、热交换器等设备的制造中广泛应用,但09CrCuSb钢在连铸过程中极易出现表面裂纹,从而严重影响成材率,成为亟待解决的问题。通过金相显微镜及扫描电子显微镜分析明确了原工艺参数条件下裂纹缺陷产生的原因为铸坯表层晶界上Cu及先共析铁素体的析出。通过将结晶器水量从2 166.67 L/min提高至2 666.67 L/min,结晶器电磁搅拌电流从400 A提高至450 A,二冷比水量从1.10 L/kg提高至1.20 L/kg,拉速从2.5 m/min提高至3.2 m/min,并在进出拉矫机范围内施加保温装置,有效抑制了铸坯表层晶界Cu及先共析铁素体的析出,铸坯表面质量优异,轧制圆钢磁粉探伤合格率从19.19%提高至99.07%。09CrCuSb钢方坯裂纹控制的开发实践为同系列低碳含Cu钢的铸坯裂纹控制提供了新思路。

为了控制Q195钢中非金属夹杂物在凝固冷却过程的转变,采用ASPEX自动扫描电镜研究了实际生产凝固冷却过程夹杂物的转变,并用FactSage软件理论计算了这一过程夹杂物转变的热力学原理。研究结果表明：Si-Mn-Al复合脱氧Q195热轧带钢中间包内夹杂物主要成分为SiO₂-MnO-Al₂O₃,连铸坯中硫化物夹杂含量急剧升高,氧化物夹杂中SiO₂含量升高,MnO含量下降。钢中夹杂物成分与尺寸有明显对应关系,中间包内夹杂物尺寸越大,Al₂O₃含量越多,SiO₂含量越低;铸坯中夹杂物尺寸越小,MnS含量越高,氧化物夹杂尺寸越小,SiO₂含量越高。FactSage热力学计算表明,在钢凝固冷却过程,钢中会析出SiO₂相、Mn₂Al₄Si₅O₁₈相和MnS相,析出相尺寸一般较小,使小尺寸夹杂物中SiO₂和MnS含量升高,热力学理论计算可以较好地解释夹杂物成分在凝固冷却过程的转变。

简单介绍了DANIELI连铸机扇形段液压控制的原理和故障诊断,对液压控制系统的日常维护和改造都具有指导意义。通过对每个扇形段的入口和出口的辊缝进行控制,实现了轻压下的控制。

中间包是钢水凝固之前的最后一个耐火材料容器,是由间歇操作转向连续操作的衔接点,也是连铸的起点,在连铸过程中起着缓冲、减压、分流、连浇、净化和保护钢液、改善凝固组织、促进钢液均匀性等作用。伴随着高品质钢对洁净度和质量要求的提升,中间包冶金的功能越来越重要,中间包冶金技术的发展正是围绕着不断拓展和完善中间包冶金功能展开的,其核心目标是完成对凝固前钢液的充分净化,实现连铸的恒温、低过热度浇注。综述总结了中间包冶金功能实现的技术途径和发展趋势。

钢包长水口插入中间包钢水中浸入式开浇是连铸工艺实现杜绝钢水二次氧化、提高钢水质量的重要手段,然而,浸入式开浇容易导致长水口碗部发生返钢。针对此问题,通过现场跟踪分析,从设备精度和工艺操作两方面总结了其发生的具体原因。分析结果表明,钢包长水口浸入式开浇返钢与工艺操作方法、机械手精度以及托圈精度有关。通过改进戴长水口操作方式、改造机械手与托圈、规范浸入式深度等措施,钢包长水口返钢发生率由0.2%降低至0,全钢种增氮不高于0.000 3%的合格率由94%提高至98%。

齿轮钢宏观碳偏析会加重带状级别,影响齿轮热处理变形。最根本解决方法是控制连铸坯碳偏析,在合适的连铸工艺拉速下采用优化结晶器电磁搅拌参数、动态末端电磁搅拌、控制钢水过热度及优化二冷配水的技术手段改善了连铸坯截面碳偏析指数及碳极差。实践结果表明,选择合适的连铸工艺参数及动态末搅技术能够大幅度提升铸坯内部质量,降低齿轮钢SAE8620H宏观碳偏析,达到9点碳极差不高于0.025%、碳偏析指数为0.95~1.05的水平,有效降低了齿轮钢带状级别。同时,轧制圆钢加工成齿轮后热处理变形量小、变形趋势好,产品质量得到了客户的认可。

圆坯广泛用于风力发电、石油化工和机械制造等领域,然而夹杂物问题是大圆坯连铸的瓶颈,制约了大圆坯产品质量的进一步提高。为了提升夹杂物去除率,提出了一种三孔旋流水口,基于大涡模拟方法建立了圆坯结晶器三维瞬态数学模型,采用VOF方法描述渣-金界面的波动情况,研究了浸入式水口结构对结晶器流场的影响。研究结果发现,在使用旋流水口的情况下,结晶器上部存在许多不同尺度的漩涡,流场分布较为均匀,渣-金界面处波动平稳,速度在0.1 m/s左右。然而,在采用直通水口的情况下,结晶器上部流场速度很小,渣-金界面波动基本停滞,不利于化渣。此外,由于直通式水口射流深度较深,夹杂物不易上浮,夹杂物去除率只有2.05%。旋流水口射流深度较浅,在钢液中形成的环形流动可以有效地促进夹杂物上浮至渣-金界面,因此夹杂物去除率较高,达到了10.52%。综上,三孔旋流水口改善了钢液流动状态,活跃了渣-金界面,有利于净化钢液,对大圆坯生产具有一定借鉴意义。

研究分析连铸普钢高效化的生产工艺，得出高效化连铸面临的主要问题为漏钢、铸坯内部缺陷和脱方。采用改善点状高效结晶器和高拉速保护渣、优化二冷比配水、降低钢水过热度和拉矫机压力的措施，提高了160 mm×160 mm小方坯连铸拉速，最高拉速从3.2 m/min提高到3.7 m/min。铸坯漏钢、内部质量和脱方也得到较好的控制。

精准预测连铸坯裂纹、中心偏析等缺陷并在连铸坯下线清理与热装热送间做出决策对于稳定连铸生产、提高连铸坯质量具有重要意义。然而,实际生产中影响连铸坯质量的因素众多,连铸生产存在着不可预见的扰动性,且生产参数间具有较强的非线性和耦合性,这使得连铸坯裂纹、中心偏析等缺陷的精准预测极具挑战。随着连铸自动化和计算机技术的不断发展,人工智能逐渐得到重视,其中机器学习因其强大的非线性逼近能力而逐步应用于连铸生产。本文着重从机器学习、专家系统方面总结了国内外在连铸坯质量预测、诊断方面的研究进展,分析比较了各类方法的优缺点,并对连铸坯质量预测进行了展望。

为充分考虑过滤器和稳流器对高压除鳞喷嘴内部流场的影响,利用CFD对全尺寸除鳞喷嘴进行数值建模并对内部流场特性进行研究。分析喷嘴结构以及入口压力对喷嘴内部流场特性的影响,揭示中轴线流场分布特征,阐明出口速度与入口压力之间的数学关系。结果表明,与简化模型相比,全尺寸模型的内部压力较低,二者之间存在(2~4)×10⁵Pa的偏差;对于全尺寸模型,喷嘴内部压力衰减主要发生在收缩段末端以及喷头出口处,其中当水流经过滤器与稳流器时压力衰减约为0.6 MPa;对于相同工况下不同区域,喷头部分的速度变化远大于过滤器与收缩段部分;随着入口压力的增加,内部流场压力衰减逐渐增大,同时整个内部流场的速度也相应增大,且压力越大,速度变化越明显,即喷嘴入口压力与出口速度满足正相关。

基于德龙公司钛微合金钢DL350铸坯中心裂纹、三角区裂纹和产品伸长率不足的问题。通过二冷配水优化制度结合冶金限制准则建立了铸坯传热模型,进行了二冷配水优化的研究;采用ANSYS仿真模拟0.9~1.2 m/min下不同比水量铸坯的温度。结果表明,模拟和试验能够良好吻合,并且优化比水量后的铸坯质量得到了提升,依据拉速关联配水法得出了不同拉速下0.9、1.0、1.1、1.2 m/min最适宜的比水量分别为0.68、0.73、0.77、0.80 L/kg。在生产上也验证了模拟的正确性,从优化后生产铸坯的低倍形貌来看,铸坯缺陷明显消除,铸坯的表面及内部质量均满足轧制等工艺需要,最终提升了产品的伸长率,满足了生产需要。

高拉速是小方坯连铸机螺纹钢实现低成本且绿色化生产的必要条件,是连铸整体技术进步的体现。福建三钢二炼钢3号小方坯连铸机经高效化改造,160 mm×160 mm断面螺纹钢拉速达到6.0 m/min的能力,生产过程拉速提高到4.1 m/min时发生漏钢以及铸坯拉断事故。综合采用调研及追溯等手段分析引起漏钢事故的机理及影响因素,发现结晶器振动工艺、浸入式水口插入深度及保护渣性能参数是引起漏钢的主要因素,从机理和模型角度研究了3个因素对漏钢定性和定量化影响规律。结果表明,在结晶器均匀强冷已实现条件下结晶器润滑状态对高拉速的稳定生产有决定性影响,合适的振动工艺是其限制性因素。采用优化后的结晶器振动工艺(脱模平均速率大于20 mm/s)、保护渣(碱度0.9、熔点1 020 ℃、黏度0.23 Pa·s)以及浸入式水口插入深度(120 mm),160 mm×160 mm断面小方坯螺纹钢拉速从4.1 m/min最终提高到6 m/min且未发生漏钢事故。

在高拉速的薄板坯连铸过程中,增加等轴晶率对提升连铸坯凝固质量的提升至关重要。采用三相凝固模型对三维全尺寸薄板坯连铸过程中的流动模式和等轴晶率进行数值预测,分析了二冷区电磁搅拌换向周期对薄板坯中心等轴晶率的影响。研究结果表明,高温钢液在漏斗型结晶器内迅速凝固,结晶器出口处的铸坯凝固率达37%。当采用恒定方向电磁搅拌时,熔池内部形成上下两个环流,两者被中间聚集的过热钢液分隔,上环流核心区钢液处于过冷状态。当采用换向电磁搅拌后,二冷区会形成四涡甚至五涡的流动模式。随着换向周期的增加,等轴晶率先增加后降低,换向周期为16 s时对等轴晶率提升最明显,相较于恒定方向搅拌提升了17%,并且等轴晶相分布更加均匀。

对某厂铝脱氧含硫QC40钢的结瘤现象进行了分析研究,取样分析了浸入式水口内壁的结瘤物,并对棒材夹杂物进行了分析。经扫描电镜及能谱分析发现结瘤物分为两层结构,靠近水口内壁层的结瘤物主要是MgO·Al₂O₃、高熔点CaO-Al₂O₃和低熔点CaO-Al₂O₃;第二层的结瘤物主要是MgO·Al₂O₃、高熔点CaO-Al₂O₃和CaS。棒材中的夹杂物主要为MgO·Al₂O₃、高熔点CaO-Al₂O₃和CaS夹杂物。分析认为出现这种结瘤现象的原因是CaS属于高熔点夹杂物,但其和钢水的润湿角为87°（小于90°）,属于和钢水润湿性较好的夹杂物,而MgO·Al₂O₃和高熔点CaO- Al₂O₃与钢水的接触角均大于90°,属于高熔点且与钢水润湿性差的夹杂物,因此出现了CaS夹杂物仅能在第二层结瘤的现象。利用FactSage软件对铝脱氧含硫钢的钙处理工艺进行了理论优化,认为通过优化钙处理工艺,减少二次氧化等措施,能够减少乃至杜绝浸入式水口的结瘤行为。

针对电液伺服驱动的结晶器非正弦振动装置系统复杂、设备昂贵、维护费用高等问题,提出一种伺服电机-偏心轴-连杆驱动的结晶器非正弦振动技术。首先,阐述了伺服电机-偏心-连杆驱动实现结晶器非正弦振动的原理;其次,给出了实现结晶器非正弦振动时伺服电机转动规律的推导方法,并针对具体的非正弦振动波形函数,推导了伺服电机的转动规律表达式;最后,在实验室的试验样机上进行振动试验,结果表明,采用伺服电机-偏心-连杆驱动系统,能够准确地实现结晶器非正弦振动波形,设备运行平稳。本研究提出的结晶器非正弦振动技术可以大幅度降低设备成本和维修费用、延长设备维修周期,提高设备稳定性,有助于提高铸坯质量及拉坯速度,具有很大的推广价值。

全新的枝晶腐蚀低倍检验技术对钢坯试样的表面粗糙度和制备效率提出了更高要求。采用砂带机制备钢坯试样,考察使用不同粒数砂带时的精磨加工用时和表面粗糙度的变化规律,以此确定采用砂带磨削制备钢坯试样的最优方法。结果显示,对于表面凹凸不平、条件恶劣的钢坯试样,使用700 μm(24目)砂带能够快速去除氧化层,并获得光滑平整待检面,达到与铣床相同的加工效果。使用120 μm (120目)砂带开始对表面平整的待检面精磨,前后2次砂带的打磨方向保持垂直。随着砂带粒数减小,待检面粗糙度逐渐减低,在经6.5 μm (2 000目)砂带精磨后,横、纵向表面粗糙度均小于0.1 μm,满足枝晶腐蚀检测要求。在精磨待检面时,需要在使用起始粒数和低于23 μm (600目)砂带打磨更长时间,以保证对待检面的精磨效果。因此,采用砂带磨削能够高效地完成枝晶腐蚀检验的试样制备工作。

为研究27SiMn钢中非金属夹杂物的生成及演变规律,对某钢厂生产现状进行系统分析。通过工业试验探究“LF进站→钙处理前→软吹后→中间包→铸坯”各阶段夹杂物演变行为,并针对27SiMn钢钙处理现状,应用热力学计算了钙处理钢液中的Al-Ca平衡反应。结果表明,钙处理前夹杂物以CaO-MgO-Al₂O₃三元系夹杂物为主,Al₂O₃质量分数约为67%;软吹后,在CaO-MgO-Al₂O₃系三元相图中,Al₂O₃质量分数减少了约35%,夹杂物成分平均向CaO质量分数高的一侧移动。在CaS-CaO-Al₂O₃系三元相图中,由于夹杂物成分内含有较高的CaS质量分数,约为21%,夹杂物成分也未进入液相区域;铸坯工序,夹杂物多数转变为球状CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂复合夹杂,且观察到大量CaS夹杂物。经热力学分析,在1 873 K下,钢中w([Al])=0.022%时,w([Ca])控制在0.001 3%~0.003 5%之间,处在利于生成12CaO·7Al₂O₃区域,可提高对夹杂物液态改性效果;同时,为防止钢液内纯CaS夹杂物析出,w([S])应控制在0.004 8%以下。

针对直径为ø650 mm的20CrMnTiH齿轮钢大圆坯质量不稳定问题,通过对比结晶器电磁搅拌、二冷比水量等参数,取样分析连铸工艺参数对铸坯低倍组织、碳偏析量的影响。结果表明,结晶器电磁搅拌强度200 A/1.5 Hz、二冷比水量37/26(0.101 L/kg)条件下的铸坯中心等轴晶率较高,且碳元素分布更均匀,碳极差为0.01%,因此,采用该参数可以保持较高的齿轮钢20CrMnTiH的铸坯中心等轴晶率并降低宏观偏析波动的情况。

针对非稳态连铸冷却强度异常易导致铸坯质量缺陷的问题,从系统冷却角度提出一种改进的遗传算法对连铸拉速、冷却水等工艺进行协同优化。基于国内某钢厂3个月的工业连铸数据分析发现,开浇、终浇、换中间包、换水口等非稳态连铸由于拉速与冷却水协同不好导致冷却强度不足,影响铸坯质量与连铸效率。建立过程冷却强度优化模型,从优化目标、选择算子等方面对遗传算法进行改进,在生成可行解的同时提高模型收敛速度与优化能力。结果表明,模型优化方案符合现场工艺规则,通过适当提高二冷水量,非稳态连铸系统热量释放平均由45.87%提升至49.05%,处于合理区间内。该优化方法可为连铸系统生产管控提供指导。

高温铸坯是保证连铸坯实现直接轧制的先决条件。通过分析拉坯速度、冷却制度、连铸坯断面尺寸、连铸坯定尺、切割方式、保温罩及铸坯直送辊道速度等因素对连铸坯温度的影响,确定了获取高温铸坯的合理的连铸机工艺设计方案及过程参数控制要求。

针对HRB400连铸坯脱方、表面及内部裂纹问题,跟踪排查连铸生产过程,发现铸坯质量缺陷主要与结晶器振动参数、二冷工艺、足辊等因素有关。通过将结晶器振程由7.5 mm提高至8.5 mm,结晶器冷却水量由2 300 L/min降低至2 100 L/min,二冷比水量由1.30 L/kg提高至1.56 L/kg,安装结晶器足辊、挡水板,定期检修维护连铸喷嘴、对弧等措施,铸坯脱方率由1.5%降低至0.1%,角部裂纹发生率由3.2%降低至0.6%,中间裂纹不高于0.5级占比由8.3%提高至92.6%,中心裂纹不高于0.5级占比由85.0%提高至100%,铸坯质量明显改善,成品钢筋质量、性能符合要求。

对某厂产品中发现的含ZrO₂类Ds夹杂物Ds类夹杂物来源进行了系统性的分析和研究,研究结果表明含ZrO₂类Ds夹杂物产生的直接原因在于含Zr浸入式水口发生脱碳,脱碳通道内CaO-Al₂O₃-SiO₂（-MgO）相中的SiO₂将被钢液中的Al还原,最终成为CaO-Al₂O₃（-MgO）相,ZrO₂仅起到了类似示踪剂的作用。